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OBTENCIN DEL CARBN ACTIVADO

Ivn Huamn SeguraTrataremos sobre un producto llamado carbn activado. Se explicandiferentes mtodos para su obtencin y como una vez obtenidos, como se caracterizan para poder llegar a la conclusin de las posibilidades que el carbn activado tiene para poder adsorber diferentes tipos de partculas. El carbono activo es utilizado en laindustria como filtro, especialmente en la recuperacin de gases, control de emisiones, eliminacin de olores en aguas industriales y residualesINTRODUCCINEs conveniente analizar primero el proceso de adsorcin, para as comprender mejor como es que el carbn activado realiza su funcin. La adsorcin es un proceso por el cual los tomos en la superficie de un slido, atraen y retienen molculas de otros compuestos. Estas fuerzas de atraccin son conocidas como " fuerzas de Van Der Waals". Por lo tanto al ser un fenmeno que ocurre en la superficie mientras mayor rea superficial disponible tenga un slido, mejor adsorbente podr ser.

Carbn ActivoLas placas estn separadas y tienen distintas orientaciones, por lo que existenespacios entre ellas, a los que se les denominan poros, que brindan al carbnactivo su principal caracterstica: una gran rea superficial, y por lo tanto, unaalta capacidad adsorbente. El rea de la mayora de los carbones activadoscomerciales estn entre 500 1500 m2/g.

estructura cristalina reticularsimilar a la del grafito

Otra clasificacin de los poros, es el de la IUPAC (International Union of Pureand Applied Chemists), que se basan en el dimetro de los mismos, de acuerdoa lo siguiente: Microporo: Menores a 2 nm Mesoporos: Entre 2 y 50 nm. Macroporos: Mayores a 50 nm (tpicamente de 200 a 2000 nm)El carbn activo posee una estructura microcristalina que recuerda encierta medida a la del grafito. Esta estructura que presenta el carbnactivo da lugar normalmente a una distribucin de tamao de poro biendeterminada.Composicin FsicaComposicin qumica

Desde el punto de vista de la composicin qumica, el carbn activo escarbn prcticamente puro, al igual que lo es el diamante, el grafito, elnegro de humo y los diversos carbones minerales o de lea. Todos ellosposeen la propiedad de adsorber.La composicin qumica del carbn activo es aproximadamente un 75-80% en carbono, 510% en cenizas, 60% en oxgeno y 0,5% en hidrgeno.Su capacidad absorbente se ve muy favorecida por la estructura porosa y lainteraccincon adsorbatos polares y no polares, dada su estructuraqumica, adems las reacciones qumicas en su superficie estn influenciadas por centrosactivos, dislocaciones y discontinuidades, donde los carbones tienen electrones desapareados y valencias insaturadas presentando mayor energa potencial.

Para la elaboracin de carbn activado se parte de materiales tales como lascortezas de almendros, nogales o palmeras, otras maderas y carbn mineral.El carbn amorfo susceptible de activacin puede ser vegetal o mineral:

Aunque el carbn activo puede fabricarse a partir de un sin nmero demateriales carbonosos, solamente se utilizan unos cuantos a nivel comercial,debido a su disponibilidad, bajo costo, y a que los productos obtenidos a partirde ellos tienen las propiedades que cubren toda la gama de aplicaciones que elcarbn activo puede tener.Elaboracin de carbn activoCarbones mineralesCarbones vegetales Carbones minerales: Antracitas Hulla bituminosa Lignito Turba

Madera (Pino, Acacia) Residuos de madera Cscara de coco Bagazo Huesos de frutas

Etapa de carbonizacinSe logra la deshidratacin y la desvolatilizacin de forma controlada, obtenindose uncarbonizado con elevado por ciento en carbono fijo y una estructura porosa inicial. Durante la carbonizacin los elementos no carbonosos, como el hidrgeno y oxgeno, presentes en la materia prima, son eliminados en parte por la pirlisis del material y los tomos de carbono se organizan en estructuras microcristalinas conocidas como "cristalitas grafticas elementales". Entre estos microcristales hay espacios libres, debido a que su ordenamiento es irregular. Estos espacios o intersticios son bloqueados por carbono amorfo, alquitranes y otros residuos de la descomposicin piroltica del material celulsico. Como resultado de ello los carbones producto de la carbonizacin slo presentan una pequea capacidad de absorcin aumentndose esta capacidad a travs del proceso de activacin.Proceso fsicoEtapa de activacinse realiza esta segunda etapa a temperaturas entre 800 y 1100C en presencia de un oxidante como agente activante que puede ser CO2 y vapor de agua.La oxidacin del carbn amorfo y la gasificacin no uniforme de los microcristales conduce, en la primera fase de activacin, a la formacin de nuevos poros, o sea, al desarrollo de una estructura microporosa.Se puede ver que hay una gran relacin entre la capacidad de absorcin, como funcin del desarrollo de la estructura porosa, y la gasificacin del material carbonoso. Por tanto el trmino "prdida por combustin" (burn off) se usa como una medida del grado de activacin e indica el por ciento en peso de decrecimiento del material durante la activacin.Segn Dubinin, para prdidas por combustin menores del 50% se obtienen carbones activados microporosos, si la prdida por combustin es mayor del 75% se obtiene un carbn macroporoso, si la prdida por combustin est entre el 50 y 75% el producto obtenido es una mezcla de estructura micro y macroporosa.Este proceso se desarrolla en una sola etapa, calentando en atmsfera inerteuna mezcla del agente activante con el material de partida. Las sustancias msusadas son: cido fosfrico (H3PO4), Cloruro de cinc ( ZnCl2), cido sulfrico(H2SO4).Entre las materias primas de origen vegetal (aserrn) se utiliza fundamentalmente aserrnde madera y como agente activante el cido fosfrico (H3PO4). El proceso involucra el mezclado de la materia prima original con el agente activante (deshidratante), formando una pasta que luego es secada y carbonizada en un horno, a una temperatura entre 200 y 650 C, ocurriendo una deshidratacin con el resultado final de la creacin de una estructura porosa y una ampliacin del rea superficial. Los parmetrosfundamentales que controlan el proceso de activacin qumica y el producto a obtener son: la relacin de impregnacin, la temperatura de activacin y el tiempo de residencia. La dependencia de la estructura del carbn con estas variables puede ser seguida por los cambios en las formas de las isotermas deadsorcin.Proceso QumicoLa activacin qumica con Cloruro de zinc (ZnCl2 )Fue el mtodo ms usado hasta 1970, especialmente para la activacin de residuos de madera. Su uso, sin embargo, se ha restringido mucho en la actualidad, debido a los problemasmedioambientales que conlleva el uso del ZnCl2. La activacin qumica con cido Tetraoxofosfrico (V) (H3PO4 )Prcticamente ha desplazado al ZnCl2 y los precursores en este tipo de activacin son en su mayora, como en el caso de ZnCl2, residuos forestales (madera, cscara de coco, hueso de aceituna, etc.).La activacin con H3PO4 implica las siguientes etapas:I. Molienda y clasificacin del material de partida,II. Mezcla de el precursor con H3PO4 (reciclado y fresco),III. Tratamiento trmico en atmsfera inerte entre 100 y 200C,manteniendo la temperatura aproximadamente 1h, seguido de un nuevotratamiento trmico hasta 400-500C, manteniendo esta temperatura entorno a 1h,IV. Lavado, secado y clasificacin del carbn activado, y reciclado de H3PO4.La proporcin H3PO4: precursor ms empleada suele ser 1:5 (aunqueproporciones diferentes dan lugar a carbones con distintas propiedades),el rendimiento en carbn activado suele ser del 50%.La activacin qumica con Hidrxido de potasio (KOH) Se desarroll durante los aos 70, para producir los denominados carbones superactivados, con superficies especficas del orden de los 3000 m2/g. El uso del carbn activado en la metalurgia extractiva se ha intensificado en las ltimas dos dcadas, emplendose en los procesos de flotacin de minerales, tratamiento de aguas industriales, purificacin de electrlitos, recuperacin de metales disueltos en soluciones acuosas, como modificador del potencial REDOX, como catalizador, etc. El carbn activado se emplea adems para recuperar el oro contenido en soluciones originadas en diversos procesos de cianuracin, entre los que figuran actualmente el de lixiviacin en pilas, carbn en pulpa (CIP) y carbn en lixiviacin (CIL). La tendencia actual es adoptar la tecnologa del carbn activado para la recuperacin de oro desde soluciones alcalinas diluidas que contengan cantidades muy pequeas de oro en solucin, rebajando los costos de capital para la planta.APLICACIONESLa cintica de adsorcin de oro en carbn activado ha sido extensamente investigada y se han propuesto numerosos modelos al respecto. La validez de estos modelos fue evaluada midiendo la concentracin de oro en la solucin y en el carbn. Los procesos de adsorcin en carbn activado e intercambio inico se llevan a cabo generalmente en columnas empacadas con carbn activado o con resinas de intercambio inico respectivamente. El circuito involucra dos pasos: la carga del carbn o resina con el material deseado, y la descarga, desorcin o elucin del material de inters. Despus de cada uno de estos pasos hay una etapa de lavado. La adsorcin de un metal por carbn activado es ligeramente menor comparada con las resinas de intercambio inico, sin embargo es un material muy barato. Para incrementar su capacidad adsorbente algunas veces el carbn activado se trata con cidos para darle a la superficie propiedades de intercambio inico.Como filtros para aire, gas comprimido y purificar el agua. Los filtros con carbn activado se utilizan generalmente en la purificacin de aire, agua y gases, para quitar vapores de aceite, sabores, olores y otros hidrocarburos del aire y de gases comprimidos. Como uso mdico el carbn activado es utilizado como agente adsorbente para tratar envenenamientos y sobredosis por ingestin oral. Previene la absorcin del veneno en el estmago.

http://www.elaguapotable.com/Manual%20del%20carb%C3%B3n%20activo.pdfBIBLIOGRAFIAhttp://www.redalyc.org/pdf/482/48224413006.pdfhttp://www.monografias.com/trabajos45/carbon-activado/carbon-activado.shtmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n_activado