Carbn activado

Carbn activado.

Carbn activado o carbn activo es un trmino genri-co que describe una familia de adsorbentes carbonceosaltamente cristalinos y una porosidad interna altamentedesarrollada.Existe una amplia variedad de productos de carbn acti-vado que muestran diferentes caractersticas, dependien-do del material de partida y la tcnica de activacin usadaen su produccin.[1]

Es un material que se caracteriza por poseer una cantidadmuy grande demicroporos (poros menores a 1 nanmetrode radio). A causa de su alta microporosidad, un solo gra-mo de carbn activado puede poseer una supercie de500 m o ms.El carbn activado se utiliza en la extraccin de metales(v. gr. oro), la puricacin de agua potable (tanto pa-ra la potabilizacin a nivel pblico como domstico), enmedicina veterinaria y medicina humana para casos deintoxicacin, en el tratamiento de aguas residuales, clari-cacin de jarabe de azcar, puricacin de glicerina, enmscaras antigs, en ltros de puricacin y en contro-ladores de emisiones de automviles, entre otros muchosusos.

1 ProduccinGeneralmente se produce por dos mtodos diferentes:

1. Activacin qumica: una sustancia deshidratante,que puede ser un cido, se mezcla con la materiaprima y se somete a un tratamiento a temperatu-ras moderadas. Esta tcnica puede ser problemticaporque, por ejemplo, al usar como agente deshidra-

tante cloruro de zinc los residuos del zinc puedenpermanecer en el producto nal, an despus de la-vado.

2. Activacin fsica o del vapor: el material carboni-zado se trata con una mezcla de gases de combustiny vapor de agua a una alta temperatura para que seactive.

Como material de partida se usan varios materiales car-bonosos, como cscaras de nuez, madera, coco.

2 Caractersticas

Una micrografa de carbn activado.

El carbn activado puede tener un rea supercial ma-yor de 500 m/g, siendo fcilmente alcanzables valores de1000 m/g. Algunos carbones activados pueden alcanzarvalores superiores a los 2500 m/g. A modo de compara-cin, una cancha de tenis tiene cerca de 260 m.Bajo un microscopio electrnico, la estructura del carbnactivado se muestra con una gran cantidad de recovecos yde grietas. A niveles ms bajos se encuentran zonas don-de hay pequeas supercies planas tipo grato, separadassolamente por algunos nanmetros, formando micropo-ros. Estos microporos proporcionan las condiciones paraque tenga lugar el proceso de adsorcin. La evaluacinde la adsorcin se hace generalmente mediante nitrgenogaseoso a 77 K en condiciones de alto vaco.El carbn activo saturado se puede regenerar mediantela aplicacin de calor. Los aerogeles de carbn, que sonms costosos, tienen supercies efectivas muy altas y en-cuentran uso similar al carbn activado en aplicacionesespeciales.Sus principales caractersticas son:[1]

1

2 3 PROCESO DEL CARBN ACTIVADO

2.1 rea supercial

Es la extensin de la supercie de los poros desarrolladadentro de la matriz del carbn activado. Se mide usandonitrgeno (N2). Es el indicador primario del nivel de ac-tividad, asumiendo que a mayor rea supercial, mayornmero de puntos de adsorcin disponibles.

2.2 Radios porales

La determinacin de la distribucin de los tamaos delos poros es una forma extremadamente til de conocerel comportamiento del material. La IUPAC dene la dis-tribucin de radios porales de la siguiente forma:

Microporos r < 1 nm

Mesoporos r 1-25 nm

Macroporos r > 25 nm

Los macroporos son la va de entrada al carbn activado,los mesoporos realizan el transporte, y los microporos laadsorcin.

2.3 Nmero de yodo

Es una medida de la porosidad mediante adsorcin deyodo en solucin.

2.4 Actividad de tetracloruro de carbono

Es una medida de la porosidad mediante adsorcin de va-por saturado de tetracloruro de carbono.

2.5 Dureza

La dureza es un factor importante en el diseo del siste-ma, la vida til de los ltros y la forma de manipulacin.Presenta grandes variaciones, dependiendo del materialoriginal y su nivel de actividad.

2.6 Densidad

La densidad bulk debe considerarse cuidadosamentecuando se deban llenar volmenes jos; puede tener im-plicaciones comerciales.La densidad limpiado y secado siempre muestra un valormenor, debido a la pelcula de agua entre las partculas decarbn activado.

2.7 Tamao de las partculas

Cuanto ms no es el tamao de las partculas de un de-terminado carbn activado, mejor es el acceso al rea su-percial y ms rpida es la tasa de cintica de adsorcin.En sistemas de fase vapor, esto se debe considerar juntocon la cada de presin, que afecta los costos energticos.Una eleccin cuidadosa del tamao de las partculas pue-de proveer signicativos benecios operativos.

3 Proceso del carbn activadoEl proceso del carbn activado se basa en producir un car-bn a partir de materiales como: cortezas de almendras,cscara de coco, turba, petrleo, brea y polmeros,nueces, palmeras u otras maderas, y carbn mineral.Este proceso se puede dividir en dos tipos:

Activacin fsica (trmica). Se lleva a cabo en dosetapas, la carbonizacin que elimina elementos co-mo hidrgeno y oxgeno para dar lugar a una estruc-tura porosa rudimentaria y la etapa de gasicacindel carbonizado que se expone a una atmsfera oxi-dante que elimina los productos voltiles y tomosde carbono, aumentando el volumen de poros y lasupercie especca. Esto se hace en distintos hor-nos a temperaturas cercanas a 1000.

Activacin qumica. El material se impregna conun agente qumico que puede ser cido fosfrico ohidrxido de potasio y se calienta en un horno a 500-700. Los agentes qumicos reducen la formacinde material voltil y alquitranes, aumentando el ren-dimiento del carbn. El resultante se lava para la eli-minacin de cido.

El tipo de material con el que se produce el carbn acti-vado afecta el tamao de los poros y las caractersticas deregeneracin del carbn activado. Los dos tipos de clasi-cacin son: carbn activado en polvo, con dimetro me-nor o igual a 0.25mm y el carbn granular, con dimetrosuperior a los 0.25mm.Los tamaos de los poros van desde los ms pequeos,llamados microporos (hasta 2.0 nm), hasta los mesoporos(de 2.0 a 50 nm) y macroporos (mayores de 50 nm).

3.1 Reactivacin trmica

El carbn activado saturado se puede reactivar trmica-mente a travs de un proceso a altas temperaturas (hasta900 C), por ejemplo en hornos rotatorios o en hornosmultietapa.[2] Gracias a los modernos y ecientes trata-mientos de gases, el carbn activado saturado, procedentede diferentes aplicaciones, puede ser reciclado.

4.2 Filtros para aire, gas comprimido y puricar el agua 3

Centro para la reactivacin de carbn activado en Roeselare,Blgica.

El conjunto del proceso de reactivacin comprende lossiguientes pasos:

1. Secado del material hasta 105 C.

2. Evaporacin de los compuestos voltiles adsorbidoshasta 300 C.

3. Los compuestos no voltiles adsorbidos en el senodel carbn activo son descompuestos hasta carbonoamorfo en la atmsfera del horno a travs de un pro-ceso de pirlisis con temperaturas de hasta 600 C.

4. Finalmente, el carbn en forma amorfa es gasica-do mediante la inyeccin de vapor a alta presin ytemperatura (por encima de 800 C).

Durante la reaccin del carbn amorfo con vapor a altatemperatura hasta monxido de carbono (CO) y, poste-riormente, dixido de carbono (CO2), se forman los mi-croporos que dotarn al carbn activo de una gran super-cie especca.

C + H2O ! H2 + CO

Mediante el uso racional de los recursos naturales, la reac-tivacin del carbn activo reduce las emisiones de CO2 ala atmsfera en un 80%.

4 Aplicaciones

4.1 Uso mdicoEl carbn activado es utilizado como agente adsorbentepara tratar envenenamientos y sobredosis por ingestinoral. Previene la absorcin de la sustancia txica en elestmago. La dosicacin tpica para un adulto es de 2g/kg dentro de la primera hora de la intoxicacin, con untope mximo de 100 gramos totales. Las dosis peditricas

son 12-25 g (1 gramo/kg). Para frmacos con circulacinenteroheptica como carbamazepina, digoxina, morna,entre otros, se sugiere administrar carbn activado enmltiples dosis (0,5 g/kg cada 4 horas por 24 a 48 ho-ras).En lo posible combinar con algn jugo o lquido con sa-bor para evitar el mal sabor del carbn activado y asel paciente no lo vomite. El uso incorrecto de este pro-ducto puede producir broncoaspiracin (ingreso a lospulmones) y puede dar lugar a un desenlace fatal si noes controlado. Para el uso fuera del hospital, se presen-ta en comprimidos de 1 g, o en tubos o botellas plsti-cas, comnmente de 12,5 25 g, premezclado con agua.Tiene nombres comerciales como InstaChar, SuperChar,Actidose y Liqui-Socarra, pero por lo general se le llamasimplemente carbn activado.

4.2 Filtros para aire, gas comprimido ypuricar el agua

Los ltros con carbn activado se utilizan generalmenteen la puricacin de aire, agua y gases, para quitar va-pores de aceite, sabores, olores y otros hidrocarburos delaire y de gases comprimidos.Los diseos ms comunes utilizan ltros de una o de dosetapas, donde el carbn activado se introduce como me-dio ltrante. Un ejemplo puede ser el ltro que llevan loscigarrillos. Tambin tiene uso para puricacin del aguade lluvias en zonas donde esta es usada para usos doms-ticos.Para su aplicacin en tratamiento de agua se requiere 1a 3 pies cbicos de carbn activado para tratar 1 millnde litros de agua, siempre y cuando, la concentracin decloro libre sea igual o menor a 1 ppm (parte por milln).Existen ltros de carbn activado a los que se les agre-ga plata para que no se desarrollen bacterias en l, deacuerdo a las propiedades antivirales y antibacteriales dela plata coloidal. Los ltros con partculas ms pequeasde carbn activado tienen generalmente una mejor tasade adsorcin.Por otro lado, la acidez y temperatura del agua a ltrarinuyen en el comportamiento del ltro de carbn acti-vado. A mayor acidez y menor temperatura del agua, eldesempeo de los ltros de carbn activado mejora. Elasbesto no puede ser eliminado del agua a travs de unltro de carbn activado.Un ltro de carbn activado debe ser reemplazado entrecada 2.800 y 3.750 litros de agua ltrada, lo cual es so-lo un referente pues la capacidad de ltracin y vida delltro dependern de la calidad del agua que se ltra. Eltamao del poro del carbn activado y el tamao de laspartculas a ltrar tambin inuyen en la vida y capacidadde ltracin del ltro de carbn activado.Por lo que la nica forma de saber si un ltro de carbn

4 7 ENLACES EXTERNOS

activado ha dejado de funcionar es hacer un anlisis delagua resultante del ltro, pues ni el sabor u olor pueden serun referente certero. Una vez que se ha saturado un ltrode carbn activado, el agua que pase por l, resultar mscontaminada que si no se ltrara.Los ltros de carbn activado que son colocados al naldel grifo tienen un desempeo inferior respecto a los queson colocados debajo del lavabo o tarja debido al pocovolumen de carbn activado que contienen. Asimismo serecomienda reemplazar los ltros de carbn activado auna tasa del doble de lo que recomiendan los fabricantes.Los ltros que avisan el momento de cambiar el ltroson inexactos y la saturacin y consecuente contamina-cin del agua puede ocurrir mucho antes de que avise.

4.3 Usos ambientalesLas propiedades de adsorcin del carbn activado sonmuy tiles en la eliminacin de contaminantes del airecomo de ujos de agua implicados en procesos industria-les:

Limpieza de vertidos Recuperacin de aguas superciales ysubterrneas[3]

Tratamiento de agua potable Puricacin de aire[4]

Recogida de compuestos voltiles procedentes deprocesos industriales como pintura,[5] limpieza enseco, repostaje de combustible...

Depuracin de agua no destinada al consumo hu-mano

Puricacin de aminocidos[6]

Puricacin de ingredientes y productosalimentarios[7]

Separacin y puricacin de gases como biogs, di-xido de carbono, hidrgeno, gas de sntesis

Proteccin personal y colectiva (e.j. mscaras degas[8])

5 Referencias[1] CPL Carbon Link. Properties of Activated Carbon.

Consultado el 7 de abril de 2011.

[2] Recuperacin y reactivacin de carbn activado

[3] carbn activo ayuda a combatir la contaminacin por acri-lonitrilo en Wetteren, Blgica, Carbonology blog, 2013

[4] Puricacin del aire

[5] Eliminacin de olores de acrilato de pinturas UV, Carbo-nology blog, 2013

[6] Aplicaciones del carbn activo: Puricacin de aminoci-dos, Carbonology blog, 2013

[7] Sistemas de puricacin para la industria alimentaria

[8] Usos del carbn activado: primera respuesta en caso deemergencia, Carbonology blog, 2014

6 Vase tambin Adsorcin Agente adsorbente

7 Enlaces externos Breve historia y descripcin del carbn activo (etc) El laboratorio de carbn activado (dedicado al es-tudio de materias primas y procedimientos para laobtencin de carbones activados. -Mxico)

Aplicaciones del carbn activado Como rellenar un ltro de carbn activo (en ingls) Carbn activado y tratamiento de COV North Dakota State University, Treatment Systemsfor Household Water Supplies

Michigan State University Extension, MSU Exten-sion Water Quality Bulletins

58 Texto e imgenes de origen, colaboradores y licencias8.1 Texto

Carbn activado Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n_activado?oldid=82076781 Colaboradores: Rosarino, Triku, Zo-rak, Joselarrucea, Xkoalax, RobotQuistnix, YurikBot, KnightRider, Boja, BOTpolicia, CEM-bot, Rosarinagazo, Montgomery, Ggenellina,Thijs!bot, BotOn, Gusgus, Mpeinadopa, JAnDbot, Rafa3040, StormBringer, Klystrode, Amador.rs, Hidoy kukyo, Plux, Snakefang, Uruk,Lnegro, VolkovBot, Technopat, Matdrodes, Rolopanu, SieBot, Loveless, Cobalttempest, Drinibot, BOTarate, Herbythyme, Jarisleif, HUB,Kikobot, Juanjose.tamayo, Eduardosalg, Botelln, Leonpolanco, Onixmtz, Alexbot, BodhisattvaBot, Camilo, UA31, AVBOT, Carbotecnia,Luckas-bot, NACLE, Ortisa, Xqbot, Jkbw, Dreitmen, Ricardogpn, Phonlet, Carlos Alberto Quiroga, Halfdrag, Miguel Villegas Lamberti,HUBOT, PatruBOT, Gaahl18, Dinamik-bot, Lizanagajardo, Morticiano, Rizobio, Grillitus, Jcaraballo, ChuispastonBot, WikitanvirBot,Pluscuam Perfecto MFA, MetroBot, Acratta, Susana Sommer, Ignaciobeltran, Elvisor, Naurey, Legobot, SantoBOT, Gibernauta, Lagoset,Feis22, Jeralckx, Jarould, El perro malo y Annimos: 80

8.2 Imgenes Archivo:Activated-carbon-reactivation-centre-Roeselare.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f4/

Activated-carbon-reactivation-centre-Roeselare.jpg Licencia: CC BY-SA 3.0 nl Colaboradores: http://www.desotec.com/overall-service/reactivation/ Artista original: Jan Gyselinck

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8.3 Licencia de contenido Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0

Produccin Caractersticas rea superficial Radios porales Nmero de yodo Actividad de tetracloruro de carbono Dureza Densidad Tamao de las partculas

Proceso del carbn activado Reactivacin trmica

Aplicaciones Uso mdico Filtros para aire, gas comprimido y purificar el agua Usos ambientales

Referencias Vase tambin Enlaces externos Texto e imgenes de origen, colaboradores y licenciasTextoImgenesLicencia de contenido