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IQ-2008-I-9 1 ADSORCIÓN DE TINTES REACTIV OS PRES ENTES EN AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA TEXTIL NACIONAL M EDIANTE EL USO DE CARBÓN ACTIVADO EDUARDO ANDRES CALDERON HERRERA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FALCULTADAD DE INGENI EIRA DEPARTAM ENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTA. 2008
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ADSORCIÓN DE TINTES REACTIVOS PRESENTES EN AGUAS
RESIDUALES DE LA INDUSTRIA TEXTIL NACIONAL M EDIANTE EL USO
DE CARBÓN ACTIVADO
EDUARDO ANDRES CALDERON HERRERA
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FALCULTADAD DE INGENIEIRA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
BOGOTA. 2008
IQ-2008- I-9
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ADSORCIÓN DE TINTES REACTIVOS PRESENTES EN AGUAS
RESIDUALES DE LA INDUSTRIA TEXTIL NACIONAL M EDIANTE EL USO
DE CARBÓN ACTIVADO
EDUARDO ANDRÉS CALDERÓN HERRERA
JUAN CARLOS MORENO
ASESOR
FELIPE SALCEDO
COASESOR
PROYECTO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA
OBTENER EL TITULO DE INGENIERO QUIMICO.
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FALCULTADAD DE INGENIEIRA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
BOGOTA. 2008
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Agradecimientos
Pr imero que todo quiero agradecer a Dios por todas las oportunidades que se
me han presentado en la vida y por darme sabidur ía.
Quiero agradecer mis padres Eduardo y Janeth por la educación y el amor que
me han brindado, también a mis hermanos Omar y Diego que han sido amigos
incondic ionales, un ejemplo a seguir y siempre han estado apoyándome
cuando los necesito.
A mi abuela Ana por su compañía durante la carrera y al resto de mi familia por
todo su apoyo.
A los profesores Juan Carlos Moreno y Felipe Salcedo por toda su colaborac ión
y guía durante el desarrollo del proyecto, grac ias por sus consejos.
Al departamento de Química por fac ilitarme los equipos y mater iales necesar ios
para culminar el desarrollo experimental del proyecto.
Agradecimiento espec ial a COLORQUIMICA S.A por las muestras de los tintes
con los cuales desarrolle el trabajo.
Por último a todos mis amigos del colegio y de la carrera por los buenos
momentos que hemos pasado y por los que es tán por venir .
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RESUMEN
El Carbón Activado ha demostrado una gran capac idad de adsorción de tintes
en los tratamientos de aguas residuales de la indus tria textil. En la actualidad
se buscan precursores del Carbón Activado que sean económicos y la tusa de
la mazorca es una buena opción para realizar su ac tivación, ya que esta es un
desecho agroindustrial y material carbonoso con estructura no grafítica. La tusa
es un adsorbente natural y es por esto que en la presente investigac ión
además de ac tivar químicamente la tusa con Cloruro de Zinc, se busca ox idar
la tusa con Ac ido Nítr ico y Cítr ico, los cuales ayudan a aumentar la capacidad
de adsorción de la tusa. Teniendo estos materiales adsorbentes se evaluara la
adsorción de los tintes Azul y Negro Reactivo.
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ABSTRACT
Activated Carbon has show n a great capacity for dyes adsorption in the
treatments of industr ial textile w astew ater. Now days it’s preferred to use
economic precursors for Activated Carbons and the corn cob it’s a good option
for the activation, because it is an agro industrial w aste and a carbonous
material w ith non graphitic structure. Corn cobs are natural adsorbents and
that’s w hy the present inves tigation besides chemically activating the corn cob
w ith Zinc Chloride, seeks the corn cob oxidation w ith Nitr ic and Citric Acids,
w hich helps to increase the adsorption capacity of the corn cob. Hav ing these
adsorbent materials an evaluation of Blue and Black Reactive dyes adsorption
it’s going to be made.
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Tabla de contenido
1. INTRODUCCION......................................................................................................10
Antecedentes................................................................................................................10
Planteamiento del problema ........................................................................................11
2. Objetivos ...................................................................................................................13
2.1 Objetivo General ...............................................................................................13
2.2 Objetivos específicos ........................................................................................13
3. FUNDAMENTO TEORICO .......................................................................................14
3.1 Contaminantes de la industria textil ..................................................................14
3.2 Propiedades de los tintes reactivos ..................................................................18
3.2.1 Curva de preparación de los tintes............................................................20
3.3 Métodos para la remoción de tintes en aguas residuales de la industria textil
21
3.3.1 Intercambio iónico ......................................................................................21
3.3.2 Membranas ................................................................................................23
3.3.3 Adsorción ...................................................................................................24
3.3.3.1 Tipos de adsorción: ................................................................................25
3.3.3.2 Porosidad en sólidos ..............................................................................26
3.3.4 Isotermas de adsorción..............................................................................27
3.3.4.1 Cinéticas de adsorción ...........................................................................30
3.4 Carbón activado .............................................................................................31
3.4.1 Materiales precursores para la preparación de carbón activado ..............35
3.4.2 Procesos de activación ..............................................................................36
3.4.2.1 Activación quím ica .................................................................................36
3.4.2.2 Activación física ......................................................................................37
3.4.3 Caracterización del carbón activado .........................................................38
3.4.3.1 Caracterización química.........................................................................38
3.4.3.2 Caracterización física .............................................................................40
4. Normatividad ambiental en Colombia ......................................................................43
4.1 Aspectos legales e instrumentos de control .....................................................44
4.2 Instrumentos económicos .................................................................................45
5. Metodología experimental ........................................................................................47
5.1 Pre t ratamiento de la materia prima..................................................................47
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5.1.1 Pre tratam iento de la tusa de la mazorca para la elaboración del carbón activado 47
5.1.2 Pre tratam iento de la tusa de la mazorca para realizar la oxidación ........47
5.1.3 Pre tratam iento y elaboración de las soluciones de tintes........................47
5.2 Elaboración de los materiales adsorbentes......................................................48
5.2.1 Preparación del carbón activado a partir de la tusa ..................................48
5.2.2 Oxidación de la tusa de la mazorca ..........................................................49
5.2.3 Propiedades de los tintes reactivos...........................................................49
5.3 Caracterización de los materiales adsorbentes................................................50
5.3.1 Características texturales ..........................................................................50
5.3.2 Características químicas............................................................................50
5.3.2.1 Determinación de los sitios activos ........................................................50
5.3.2.2 Determinación del punto de carga cero .................................................51
5.4 Estudio de la adsorción .....................................................................................51
5.4.1 Cinética de la adsorción.............................................................................52
5.4.2 Isotermas de adsorción..............................................................................52
6. ANALISIS Y RESULTADOS ....................................................................................53
6.1 Resultados de la caracterización textural del carbón activado ........................53
6.1.1 Isoterma de adsorción de nitrógeno ..........................................................53
6.1.2 Di st ribución de poro ...................................................................................54
6.1.3 Análisi s de micro poro DR .........................................................................56
6.1.4 Resultados isoterma BET ..........................................................................57
6.2 Resultados de la caracterización quím ica ........................................................58
6.2.1 Grupos funcionales y PZC .........................................................................58
6.3 Resultados del estudio de adsorción de los tintes ...........................................59
6.3.1 Cinética de la adsorción.............................................................................61
6.3.2 Isotermas de adsorción..............................................................................64
6. CONCLUSIONES .....................................................................................................68
BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................70
ANEXOS- HOJAS DE SEGURIDAD ...............................................................................73
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INDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Molécula de monoc lorotriazína...................................................... 18 Ilustración 2. Molécula de un tinte vinilsulfónico................................................. 19 Ilustración 3. Rango optimo de pH para la solución de tinte ............................ 19 Ilustración 4. Curva de tintura con colorantes reactivos .................................... 21 Ilustración 5. Perfil de concentrac iones a la largo del lecho............................. 23 Ilustración 6. Diferentes zonas en el lecho......................................................... 23 Ilustración 7. Me mbrana de Nitrógeno ( IGS, 2005) ........................................... 24 Ilustración 8. Tipos de porosidad .......................................................................... 27 Ilustración 9. Formas del carbón activado (Menendez & Martin-Gullon, 2006)
......................................................................................................................................... 35 Ilustración 10. Grupos func ionales presentes en el carbón activado.............. 40 Ilustración 11. Clas ificación IUPAC de las isotermas ........................................ 41 Ilustración 12. Sortómetro con capac idad de correr tres muestras ................. 43 Ilustración 13. Curva de preparac ión tintes ......................................................... 48 Ilustración 14. Isoterma de adsorción de nitrógeno para la muestra M3 ....... 54 Ilustración 15. Distribución de tamaño de poro para la muestra M3 ............... 55 Ilustración 16. Acumulado de volumen de poro para M3.................................. 55 Ilustración 17. Curva DR para la muestra M3 ..................................................... 55 Ilustración 18. Desv iaciones caracter ísticas de las curvas DR........................ 56 Ilustración 19. Isoterma BET.................................................................................. 58 Ilustración 20. Curva para determinar el maximo de longitud de onda para el
tinte negro...................................................................................................................... 60 Ilustración 21. Curva calibración tinte negro ....................................................... 60 Ilustración 22. Curva calibración tinte azul .......................................................... 60 Ilustración 23. Cinéticas de adsorc ión del tinte azul para las muestras M1 y
M2 ................................................................................................................................... 61 Ilustración 26. Cinéticas de adsorción del tinte negro para las muestras M1 y
M2 ................................................................................................................................... 62 Ilustración 24. Cinética de adsorción del tinte azul para las muestras M3 y
M4 ................................................................................................................................... 61 Ilustración 25. Cinética de adsorción del tinte negro para las muestras M1 y
M2 ................................................................................................................................... 62 Ilustración 27. Isoterma de adsorción del tinte azul para las muestras M1 y
M2 ................................................................................................................................... 65 Ilustración 28. . Isoterma de adsorción del tinte azul para las muestras M3 y
M4 ................................................................................................................................... 65 Ilustración 29. Isoterma de adsorción del tinte negro para las muestras M1 y
M2 ................................................................................................................................... 66 Ilustración 30. Isoterma de adsorción del tinte negro para las muestras M3 y
M4 ................................................................................................................................... 66 Ilustración 31. Tamaño molecular del tinte negro reactivo (Hyun-Doc Choi,
Shin, Kim, & Jeon, 2007) ............................................................................................ 67
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INDICE DE TABLAS Tabla 1. Características de los efluentes por operación unitar ia..................... 14
Tabla 2. Componentes bás icos de un tinte reac tivo .......................................... 18
Tabla 3. Características de los efluentes con tintes reactivos ......................... 20
Tabla 4. Métodos de tratamiento de aguas res iduales según tipo de tinte.... 21
Tabla 5. Normas para descarga de sus tanc ias .................................................. 44
Tabla 6. Sanciones pecuniar ias ............................................................................ 46
Tabla 7. Propiedades de los tintes reactivos ...................................................... 49
Tabla 8. Resultados del método DR arrojados por el sortómetro ................... 57
Tabla 9. Concentrac ión sitios activos en mmoles/ g y PZC. ............................ 59
Tabla 10. Resultados curva calibración de los tintes......................................... 59
Tabla 11. Resultados del modelo de pseudo segundo orden .......................... 63
Tabla 12. Resultados del modelo Langmuir ........................................................ 65
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1. INTRODUCCION
Antecedentes
Antes se observaba que el tratamiento de aguas residuales en la industria no
era un factor propio de la producc ión y muchas empresas pensaban que al
arrojar estos residuos al medio ambiente, este se encargaba de dar les un
tratamiento natural.
Sin embargo hoy en día y desde hace un tiempo atrás, es ta concepc ión ha
venido cambiando fuertemente por los es tudios realizados y el gran impacto
que tienen este tipo de residuos sobre el deter ioro de la naturaleza, entonces
ya sea por conciencia ecológica o por surgimiento de leyes por parte de los
gobiernos de algunos países que penalizan la contaminación del medio
ambiente, se ha comenzado a mostrar interés por la manipulación de la
contaminac ión.
En Colombia hay corporaciones regionales que se encargan de realizar
tratamientos sobre aguas residuales para su poster ior reuso, sin embargo la
normativ idad e instrumentos de control de contaminación para las indus trias ha
forzado a que estas implementen tratamientos en sus procesos, ya sea para
reutilizar el agua en sus procesos o para descargar es tos efluentes al
alcantarillado (SAVER, 2002).
Cada tipo de industr ia tiene sus contaminantes grac ias a la naturaleza de la
materia prima, los procesos de producción y agentes activos que emplean,
dada esta selectividad de contaminantes las empresas deben emplear diversos
métodos que sean eficientes para controlar los volúmenes de contaminac ión
que producen en sus procesos. Ex isten suficientes métodos para el tratamiento
de aguas residuales s in embargo hay que tener en cuenta que el control de
aguas residuales es un proceso adic ional para la producción del producto y que
no le es tá generando valor agregado. Es por es to que el interés hoy en día se
encuentra enfocado a encontrar métodos que sean efic ientes pero a la vez
económicos.
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Planteamiento del problema
El tratamiento de aguas res iduales para la industria Colombiana es un fac tor
impresc indible en sus procesos para evitar sanc iones por parte de entidades
gubernamentales que regulan estos aspectos, además hoy en día es
prác ticamente un requisito para las empresas que se encuentren cer tif icadas
por los s istemas de calidad, salud ocupac ional y medio ambiente. Para obtener
la cer tif icac ión correspondiente a la ges tión ambiental ISO 14001, las empresas
deben tener c laro los aspectos e impactos ambientales que generan sus
procesos y demostrar que no es tán v iolando la reglamentac ión ambiental
vigente en el país ( ICONTEC, 2007).
Hay sec tores industr iales que consumen mayor volumen de agua en sus
procesos que otros, por ejemplo la indus tria tex til llega a consumir cerca de
1.26 millones de litros de agua por tonelada de producto mientras que el sec tor
de bebidas consume cas i 90 mil litros por tonelada de producto (MA, 1999). La
diferencia es clara, ya que la industr ia textil en sus procesos depende bastante
del uso de agua para el acabado de las telas , teñido y lavado de las fibras
sintéticas y naturales . Cada uno de estos procesos utiliza distintas cantidades
de agua y genera dis tintos contaminantes . Un proceso que merece ser
estudiado es el teñido de las telas ya que los tintes empleados son base agua y
los compuestos orgánicos que hacen parte de los tintes generan gran impacto
ambiental.
Lo que pretende el desarrollo del presente proyecto, es realizar un estudio de la
remoc ión de los tintes presentes en el agua residual de la industr ia textil,
empleando un método que sea eficaz y que su empleo no genere
contaminac ión o repercusiones para el medio ambiente. Podemos encontrar
tintas básicas, ácidas y directas entre otras. Las tintas que se estudiaran serán
las reactivas (Nigam P, 1998) .
El tratamiento específico que se empleara será la adsorción con carbón
activado y tusa de la mazorca oxidada con ac ido nítr ico y cítrico, se evaluará la
capac idad de diversos carbones para solucionar el problema propuesto. Es tos
carbones parten del mismo precursor sin embargo las condiciones de
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preparac ión serán diferentes. Se empleara la tuza de la mazorca como material
precursor.
Se prepararan muestras sintéticas que contengan colorantes de la familia de
los tintes reactivos , se emplean concentraciones que se encuentren dentro del
rango para el teñido de las fibras.
La idea es determinar si el mater ial precursor es apto para el tratamiento y si la
remoc ión de los tintes con la tusa oxidada es efic iente, ya que es más
económico el tratamiento con la tusa oxidada que con el carbón activado, este
ultimo requiere mayores costos para su elaborac ión.
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2. Objetivos
2.1 Objetivo General
• Realizar un trabajo investigativo y exper imental que contribuya a la
reducción de tintes presentes en el agua residual de la industr ia textil
nacional, empleando las propiedades adsorbentes del carbón activado.
2.2 Objetivos específ icos
• Analizar las caracter ísticas f ísico-químicas de los tintes reactivos
presentes en la industr ia textil nacional.
• Preparar y caracter izar distintos carbones ac tivados tomando la tusa de
la mazorca como material precursor var iando las condic iones de
activación.
• Estudiar las caracter ísticas texturales y químicas de la tusa oxidada con
acido nítr ico y c ítr ico.
• Analizar y comparar los resultados de retención de los tintes en los
materiales adsorbentes s intetizados en el laboratorio.
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3. FUNDAMENTO TEORICO
3.1 Contaminantes de la industria textil
Básicamente la industr ia tex til toma fibras naturales y s intéticas para
convertir las en telas y otros productos. Este proceso comprende de cuatro
etapas principales, la primera es el tratamiento de la materia pr ima, la
producción de los tejidos, el acabado de las telas y la producc ión de los
productos a par tir de las telas , como por ejemplo ropa y tapetes.
Buen número de las operac iones de manufactura textil comprenden la
utilización de químicos para preparar , purificar y colorear el producto. El agua
residual generada viene del lavado de los materiales que han sido pur ificados y
también de los agentes químicos residuales que no fueron consumidos en los
procesos.
Los tratamientos de aguas residuales en la industr ia textil son complicados ya
que cada proceso tiene distintos contaminantes y si los efluentes de es tos
procesos se combinan, el anális is de los contaminantes se vuelve más
complicado, es por esto que los es tudios se enfocan a una corriente de una
operación por separado. Sin embargo en plantas muy grandes realizar es tudios
de es te tipo se complican por el gran número de operaciones que se llevan a
cabo.
A continuac ión se muestra una tabla con las caracter ísticas de las corr ientes
para siete de las operac iones unitarias más importantes (Judd & Jefferson,
2003).
Tabla 1. Características de los efluentes por operación unitar ia
Parámetros
Categoría 1
A b c d e f g DBO
(mg/L) 6000 300 350 650 350 300 250
SST (mg/L)
8000 130 200 300 300 120 75
DQO 1040 1000 1200 1000 1000 800 1 a; desgrasado de la lana, b; manu factu ra de las telas y del hilado, c; acabado de la lana, d; acabado de
las telas, e; acabado de los tejidos, f; acabado de tapetes , g; teñido y acabado de los hilados.
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(mg/L) 30000 Aceites y
grasas (mg/L)
5500 - - 14 53 - -
Cromo total
(mg/L)
0.05
4
0.014 0.04 0.05 0.42 0.27 Fenoles
(mg/L) 1.5 0.5 - 0.04 0.24 0.13 0.12
Sulfuros (mg/L)
0.2 0.1 8 3 0.2 0.14 0.04
Color (ADMI)
2000 1000 - 325 400 600 600
pH 8 7 10 10 8 8 11 Temperat
ura (°C) 28 26 21 37 39 20 38
Uso agua (L/kg)
12 33 284 113 83 47 100
Una de las operac iones más importantes en Colombia es el teñido de las telas,
ya que gran parte del mercado Colombiano se encuentra enfocado a la
manufactura de prendas de vestir.
Los efluentes de los procesos de teñido son raramente tox icas sin embargo
estas aguas residuales son problemáticas por distintas razones:
• Se producen en grades volúmenes
• No son del todo biodegradables
• Requieren que la remoción de los tintes sea llevada a niveles de
concentración bas tante bajos para que puedan ser descargadas
Los tintes son moléculas de tamaño pequeño y están compuestos por dos
componentes básicos, los cromof oros encargados de dar el color y los
auxocromos que ayudan a que la molécula se solubilicé en el agua y tenga
mayor afinidad con la fibra. Mecanismos f ísico-químicos complejos hacen parte
de la adsorción y retención de los tintes en las fibras, factores como la
temperatura, el tiempo, pH y la adic ión de otros componentes son importantes
en el teñido ya que al manipular los se altera la fijac ión (Thomas & Crittenden,
1998).
La fijación es una medida de cuanto del tinte reacciona con la fibra, depende de
cuánto tinte sea fijado en la tela luego de realizar los lavados. Para realizar una
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cuantificación de la fijac ión se mide la concentrac ión de tinte luego de cada
lavado.
CoCWCCoFijacion i /)]1([*100% ∑+−=
Donde Co es la concentrac ión inicial del tinte, C1 la concentración de tinte
luego del teñido y iCW la concentrac ión de tinte en cada lavado.
El agotamiento es un método de teñido en el cual todo el material se pone en
contacto con la soluc ión del tinte y la fibra se encarga de absorber el color . La
concentración del tinte en la soluc ión va decreciendo en función del tiempo.
Entonces el agotamiento ayuda a describir la tasa y la medida del proceso de
teñido.
El agotamiento se define como la masa de tinte tomada por el material dividida
en la masa total que se encontraba inicialmente en un baño de volumen
cons tante (Jefferson B, 2003) .
100**1
% volumenCo
CCooAgotamient
−=
Ex isten distintos tipos de tintes normalmente clasificados por la aplicac ión
sobre la fibra o por sus propiedades químicas, es por esto que ex iste c ierta
espec ificidad entre el tinte y la fibra.
Hay alrededor de 14 tipos de tintes dis tintos, a continuación se mencionan los
más comunes:
• Tintes ácidos:
Los tintes ácidos son común mente usados en el nylon, lana, acr ílicos y
algodón. Su nombre se debe a que se aplican en soluciones ac idas, pueden
ser inorgánicas u orgánicas . Usualmente se emplea ac ido c ítrico y el v inagre
como soluciones.
Los tintes ácidos mas impor tantes son los azo, triar ilmetano y antraquinona. El
peso molecular de este tipo de tintes se encuentra entre 200 y 900.
• Tintes directos:
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Se aplican en baños acuosos que contienen sales iónicas y electrolitos,
normalmente se usan en el algodón y otras fibras celulósicas uniéndose
mediante fuerzas elec tros táticas. La cantidad de estas atracciones se conoce
con substantiv idad, a mayor substantividad mayor atracc ión exper imenta el
tinte con la fibra. Son direc tos ya que no requieren de un mordante para
interactuar con las fibras.
• Tintes dispersos :
Son tintes coloidales y tienen baja solubilidad en agua. Se emplean en
poliés ter , acetato, nylon y en fibras de triacetato. Es te tipo de tintes se fijan en
la presencia de un agente dispersante formando una emuls ión. Las condiciones
del teñido son impor tantes, por ejemplo una temperatura de 130°C y baño
presurizado son requeridas para favorecer la fijac ión. Su tamaño pequeño hace
que sean volátiles , al volatilizarse el tinte se puede perder dens idad del color,
esto se resuelve empleando moléculas mas grandes y/o mas polares .
• Tintes bás icos
Poseen grupos cationicos como por ejemplo =NH2+ o -NH3
+, su nombre se
debe a que eran ampliamente usados para teñir la lana en baños alcalinos,
funcionan también bien en acr ílicos ya que estos poseen grupos aniónicos
haciendo que haya una interacc ión iónica fuerte entre el tinte y el polímero.
• Tintes reactivos
Se les conoce como reactivos ya que este tipo de tintes forma enlaces
covalentes con las moléculas de las fibras. Esta familia de tintes es única ya
que se conv ierten en una parte más de la fibra. Son un poco más costosas que
otros tipos de tintes, pero poseen grandes ventajas como por ejemplo una
optima rapidez de mojado y buena reproduc ibilidad de la sombra. Basándose
en la temperatura de teñido estos tipos se div iden en calientes y fr íos. El nilón y
la seda pueden ser teñidos con este tipo de tintes sin embargo se desempeñan
mejor en la lana y fibras celulós icas .
Grac ias a las ventajas que presentan sobre otro tipo de tintes, su empleo en la
industria textil ha ido incrementándose s ignificativamente. Es por esto que el
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estudio de remoción de tintes está enfocado a los tintes reactivos, a
continuac ión se estudia más a fondo esta familia de tintes.
3.2 Propiedades de los t intes react ivos
Esta secc ión busca complementar la informac ión sobre los tintes reactivos . La
siguiente tabla muestra los distintos grupos func ionales que hacen parte de la
estructura de un tinte reac tivo (Tapley, 2005).
Tabla 2. Componentes básicos de un tinte reactivo
Grupo solubizante
Cromoforo Grupo enlazante
Grupo reactivo
Función Hace que el tinte sea soluble en el agua
Da el colo r Une el grupo reactivo con el Cromoforo
Grupo que reacciona con la fibra
Ejemplos Ácidos sulfonicos
Azo Antraquinona
Amina Monoclorotriazínico Vinilsulfónico Bifuncional
Los grupos reactivos son los que carac ter izan a es te tipo de tintes,
comerc ialmente se venden según el tipo de grupo que presenta el tinte.
Los tintes reactivos con monoclorotr iaz ína se aplican con el método de
agotamiento a temperaturas elevadas alrededor de 80-85°C. Se usan para teñir
todo tipo de celulosa. Las ventajas que presentan son:
• Optimo rendimiento de color.
• Presentan excelente compatibilidad con la fibra.
I lustración 1. Molécula de monoclorotriazína
Los grupos V inilsulfónicos también se aplican por el método de agotamiento,
pero a temperaturas no tan altas cerca de 60°C se utilizan normalmente a
temperaturas medias de 60ºC. Presentan moderada reac tiv idad y se solubilizan
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bien en el agua a temperaturas mayores de 60°C. Presentan las mismas
ventajas de las monoclorotr iazínas, además que son bastante estables (Dyes,
2007).
I lustración 2. Molécula de un tinte vinilsulfónico
Los grupos bifuncionales poseen dos grupos reactivos, de esta forma el tinte
puede reacc ionar con las fibras en más de una manera. Podemos encontrar
tintes homobifunc ionales dos grupos iguales, logran incrementar en un 20% la
fijación. También es tán los heterobifuncionales que combinan los grupos
monoclorotr iaz ínicos y vinilsulfónicos. La temperatura y el pH del baño para la
tintura de fibras es importante para asegurar la fijación de los tintes.
El s iguiente grafico muestra el rango óptimo de pH para una temperatura
determinada.
I lustración 3. Rango optimo de pH para la solución de tinte
A continuac ión se muestran las características para los tintes reac tivos, difieren
si el proceso de tintura se lleva en lotes o de forma continua.
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Tabla 3. Características de los efluentes con tintes reactivos
Tinte Fibra Color (ADMI)
DBO (mg/L)
COT (mg/L)
SST (mg/L)
SDT (mg/L)
pH
Reactivo (batch)
Algodón 3890 0 150 32 12500 11.2
Reactivo (continuo)
Algodón 1390 102 230 9 691 9.1
3.2.1 Curva de preparación de los tintes
La curva de preparac ión es la recomendada por Colorquímica S.A, incluye los
nombres comerciales de sus productos. Los productos que se emplean en la
etapa A son dispersantes y secuestrantés de iones . El álcali que se emplea en
la etapa D se encarga de ajus tar el nivel del pH de la soluc ión.
Al final de la curva se pueden observar post.-tratamientos al teñido de las
fibras .
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21
3.3 Métodos para la remoción de tintes en aguas residuales de la
industria text il
Actualmente hay gran variedad de métodos para abarcar el problema, nuevas
tecnologías y combinaciones de métodos que hacen más eficiente el
tratamiento, sin embargo se menc ionan los métodos que se han venido
aplicando en Colombia. La s iguiente tabla muestra que métodos son más
efectivos según el tipo de tinte (Spellman, 2003). Los tintes se clas ifican en
grupos ya que comparten c iertas propiedades.
Tabla 4. Métodos de tratamiento de aguas residuales según tipo de tint e
Grupo Tipo de tinte
Carga solución Estado de la solución Métodos
A Di sperso Negativa Coloidal Coagulación y Azoico membranas Tina (Vat) B Acido Aniónicos Soluble Adsorción, Reactivo intercambio
iónico y Directo membranas C Basico Catiónico Soluble Adsorción,
intercambio iónico y membranas
Dado que el proyecto busca estudiar la remoción de tintes reactivos a
continuac ión se explican los métodos recomendados para realizar esto.
3.3.1 Intercambio iónico
I lustración 4. Curv a de tintura con colorantes reactivos
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22
El intercambio iónico al igual que la destilación son operaciones de separac ión
que emplean la transferencia de masa, s in embargo en el intercambio iónico
interactúan un fluido con un sólido. La transferencia que se lleva a cabo es la
de los iones del fluido por desplazamiento de iones de la misma carga y al
igual que en la des tilación la eficiencia del proceso llega a depender del
equilibrio de las fases y de la veloc idad de transferencia de mater ia.
El sólido que se emplea en la operación de separac ión usualmente es una
resina con cadenas hidrocarbonadas en las cuales se encuentran grupos
iónicos libres unidos. Las cadenas están unidas formando una matr iz en tres
dimensiones que ofrecen la rigidez y la estructura de la res ina. Un fac tor
importante es el grado de reticulación para favorecer el intercambio.
Las cargas de los iones inmóviles se equilibran con las de otros iones de carga
opuesta, se les conoce como contraiones, estos se encuentran libres y se
intercambian con los del electrolito disuelto.
Este proceso de separac ión se realiza usualmente en semicontinuo,
empleando dos lechos fijos de resina por los cuales fluye el analito, se emplean
dos para permitir que el lecho que ya se ha saturado se pueda ir regenerando
mientras el otro va realizando el trabajo.
La concentración del analito cambia tanto espacialmente en el lecho como en
el tiempo.
Al comenzar la separación, la transferencia de masa se lleva prácticamente en
la entrada al lecho y con el tiempo es ta sección del lecho se va ir saturando
hasta el punto que ya no se intercambia más. Entonces mayor parte de la
transferenc ia en este mo mento se lleva en secc iones del lecho diferentes a la
entrada. Llega un punto en el que la sección saturada del lecho es
prác ticamente todo el lecho y la concentración del analito no cambia, en este
momento es necesario cambiar de lecho y regenerar el que se encuentra
saturado (Lenntech, 2005).
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23
3.3.2 Membranas
De manera sencilla una membrana es una lámina permeable a c ier tas
sustancias y bloquea el paso de otras. El flujo de estas sustanc ias es generado
por fuerzas impulsoras tales como la pres ión, diferenc ias de concentración y
potenc ial eléc trico.
I lustración 5. Perfil de concentraciones a la largo del lecho
I lustración 6. Diferentes zonas en el lecho
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24
La separación comienza por la alimentación a un modulo en el que se
encuentra la membrana, de es te modulo salen dos corr ientes una con las
sustancias que no lograron pasar la membrana y la otra con las sus tanc ias
permeables.
La razón por la cual la me mbrana es selec tiva es porque esta consta de poros
de determinado tamaño y por esta razón solo permite el paso de moléculas que
sean de menor tamaño. También existe una afinidad química entre la
me mbrana y las sus tancias permitiendo que estas se incorporen más rápido.
Podemos encontrar dos grupos de membranas las orgánicas, que se pueden
obtener a partir de diferentes polímeros homogéneos. Son económicas sin
embargo presentan defic ienc ias respecto a res istencia mecánica, química y
térmica ( IGS, 2005).
Y están las inorgánicas entre las cuales se destacan las me mbranas de vidr ios
porosos, las metálicas y cerámicas. Las cerámicas son las más importantes
son más caras que las orgánicas pero permiten manejar mayores veloc idades
de flujo y presentan mayor res istencia química, térmica y mecánica.
3.3.3 Adsorción
El fenómeno de adsorción comparte ciertas caracterís ticas con los métodos
anteriores , por ejemplo también se emplean lechos fijos de material adsorbente
el cual con el tiempo se satura y se debe regenerar y al igual que el intercambio
iónico la diferenc ia del tamaño de poros y la interacc ión química entre el analito
y el mater ial ayuda a favorecer la separación. Presenta ventajas sobre los otros
I lustración 7. Membrana de Nitrógeno (IGS, 2005)
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25
dos métodos ya que consume menos energía y empleando materiales
adsorbentes económicos y eficientes son más ventajas para el método.
La adsorción es el fenómeno por que el cual sustancias se adhieren a la
superfic ie de un liquido o solido, siendo es tos últimos los adsorbentes y la
sustanc ia adherida el adsórbato. La adsorc ión se presenta por la interacc ión
entre las fuerzas moleculares del adsorbente y el adsórbato, permitiendo que la
sustanc ia quede adher ida a la superfic ie del adsórbato.
La adsorción es un fenómeno distinto a la absorc ión, difieren en que la
absorción es la penetrac ión de una sustancia en la es truc tura de otra y no se
adhiere a la superficie como s i pasa con la adsorc ión.
La adsorción suele ser llevada en sólidos porosos, por la tanto la distr ibuc ión
del tamaño de poro y otras propiedades fís icas del material son importantes
(Lenntech, Lenntech, 2003).
La adsorción al contrario de la des tilación funciona mejor temperaturas bajas y
pres ión altas y si se desea es desorber las sustancias se trabaja a
temperaturas altas y pres iones bajas.
3.3.3.1 Tipos de adsorción:
• Fis isorción :
Es la forma más sencilla de adsorción y se presenta gracias a las fuerzas
atractivas , generalmente son las de Van der Waals, gracias a estas fuerzas
solido el sólido puede fijar sustancias en su superfic ie.
La sustanc ia adsorbida conserva su naturaleza química y esta va formando
capas suces ivas y no tan solo una monocapa. Suele ocurr ir a temperatura
bajas a diferencia de la quimisorción que requiere alcanzar energías de
activación.
• Quimisorción.
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26
Se presenta cuando ocurre un enlace químico o intercambio de electrones
entre la superficie del sólido y la sustanc ia, la naturaleza de ambos es la que
determina que tanto intercambio se presenta. Este tipo de adsorción es muy
común en reacciones catalíticas heterogéneas ya que al mantener fijo el
reac tante en la superfic ie del catalizador se crean condic iones que permiten
que se lleven reacc iones que normalmente no ocurren (Sanchez).
El adsórbato puede sufrir transformac iones química dando como resultado una
sustanc ia distinta, la sustanc ia adsorbida forma una monocapa. Este tipo de
adsorción presenta mayor energía de adsorción.
3.3.3.2 Porosidad en sólidos
Los poros se pueden c lasificar según su disponibilidad a un fluido (Sanchez):
• Poros cerrados: Estos se encuentra ais lados de sus vecinos ,
factores como la densidad, for taleza mecánica y conductiv idad
térmica predominan en el comportamiento del mater ial. Sin
embargo este tipo de poros se encuentran inactivos para la
adsorción de gases.
• Poros abiertos: A diferenc ia de los poros cerrados, estos si tienen
conductos continuos que permiten la comunicación con la
superfic ie ex ter ior del mater ial.
Los poros a demás de ser cerrados y abier tos tienen distintas geometr ías, la
estructura del poro es un factor importante para él para la adsorción.
La compatibilidad entre los tamaños y formas de las moléculas del adsórbato y
del poro, determinan s i estas logran pasar al inter ior del poro o serán
rechazadas y en el caso de quimisorción si la sustancia no es capaz de pasar
por el poro la reacción que se desea desarrollar posiblemente no ocurra:
• Poros cilíndricos
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27
• Poros en forma de rendija
• Espac ios o huecos entre esferas de sólido conectadas
• Poros en forma de botella de tinta
• Poros en forma de embudo
I lustración 8. Tipos de porosidad
Respecto al tamaño de poros la IUPAC los clasifica de la siguiente forma:
• Macroporos > 50 nm
• Mesoporos 2-50 nm
• Microporos 2 nm
Es bastante común encontrar carbones microporosos ya que para la mayoría
de aplicaciones de adsorción es más conveniente, sin embargo también se
produce carbones mesoporosos para otras aplicac iones en la que se requiere
manejar sus tancias que tiene mayor tamaño.
Una buena distribución del tamaño de poro es impor tante y la presencia de
meso poros y macroporos as í sea en menores cantidades ayuda a la
comunicación de la superficie ex ter ior del material con los microporos .
3.3.4 Isotermas de adsorción
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28
Para realizar el estudio de adsorción de una sustancia es necesar io elaborar
isotermas de adsorc ión para determinar la cantidad de sustanc ia adsorbida por
gramo de material adsorbente para determinada concentración en equilibrio de
la sus tanc ia. Es te estudio se realiza a temperatura constante, ya que la
adsorc ión es dependiente de la temperatura. Cuando se manejan gases se
var ía la pres ión y cuando son líquidos se varía la concentrac ión del analito para
as í graficar la isoterma.
Teniendo la isoterma de adsorción se emplean modelos matemáticos que se
ajuste a la curva para poder determinar propiedades importantes sobre la
adsorc ión y el mater ial adsorbente. Los modelos más usados son el de
Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevich y el de Brunauer, Emmet y Teller
más conocido como BET.
Isotermas de Langmuir
Ya se tenía conocimiento de que la densidad de una sustancia disminuía a
medida que se aumentaba la distanc ia con la superfic ie sobre la cual se estaba
formando una película de la sus tanc ia. Entonces Langmuir basándose en es to
supuso que las capas adsorbidas no deben tener un espesor mayor que de una
molécula. El modelo de Langmuir solo toma en cuenta la formación de una
monocapa y supone que el calor de adsorción es independiente del
recubr imiento de la superfic ie (Vijayaraghavan, Binupriya, Stephanc, Choi, &
Yuna, 2008) .
donde:
CA: concentración de equilibr io del soluto en el líquido.
qA: capacidad de intercambio en el equilibrio.
Q: constante relacionada con los lugares ocupados y libres en la superfic ie del
sórbente.
K: constante de Langmuir.
Isotermas de Freundlich.
Esta isoterma viene dada por s iguiente ecuación:
n
AACKq /1)(=
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29
donde:
qA: capacidad de intercambio en el equilibrio.
CA: concentrac ión de equilibr io del soluto en el líquido.
K: constante de Freundlich.
n: constante adimens ional.
Isoterma BET
Fue desarrollada por Brunauer, Emmet y Teller alrededor de 1938 cuando
trabajaban en Washington en el FNL (Fixed nitrogen laboratory) (Rodiguez-
Reinoso F, 2006).
La idea del método es que una vez determinada la cantidad de gas adsorbida
necesaria para formar una monocapa y el área de una molécula del gas es
posible calcular el área del sólido.
Donde:
n es la cantidad adsorbida del gas
mn es la cantidad adsorbida por la monocapa
C una constante
Isoterma DR
El método de Dubinin-Radushkevich (DR) permite caracter izar los microporos,
el volumen que maneja el modelo es el correspondiente a la microporos idad del
material.
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30
W: es el volumen adsorbido a cada pres ión relativa
W0 : es el volumen de poros
K: una constante dependiente de la estructura
β: el coeficiente de afinidad
3.3.4.1 Cinéticas de adsorción
Otro aspecto a estudiar en la adsorción es su dependenc ia con el tiempo, ya
que con el tiempo la cantidad adsorbida va ir aumentando has ta un punto en el
cual se encuentra el equilibrio, causado por la saturación del material. En este
mo mento es recomendable remplazar el material adsorbente o regenerarlo, es
dec ir desorber las sustanc ias adsorbidas .
Los modelos c inéticos permiten estudiar esta dependenc ia y determinar
coefic ientes que carac ter izan el transpor te de la sus tanc ias en el mater ial
(Azizian S. , 2004).
El primer modelo es el de Lagergreen más conoc ido como cinética de pseudo
primer orden. Se integra la ecuac ión diferencial teniendo en cuenta que el
mo mento inic ial la cantidad adsorbida es 0 y en un tiempo t es q.
Donde 1k es una cons tante de la cinética y eq es cantidad adsorbida en el
equilibrio es decir para cuando la adsorc ión ya ha avanzado suficiente tiempo.
tkq
qqkdt
dq
e
e
e
1
1
)ln(
)(
−=−
−=
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31
Otro modelo ampliamente usado por los resultados que presenta en la
adsorción de adsórbatos en fase liquida es la cinética de de pseudo segundo
orden. Integrando el modelo con las mismas condic iones iníciales que el
modelo anterior se obtiene la ecuac ión que relac iona la cantidad adsorbida en
función del tiempo.
2k es la constante para la cinética de pseudo segundo orden.
Estos modelos cinéticos son parec idos a las cinéticas de reacción y se der ivan
de forma parecida (Az izian, 2004).
3.4 Carbón activado
El carbón activado es un carbón poroso que es preparado ar tific ialmente para
aumentar el grado de poros idad, el cual afecta sus propiedades adsorbentes.
Se puede encontrar en diversas formas como en polvo, gránulos y fibras. Los
poros se c las ifican según el tamaño propio de estos, podemos encontrar
microporos , mesoporos y macroporos en el carbón activado
Un aspecto clave que hay que resaltar es que la adsorción no solo se da por
las propiedades de los poros sino también por la naturaleza química del carbón
activado. Además de las cadenas carbonadas, se pueden evidenciar grupos
funcionales en el carbón ac tivado. Estos surgen del proceso de activac ión,
donde se toma al precursor y se lleva a una atmosfera donde haya interacc ión
de los radicales libres del carbón con átomos de nitrógeno y oxigeno y as í
obtener la formación de los grupos funcionales, entre ellos el carbonilo y
carboxilo.
( )tk
qqq
qqkdt
dq
ee
e
2
22
11
)(
+=−
−=
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32
Grac ias a la adición de estos grupos funcionales, la superfic ie del carbón se
vuelve químicamente reactiva, podría presentar un carácter polar o no, ser
hidrófoba o hidrófila según el destino que se le vaya a dar.
La preparac ión del carbón activado se puede obtener de la ac tivación química
o f ísica de materia orgánica rica en carbono (McGuire, 1983).
La activación fís ica se realiza normalmente en hornos, buscando la
carbonización del precursor y luego la gasific icación del carbonizado para
eliminar compuestos volátiles y aumentar la superfic ie especifica y volumen de
poros.
En la activación química se toma al precursor y se impregna de un agente
químico para reducir productos volátiles y luego se calienta en un horno. El
carbón obtenido es lavado para eliminar los residuos.
Cuando el carbón ac tivado se encuentra saturado por la adherenc ia de los
componentes que fueron removidos del agua res idual, este ha cumplido su v ida
útil. Entonces debemos remplazar el carbón saturado por un nuevo carbón en
la columna para que ésta pueda seguir realizando el tratamiento del agua
residual. Este carbón nuevo puede ser el mismo que ya se utilizó, existen
métodos para reutilizar el carbón.
Hay var ios métodos para regenerar el carbón, uno empleado en la industr ia es
la desorción de las sustanc ias adsorbidas previamente, es ta desorción se
puede realizar con tratamientos biológicos, térmicos o ex tracción con
disolvente. Se ha determinado que por regeneración 5 al 10% de la actividad
del carbón se pierde y una pequeña parte del carbón se descompone por lo
cual debe ser sustituida para seguir obteniendo los mismos resultados .
En la extracción con disolvente las sustanc ias adsorbidas por el carbón son
desplazadas mediante una corr iente liquida o gaseosa. Este método es bueno
sin embargo la elección de un disolvente que logre lo anterior es complicado.
La regeneración del carbón por vía térmica se lleva a cabo utilizando hornos,
que pueden ser rotatorios o de cámara múltiple. En los hornos rotatorios, se
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33
introduce el carbón en un cilindro y el carbón avanza a contracorr iente con una
mezcla de gases de combustión y vapor sobrecalentado. En el horno de
cámara múltiple el carbón se calienta hasta lograr una temperatura aproximada
de 900º C en una atmósfera de aire y vapor para quemar el monóx ido de
carbono y el hidrógeno produc ido por la reacción de reactivación. Del carbón
introducido al horno se alcanza a recuperar cerca del 95% lo cual es una cifra
buena para reutilizar el carbón activado.
Otro método es la oxidación húmeda, que al igual que los tratamientos térmicos
logra regenerar el carbón y eliminar los contaminantes.
En la oxidación húmeda se logran recuperar las propiedades y la estructura
porosa del carbón con bas tante efic ienc ia, sin embargo no se obtienen las
mismas propiedades que el carbón or iginal. El carbón que se regenera
presenta más contenido inorgánico, en ox ígeno, hidrógeno y nitrógeno, un
tamaño de partícula más pequeño y una dens idad mayor que el carbón sin
utilizar (Bansal & Goyal, 2005).
Para realizar el tratamiento de las aguas res iduales, el agua es bombeada a
una columna empacada con carbón activado granular , a medida que el agua
pasa por la columna se va adsorbiendo los agentes contaminantes en el agua y
está deja la columna a través de un sis tema de drenaje.
El nivel de limpieza del agua depende de la temperatura a la cual se encuentra
sometido el sis tema de tratamiento y de la naturaleza de las sustanc ias . De
esta forma se pueden obtener isotermas y tratar de encontrar una temperatura
que logre optimizar el tratamiento del agua, s in incrementar los costos por
requerimientos energéticos o de mater ial en la columna.
La purificac ión se lleva a cabo gracias a la unión f ísica de las moléculas del
fluido que pasan por la columna a la superfic ie del carbón activado. Esta unión
se da pr incipalmente por tres fenómenos: el macro y micro-transpor te y la
adsorción del mater ial (Thomas & Cr ittenden, 1998) .
Como el agua fluye continuamente a través de la columna y las partículas
contaminantes se van acumulando en el carbón, va a haber un punto de
IQ-2008- I-9
34
saturación de la columna y entonces debemos cambiar el empaque del carbón
para poder seguir obteniendo los resultados deseados.
Actualmente son diversos los usos que se le dan al carbón activado, estos usos
se pueden agrupar en tres grupos:
• Aplicaciones en fase liquida
El carbón activado es ampliamente usado para este tipo de aplicac iones ya que
presenta ventajas sobre otros procesos. Ejemplos de aplicac iones en fase
liquida son; tratamientos de agua industr ia y municipal, decolorizac ión en la
producción del azúcar blanco, tamices moleculares para la obtenc ión de etanol
anhidro, pur ificación de agua para usos farmacéuticos y adsorc ión de tintes.
• Aplicaciones en fase gaseosa
Como su nombre lo dice son usos que se le da al carbón ac tivado para tratar
gases. Filtros de c igarr illos, mascaras industr iales, pur ificac ión de efluentes de
gases y separación de mezclas de gases son solo unos cuantos usos del
carbón para fase gaseosa. En Estado Unidos la mayor ía del carbón ac tivado
producido se destina a aplicaciones de fase liquida.
• Aplicaciones en procesos catalíticos
Para es te tipo de aplicaciones el carbón se utiliza como soporte para enzimas u
otras sus tancias que sirven como catalizadores. La func ionalidad química y
poros idad del carbón es importante para este tipo de aplicaciones. Actualmente
hay bas tantes aplicac iones de catálisis para este tipo de sólidos, La producc ión
de biodiesel y alcoholes grasos está siendo ampliamente desarrollada.
Por último el carbón activado se puede encontrar comerc ialmente en diversas
formas, en polvo, en telas de carbono, fibras y granular entre otros. El carbón
activado granular se emplea bas tante para el tratamiento de aguas.
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35
Ilustración 9. Formas del carbón activado (Menendez & Martin-Gullon, 2006)
3.4.1 Materiales precursores para la preparación de carbón activado
En teor ía cualquier mater ial orgánico compuesto de carbono s irve como
precursor, sin embargo hay que observar que tipo de estructura presenta el
material. Para preparar carbón activado es necesar io que la estructura sea no
grafitizable, es decir que no sea ordenada como la del grafito y no debe
presentar líneas de difracción por rayos X. El carbón no grafitizable también se
conoce como carbón isótropo.
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A la hora de elegir el mater ial precursor hay que tener en cuenta la
disponibilidad y los costos. También que presente bajo contenido en materia
mineral y lo más impor tante que el carbón resultante presente unas buenas
propiedades mecánicas y sea un buen mater ial adsorbente.
En la indus tria de carbones activados era y s igue siendo común emplear
madera y otros carbones minerales como precursores. Sin embargo la
inc linación por los desechos naturales ha ido incrementando por sus cos tos
bajos y disponibilidad.
En la última década se han venido realizando estudios de adsorción de iones
metálicos con la tusa de la mazorca y ha presentado buenos resultados y
además de ser efic iente presenta una ventaja y es que la tusa es un desecho
natural. Por cada 100 kg de grano de mazorca se producen 18 kg de tusa. Dar
usos a desechos naturales es rentable, además de material adsorbente la tusa
también es el empleada como fuente de energía (Fr iedr ich, 1982).
Lo interesante de la tusa además de ser material precursor para la preparac ión
de carbones activados es que es un adsorbente natural y que al modificar lo con
agentes químicos se puede aumentar esta capac idad de adsorción (Leyva,
Bernal, & Acos ta, 2004).
3.4.2 Procesos de activación
Los procesos de activación permiten la formación de la poros idad en el carbón
y la formac ión de grupos funcionales en la superficie del carbón. Los grupos
funcionales dependen de los agentes y método de ac tivación que se emplee.
3.4.2.1 Activación química
En la activación química el precursor se impregna con un agente químico
activamente y poster iormente suele ser llevado a un horno donde se somete a
altas temperaturas bajo una atmosfera inerte para completar la activación.
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37
Luego de esta activación el mater ial debe ser lavado exhaustivamente para
remover posibles trazas del agente químico que no reacciono con el material.
Agentes químicos empleados en la activación de carbones hay suficientes, se
emplean distintos tipos agentes deshidratantes sin embargo el c loruro de zinc,
el ac ido fosfórico y el hidróxido de potas io son los más usados.
El cloruro fue comúnmente usado hasta la década de los 70, sin embargo su
empleo ha ido decreciendo por problemas ambientales que conlleva el uso del
Zinc. El cloruro de zinc juega un papel importante en la degradac ión termal de
las partículas impregnadas y se ha determinado que presenta buenos
resultados para activac iones con temperaturas menores a 500°C.
Los carbones preparados con cloruro de zinc presentan una microporosidad
uniforme y su volumen de microporos es parecido al de las partículas de
cloruro de zinc.
La activación acido fosfór ico ha venido desplazando al cloruro de zinc ya que
no genera los mismos impactos ambientales. Las temperaturas de activac ión
son menores de 450°C y la relación de impregnac ión más empleada es 1:5
(Acido: precursor). La microporosidad en el carbón suele ser heterogénea a
diferencia de los carbones preparados con cloruro de zinc (Rodiguez-Reinoso
F, 2006).
La activación con hidróxido de potas io se empezó a emplear para producir
carbones con altas áreas superfic iales. La activación se lleva en dos etapas.
Pr imero a temperaturas bajas para ayudar a dispersar el hidróxido y vapor izar
el agua que se empleo en la solución acuosa. Después se lleva a cabo la
activación a temperaturas super iores a 700°C en una atmosfera de nitrógeno.
Estas temperaturas son necesar ias para que el agente químico actué sobre el
precursor. Hay que manejar bien la relación de hidróxido con precursor ya que
relac iones altas solo conducen que el precursor se des integre, es dec ir si era
carbón granular se obtendrá carbón en polvo.
3.4.2.2 Activación física
En la activac ión física se emplean gases como agentes activantes, estos fluyen
en el horno de activac ión a determinadas condiciones de temperatura y flujo.
Estos gases son oxidantes ejemplos son el aire, vapor de agua y dióx ido de
carbono.
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38
Antes de ac tivar el carbón este debe pasar por la etapa de carbonización, aquí
el mater ial es sometido a altas temperaturas en flujo inerte para eliminar
sustanc ias volátiles que al salir van a ir formando la poros idad en el mater ial,
poster ior a este momento se puede realizar la activación, es ta puede llevarse
continuamente a la carbonización en el mismo horno o puede realizarse por
separado.
En esta etapa se busca que el agente activante reaccione con los átomos de
carbono del mater ial permitiendo que se genere más porosidad y aportar los
grupos funcionales al carbón.
Indus trialmente se emplea el vapor de agua y el dióxido de carbono las
respectivas reacciones que ocurren en la activac ión son:
Posterior a la activación f ísica hay quienes proceden a realizar una activac ión
química con algún agente químico que les aporte la funcionalidad deseada
para determinada aplicación (Rodiguez-Reinoso F, 2006).
Para la activación física se debe observar cuanto es la perdida por combustión
del material, es decir que tanto material se perdió durante la activac ión, al
conocer la perdida, se puede determinar el grado de la activac ión del material.
3.4.3 Caracterización del carbón activado
Es necesar io tener conocimiento de las propiedades del carbón elaborado.
Propiedades como el área superfic ial, distr ibución de tamaño de poro, volumen
de poro, grupos func ionales y el pH de punto de carga cero son importantes
para tener una idea de las aplicaciones que se le pueden dar al material y bajo
qué condiciones debe operar.
3.4.3.1 Caracterización quím ica
22
22
HCOOHC
COCOC
+→+
→+
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39
Con esta caracter ización se busca conocer las propiedades químicas del
material adsorbente para tener una idea de las interacciones que pueden
afectar el fenómeno de adsorción.
Un método que es bastante usado para el estudio de los grupos func ionales es
la titulac ión Boehm, esta permite determinar las propiedades acidas y bás icas
del mater ial.
Básicamente este método busca titular soluciones de carbón ac tivado en
dis tintas bases. Se emplean bases de distintas fuerzas que se encargan de
reacc ionar con los grupos ácidos de carbón. De igual se maneja una soluc ión
del material con un acido fuerte para estimar las propiedades básicas del
carbón.
Para la determinación de los sitios ácidos se emplea hidróx ido de sodio que se
encarga de titular todos los grupos ácidos, inc luyendo a los grupos fenolicos, el
carbonato de sodio se encarga de los grupos carbox ílicos y lac tonicos y por
último el bicarbonato titular solamente los carbox ílicos (Q Qiana, 2007).
Para la determinac ión de los sitios bás icos no se habla de grupos por separado
sino de la totalidad de los grupos que conforman los sitios bás icos , para esto se
emplea una solución de acido c lorhídr ico.
Es claro que este método no es muy r iguroso pero si permite determinar
propiedades que son suficientes para el estudio de la adsorción con carbones
activado y otras mater iales.
Entre es tos grupos podemos encontrar donantes de elec trones ejemplos son
los OH, NH2, OR, o O(C_O)R y también esta los que aceptan electrones como
(C_O)OH, (C_O)H, o NO2
IQ-2008-I-9
40
Otra propiedad relevante es el pH de punto de carga cero, esta se encarga de
descr ibir la condición en la cual la dens idad de carga eléctr ica en la superficie
del mater ial es cero. En la adsorción el valor de PZC(Point of zero charge) da
una idea de cuál deber ía ser el pH de la soluc ión para favorecer la fijac ión del
analito en el material adsorbente.
El pH de punto de carga cero se estima mediante una soluc ión electrolítica,
permitiendo que el material entre en equilibrio con la solución y posteriormente
se mide el pH final en el cual la carga superficial en el mater ial debe ser cero.
3.4.3.2 Caracterización física
I lustración 10. Grupos funcionales presentes en el carbón activado
IQ-2008-I-9
41
La caracterización f ísica del carbón ac tivado se puede desarrollar con var ios
métodos entre los más comunes están:
• XRD (X- Ray difraction): Observa la variación de la longitud de la
radiación dispersada en un sólido poroso.
• Picnometr ía. Para estimar la dens idad aparente de un sólido por
medio del desplazamiento de un fluido.
• Estereología. Observa cortes transversales en un sólido poroso
mediante microscopios electrónicos.
• Métodos calor imétr icos : Estudian el cambio entalpico de un sólido
poroso que se encuentra sumergido en un líquido, los más conocidos
son la calor imetr ía de inmersión y absorción.
• Adsorc ión de gases: La adsorción de gases es el método más usado
para determinar propiedades fís icas de los materiales porosos, se
emplean gases inertes para estudiar las isotermas de adsorc ión.
A continuación se muestran los comportamientos de las isotermas de
adsorc ión.
I lustración 11. Clasificación IUPAC de las isotermas
IQ-2008- I-9
42
Estas curvas ilustran la cantidad adsorbida del gas para una determinada
pres ión relativa. Cada curva es caracter ística del tipo de material y de las
interacc iones entre el adsórbato y el adsorbente (Donahue) .
La isoterma tipo I es caracter ística de sólidos micro porosos, se puede
observar que gran parte de la adsorción se lleva a presiones relativas bajas. La
curva en la ilus trac ión se encuentra incompleta ya que a pres iones altas puede
haber una inflex ión positiva en la adsorción por la presencia de los mesoporos.
La isoterma tipo II es caracter ística de sólidos macroporosos o sin poros , un
ejemplo de este tipo de mater iales es el carbón negro.
La isoterma tipo III se presenta cuando la interacc ión entre el adsórbato y el
adsorbente es baja.
La isoterma tipo IV es carac ter ística de sólidos mesoporosos. Se puede
observar que ha presiones relativas intermedias ocurre un potenc ial de
adsorción caracter ístico por la presenc ia de mesoporos.
La isoterma tipo V se presenta cuando la interacción es débil sin embargo
difiere de la isoterma III al final.
La isoterma tipo VI es inusual, se presenta en sólidos no porosos
homogéneos.
El método de adsorc ión de gases se usa el nitrógeno a 77 K y dióx ido de
carbono a 273 K. El dióx ido de carbono se empezó a utilizar para solucionar los
problemas de difus ión que presentaba el nitrógeno. Estos gases deber ían ser
totalmente iner tes de tal forma que la adsorc ión de resultados de la porosidad
acer tados, s in embargo a bajas presiones relativas el nitrógeno exper imenta
fenómenos difusivos y el dióx ido de carbono experimenta mayor momento
cuadr ipolar que el nitrógeno, es por esto que en las curvas de adsorción el
dióxido se adsorbe más que el nitrógeno. Para presiones más altas ocurre lo
contrario, el nitrógeno se adsorbe más, ya que comienza a llenar los
mesoporos de tal forma que supera la adsorc ión del dióx ido de carbono.
Con estas isotermas podemos determinar bastantes propiedades de nuestro
material adsorbente, empleando los modelos teóricos de las isotermas de
adsorción (Sanchez).
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43
• Volumen de poros (Vp) : volumen de los poros calculado empleando
alguno de los métodos.
• Tamaño de poro: distancia entre dos paredes opuestas del poro
• Dis tribución del tamaño de poros: Permite obtener una distr ibuc ión
diferencial o acumulada del tamaño de los poros para un sólido poroso.
• Área superficial: Es la cantidad de superficie correspondiente a la
porosidad del solido poroso.
Ilustración 12. Sortómetro con capacidad para correr tres muestras
4. Normatividad ambiental en Colombia
Cada país tiene instrumentos normativos para regular la contaminac ión.
Colombia también los tiene y por medido de entidades gubernamentales se
encarga de sis tematizar los aspectos legales sobre las cantidades permitidas
de contaminantes y de las penalizac iones para quienes no las cumplan.
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44
4.1 Aspectos legales e instrumentos de control
A continuación se muestra información de diferentes sus tanc ias que pueden
amenazar el medio ambiente junto con sus límites de descarga. La tabla
muestra contaminantes s in impor tar el tipo de industr ia, es de tipo general.
Respecto a la normatividad sobre descarga de tintes es dif ícil encontrar los
valores máx imos en los efluentes , a diferencia de Estados Unidos que se
encuentra bien documentada la informac ión referente a la indus tria textil. La
EPA (Environmental protection agency) es la entidad en Estados Unidos que se
encarga de regular es tos aspectos . En Colombia la entidad que realiza esto es
el DAMA (Depar tamento técnico de medio ambiente), toda la informac ión
referente a los aspectos ambientales fue obtenida de esta corporac ión (MAM,
1999).
Tabla 5. Normas para descarga de sustancias
Sustancia Expresada en Concentración (mg/L) Arsénico As 0.1 Bario Ba 5 Cadmio Cd 0.1 Carbamatos Agente activo 0.1 Cianuro CN 1 Zinc Zn 5 Cobre Cu 3 Compuestos fenolicos Fenol 0.2 Compuestos
organoclorados Agente activo 0.1
Compuestos organofosforados
Agente activo 0.1
Cromo hexavalente Cr +6 0.5 Cromo total Cr 5 Demando biológica oxigeno DBO 250 Dicloroetilieno Dicloroetileno 1 Difenil policlorados Agente activado No detectable Demanda química oxigeno DQO 500 Grasas y aceites Mg/L 100 Manganeso Mn 0.2 Mercurio Hg 0.1 Mercurio o rgánico Hg No detectable Níquel Ni 2 pH unidades 5 a 9 Plata Ag 0.5 Plomo Pb 0.5 Sólidos sediméntales mL/L hora 10 Sólidos suspendidos
totales mg/L 500
Sulfuros S 2
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45
Tretracloruro de carbono CCl4 1 Tricloroetilineo Tricloroetileno 1 Temperatura °C <40 Tensoactivos mg/L 5
Apar te del DAMA en Colombia, las corporaciones autónomas regionales (CAR)
y las unidades ambientales urbanas (UAU) se encargan de controlar y hacer
cumplir los límites de descarga en las industr ias. Según el tipo de industria
estas entidades se encargan de elaborar programas de control para los
vertimientos dependiendo del tipo de contaminantes que estas produzcan.
Estas normas de contaminación son instrumentos de control para evitar el
deter ioro de la naturaleza.
Para hacer cumplir estas normas es necesario implementar instrumentos que
permitan asegurar que se está cumpliendo por las diferentes industr ias. Para
esto se crearon los instrumentos económicos.
4.2 Instrumentos económicos
Para asegurar el cumplimento de las normas hay tres ins trumentos, las tasas
retributivas, la tarifa de alcantar illado y sanciones.
Las tasas retr ibutivas son aplicadas a cualquier tipo de usuario, es decir
residenc ial o industr ial. Los vertimientos se deben encontrar dentro de los
límites permisibles. Dado que los usuarios residenc iales no generan la misma
contaminac ión que el sector industr ial, se emplean inicialmente parámetros
normativos básicos como la demanda de oxigeno y sólidos en suspensión para
regular.
Estas tasas se encuentran reglamentadas por el Decreto 901 de 1997 y otras
resoluciones , en estas reglamentac iones se encuentra descr ito el valor por kg
de efluente y a medida que se controla mejor la contaminación los valores de
las tasas serán menores (MAM, 1999) .
Para los usuar ios afiliados a la red de alcantar illado esta es la que asume la
responsabilidad. Para las industr ias si estas no cumplen con las normas deben
pagar las tasas y además se les impondrán multas.
IQ-2008- I-9
46
La tarifa de alcantarillado, por acción de la ley 142 de 1994, establece que en
las tar ifas de serv ic io de acueducto deben es tar inc luidos el valor de los cos tos
generado por los tratamientos de las aguas residuales. La idea de incluir es tos
costos es para incentivar a las industr ias a que disminuyan sus descargas de
contaminantes.
Actualmente se es tán aplicando tar ifas diferenciales para cada tipo de industria
y según la cantidad de contaminantes que produzcan se les impone una tarifa
adecuada.
Por último están sanc iones que en realidad los instrumentos anter iores
vendr ían siendo sanc iones.
Las sanc iones se encuentras reglamentadas en la ley 99 de 1993 y a las
empresas que no cumplan con las normas se les aplica el s iguiente
procedimiento contemplado en el artículo 85 del decreto1594/84:
• Amonestación verbal
• Amonestación por escrito
• Cierre preventivo de los procesos que generan contaminación
• Decomiso de los productos
• Multas
Estas sanc iones se aplican para todos los sectores, desde usuar ios
residenc iales hasta las empresas de alcantar illado.
En caso de que los problemas persistan se procede a aplicar sanciones
pecuniar ias diarias y s i aún continúan los percances se aumenta el valor de la
sanc ión. Dado el caso que la entidad continúa generando contaminantes por
encima de los límites se procede a suspender el servicio del agua para esta
entidad (MA, 1999).
Tabla 6. Sanciones pecuniarias SIN T OXICOS CON TOXICOS Carga (kg/día)
Sanción (SMM/DIA)
Volumen 3m /día
Sanción (SMM/DIA)
Más de 1000 10 Desde 250 50 Entre 100 y
1000 5 Entre 25 y 250 20
Entre 10 y 100 2 Entre 5 y 25 10 Menos de 10 1 Menos de 5 5
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47
5. Metodología experimental
5.1 Pre tratamiento de la materia prima
Para obtener la tusa se desgranaron mazorcas comerc iales, las cuales fueron
lavadas y cortadas en tusas más pequeñas. Poster iormente se deja secando
en un horno la tusa a 50°C durante 24 horas para remover la humedad y hacer
que el proceso de molienda sea más efectivo. El tamaño de la tusa es
nuevamente reducido empleando un molino. Se ajusta el molino para obtener
un diámetro de partícula entre 2 -0.1 mm.
5.1.1 Pre tratamiento de la tusa de la mazorca para la elaboración del
carbón activado
Una parte de la tusa molida se usa para la preparar el carbón activado. Se
emplea un juego de tamices para obtener un diámetro de par tícula mas
espec ifico. La tusa es pasada por las mallas 10 y 18 para obtener un diámetro
promedio de 1.5 mm que es lo recomendado para preparar carbones ac tivados
a par tir de la tusa (Tsai W, 1997). Después de tamizar se lava con agua
destilada la tusa y se deja secando a 60°C por 24 horas. Luego de secar las
muestras de la tusa se almacenan en un desecador por 12 horas y son
empacadas en bolsas herméticas Ziplock.
5.1.2 Pre tratamiento de la tusa de la mazorca para realizar la oxidación
La tusa molida restante se emplea en la oxidación con los ácidos. Esta es
tamizada empleando las mallas 18 y 35 obteniendo un diámetro promedio de
0.75 mm. Se procede a realizar el lavado con agua des tilada y secar la tusa en
un horno a 60°C por 24 horas .
5.1.3 Pre tratamiento y elaboración de las soluciones de tintes
Se preparan las soluc iones de azul y negro reactivo s iguiendo los parámetros
suger idos por el proveedor de los tintes, ver la Ilustración 13. Curva de
preparac ión tintes .
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48
B C D
5 min 20 min Verif icar pH (10.4-10.8)
60°C
Tiempo fijación
40°C 3-5°C/min 35-45 min
A
A = Agentes varios
B = Tinte
C = Sal
D = A lcali
Para la presente investigacion la muestra sintentica de colorantes se elaborara
empleando solamente el tinte y el alcali para ver if icar el pH. Se emplean para la
adsorcion soluc iones de tintes de 100 ppm (Nigam P, 1998) .
5.2 Elaboración de los materiales adsorbentes
5.2.1 Preparación del carbón activado a partir de la tusa
Se va a realizar una activación química empleando el cloruro de z inc como
agente químico. Para esto se realizaron dos impregnaciones dis tintas. Los
radios de impregnación fueron de 1 y 0.75 (g ZnCl2/g tusa) . Las
impregnaciones fueron llevadas en soluciones acuosas de cloruro de z inc y se
dejan durante 2 horas agitando a 85°C siguiendo el método de (Tsai W, 1997).
Luego de realizar la impregnac ión, la tusa se filtra y se deja secando por 16
horas a 120°C. Para ac tivar la tusa, es ta es tarada e introducida en una
navec illa de cuarzo, luego es llevada al horno de carbonizac ión/activac ión
fijando una rampa de calentamiento de 10°C/min, utilizando Nitrógeno para
crear una atmosfera inerte. El flujo se mantiene constante a 300 min/2cm STP.
La temperatura de ac tivación es de 500°C y se mantiene la temperatura de
cons igna por 30 minutos y luego se deja enfriar el carbón empleando la misma
rampa. Durante todo el proceso se mantiene el flujo de nitrógeno para evitar
influjos de ox igeno afectando el proceso de pirolis is que se lleva en la
activación. Terminada la activación, el carbón se lava con ac ido c lorhídr ico 1M
I lustración 13. Curv a de preparación tintes
IQ-2008- I-9
49
caliente varias veces para retirar trazas de cloruro de zinc res tantes. Luego
para retirar el exceso de c loro se lava exhaustivamente con agua destilada
caliente midiendo el pH de la salida del agua has ta encontrar que el pH no
cambie. Teniendo el carbón lavado se procede a secarlo durante 16 horas a
105°C, temperatura sugerida por un es tudio de la preparación carbones
activados a partir de la tusa de la mazorca (Tsai W, 1997). El carbón es
almacenado en bolsas Ziplock.
5.2.2 Oxidación de la tusa de la mazorca
Se toma la tusa y se oxida por separado con soluciones de Acido Nítrico 1M y
Cítrico 0.6M. Para las ox idac iones se s igue el procedimiento de (Leyva, Bernal,
& Acosta, 2004). Se introduce la tusa en las soluc iones y se deja calentando
durante 2 horas a 50 y 60°C para el ac ido nítrico y cítr ico respectivamente. La
tusa oxidada con el acido cítr ico se filtra y se seca a 60°C durante 24 horas sin
ser lavada y después de secarse se lava con agua des tilada y se seca como se
hace con la tusa ox idada con el acido nítrico. La tusa oxidada con acido nítr ico
se filtra después de enfriarse la soluc ión y se lava con agua destilada
nuevamente hasta que el pH deje de variar. Luego de lavar la tusa se seca a
50°C durante 24 horas y se almacena en bolsas Ziplock.
5.2.3 Propiedades de los t intes react ivos
Las s iguientes propiedades de los tintes son obtenidas de las MSDS y fichas
técnicas de COLORQUIMICA S.A
Tabla 7. Propiedades de los tintes reactivos
Tinte Solubilidad máx. en agua 25°C (g/L)
Color Índex
Grupos Reactivos
pH (10g/L)
Azul 80 Azul Reactivo 221
Vinilsulfónico y monoc lorotriazínico
7.4± 0.3
Negro 150 Negro Reactivo
Vinilsulfónico y monoc lorotriazínico
5.4± 0.5
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50
5.3 Caracterización de los materiales adsorbentes
Se realizan las mismas caracter izaciones para ambos materiales, ya que
ambos son porosos y v ienen del mismo precursor.
5.3.1 Características texturales
Para realizar la caracterizac ión textural se emplea el equipo Autosorb-3B
Quantachrome instruments. Es te equipo genera isotermas de adsorción de
2N a 77 K, las cuales al analizar las permiten obtener el área superficial
B.E.T, volumen total de poro y la distribución de la porosidad
(Quantachrome).
5.3.2 Características quím icas
5.3.2.1 Determinación de los sitios activos
Para la caracter ización química se siguió el método de Boehm. El método
busca estudiar los sitios ácidos y básicos del material. Es importante tener
en cuenta que el método provee una caracterizac ión de los grupos
carboxílicos , fenolicos y lac tonicos y es posible encontrar otros grupos
funcionales, s in embargo la titulación Boehm permite realizar un buen
estudio de la superfic ie química del mater ial adsorbente (Barkauskas J).
Los sitios bás icos son titulados con HCl 0.05 M y los ác idos con NaOH,
32CONa y
3NaHCO , todas las soluc iones son 0.05 M. Los s itios carboxílicos
los titula el bicarbonato, los lac tonicos y carboxílicos el carbonato y la soda
caus tica titula los dos grupos anter iores y el fenolico. El procedimiento toma
0.5 g del mater ial adsorbente y lo introduce en un enlermeyer con 50 mL de
la soluc ión titúlante y se c ierra. También se crea un blanco con solo la
soluc ión titúlante. Para un determinado mater ial ser ian 8 muestras en total,
las cuales se dejan en un baño termoestatado a 25°C y en agitac ión
continua durante 4 días. Se inyecta nitrógeno gaseoso cada día para evitar
el ingreso del aire y afecte la titulación. Luego de los 4 días se toman las
muestras y se titulan con su acido o base respectiva para determinar la
concentración de los grupos func ionales.
Para titular las soluc iones con HCl se toman 10 mL de alícuota y se les
añade fenolftaleína y se titulan con NaOH 0.05 M.
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51
Para titular las soluciones con soda caustica y carbonato se titula con HCl
0.05 M, la primera utiliza fenolftaleína y la segunda verde de bromocresol
como indicadores.
Las soluc iones con bicarbonato se titulan con HCl 0.05 s in embargo primero
se toman los 10 mL de la alícuota y se adic ionan a una soluc ión 0.05M de
NaOH, después se añade 10% peso de cloruro de bar io e indicador de
fenolftaleína. Las soluciones que se emplean como agente titúlante deben
estar estandarizadas.
Todas las titulaciones, tanto de las muestras Boehm, como de las
soluc iones estandarizadas fueron realizadas 3 veces y luego se calcula la
media y la respectiva desv iación estándar (Harris, 2002) .
5.3.2.2 Determinación del punto de carga cero
Se determina para materiales adsorbentes y permite saber el pH al cual la
dens idad de carga eléctr ica en la superfic ie es 0.
Para determinar el punto de carga cero se toma 1 g del mater ial y se
introduce en un enlermeyer con 10 mL de KCl 0.1 N. Se deja la muestra
tapada, con nitrógeno y termostatada por 4 días y luego se toma el pH. Este
valor del pH es el punto de carga cero (Tseng, 2005).
5.4 Estudio de la adsorción
Para realizar el estudio de la adsorción se emplea un espectrofotómetro UV-
VIS GENESYS 5 de Thermo Fisher. Este ins trumento nos permite medir la
absorción de radiación U.V o vis ible por determinadas moléculas. Cada
compuesto tiene una onda caracter ística en el espec tro de luz. Para evaluar
la retenc ión de los tintes se determino la longitud de onda en la cual se
obtiene la absorbancia máx ima para ambas soluc iones de tintes.
Posteriormente se fija la longitud de onda obtenida y se procede a construir
una curva de calibrac ión para los tintes (Thermo). Se mide la absorbancia
para distintas concentrac iones de los tintes en partes por millón.
La adsorción se realiza en batch, introduciendo el carbón en una soluc ión
con determinada concentrac ión de tinte. Se introducen 50 mg del material
adsorbente en soluc iones de diferentes concentraciones de 50 mL. Se
IQ-2008- I-9
52
realizan per iódicamente mediciones de alícuotas de la solución para
observar cómo va cambiando la concentración del tinte.
El pH y la temperatura a la cual se lleva la adsorción deben ser fijados, ya
que el fenómeno de adsorc ión depende fuertemente de estas variables
(Orfao J, 2005). La temperatura de adsorción fue en promedio 25°C,
temperatura en la cual se encontraba el laboratorio. Dado que es tos
materiales adsorbentes hacen que varié el pH de la solución, no se ajus to el
pH a un valor determinado. Se permitió que la soluc ión entrara en equilibrio
con el mater ial. Se observo en los resultados de la titulac ión Boehm, que
todos los materiales son de carácter ac ido y además los tintes también
presentan pH acido, entonces es de esperar que el pH de adsorción sea
acido.
5.4.1 Cinética de la adsorción
Para determinar la cinética de la adsorc ión se siguen los métodos aplicados
normalmente en el estudio de las cinéticas y se van tomando datos de la
cantidad adsorbida por el mater ial en determinado tiempo (Toth, 2002). En
la literatura se encuentra que es impor tante hacer un seguimiento r iguroso
durante las 5 pr imeras horas de adsorc ión, ya que var ía bastante la lectura
de la absorbancia. Es por esto que al comienzo se toman datos cada 15
minutos hasta llevar cerca de 5 horas de es tudio, a partir de que aquí los
lapsos de tiempo cambian de 30 minutos y después a horas. Se toman
datos hasta observar una concentración de equilibr io. Se grafica la cantidad
adsorbida por gramo de adsorbente contra el tiempo transcurrido (Kr ishnan
K, 2007). Se realiza el es tudio de la cinética para una sola concentrac ión de
tinte, ya que son bastantes muestras.
5.4.2 Isotermas de adsorción
Las isotermas de adsorc ión se pueden realizar de dos formas básicas. Una
es fijando una cantidad determinada del mater ial adsorbente y cambiando
las concentraciones del tinte. También se puede hacer lo contrar io, se fija la
concentración inic ial del tinte y se cambia la cantidad del material
adsorbente en la adsorc ión batch. Para el presente es tudio se opta por la
primera ya que es más común, se preparan 6 concentraciones distintas
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53
para cada material, de esta forma se obtiene un buen numero de datos
exper imentales para estudiar cómo se ajustan los resultados a los modelos
de adsorción.
Se grafica la cantidad adsorbida por gramo de material contra la
concentración de equilibr io (Hoda N, 2005).
6. ANALISIS Y RESULTADOS
De aquí en adelante las muestras de los materiales se denominan como:
M1 es la tusa oxidada con A . Cítrico, M2 el carbón activado con relación 0.75,
M3 el carbón de relac ión 1 y M4 es la tusa ox idada con A. Nítr ico.
6.1 Resultados de la caracterización textural del carbón act ivado
Resultados obtenidos con el equipo Autosorb 3B.
6.1.1 Isoterma de adsorción de nitrógeno
Se obtiene la curva de la variac ión de la adsorción para diferentes presiones
relativas del adsórbato a temperatura cons tante.
De esta curva se pueden obtener datos importantes sobre el material poroso.
La capacidad de adsorción, la distr ibuc ión de los poros, la presencia de
poros idad en lugares muy pequeños y otros tipos de datos . (Rodriguez-
Reinoso, 2004)
Si se observa la Ilustrac ión 2, se puede apreciar que para pres iones relativas
muy pequeñas están los sitios potenciales de adsorción, ya que al variar muy
poco la pres ión relativa la cantidad adsorbida cambia drás ticamente a
diferencia de las (p/po)>>0.01. Esta caracter ística de es te carbón hace que se
diferencie de otros sin importar que otros tengan su misma área superfic ial,
haciéndolo un método de separación especifico para concentrac iones del
analito pequeñas. También se puede observar en la curva que hay una
diferencia entre la curva de adsorc ión y desorc ión alrededor de (p/po) > 0.85.
Se puede apreciar un poco de his téres is, en el es tudio de los carbones
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54
activados asocian la histéresis con la presenc ia de meso poros . Es to nos
puede indicar que la primera parte de la curva es gobernada por los micro
poros y a presiones relativas altas se observa la presencia de meso poros . La
IUPAC tiene una clas ificación para las isotermas de adsorc ión. Comparando
las curvas de la clasificación y la obtenida se puede observar claramente que la
isoterma de este carbón corresponde a una isoterma tipo I (Donahue).
I lustración 14. Isoterma de adsorción de nitrógeno para la muestra M3
6.1.2 Distribución de poro
Es necesario saber cuánta poros idad tiene el carbón y también la calidad de
la poros idad, para es to se determina la distr ibución de tamaño de poro PSD
(Armenta G, 2000) .
Recordando que el tamaño de los micro poros es menor a 20 Armstrong y que
los meso poros van de 20-50 Armstrong, podemos observar en la Ilus trac ión
15. Distribución de tamaño de poro para la muestra M3, que prácticamente el
volumen poroso es determinado por lo micro poros. El volumen de poro para
este determinado carbón es de 0.6586 cc/g.
Con la Ilustrac ión 4 podemos ver ificar lo anter ior, además se observa que el
proceso de activac ión logro una gran distr ibuc ión de poro para los micro poros
entre 10-13 Armstrong. Estos resultados son útiles para comparar los distintos
materiales adsorbentes que se van a s intetizar en el proyecto.
0
100
200
300
400
500
0,00E+00 3,00E-01 6,00E-01 9,00E-01
V
cc/g
STP
P/Po
IQ-2008-I-9
55
0,00
0,01
0,01
0,02
0,02
0,03
0,03
0,04
0,04
0,00 3,50 7,00 10,50
Gramos
Adsorbid-
os
log^2.00(Po/P)
0.00E+00
2.00E-02
4.00E-02
6.00E-02
8.00E-02
1.00E-01
0 20 40 60
PSD
cc/A°/g
Ancho de poro (Armstrong)
Ilustración 15. Distribución de tamaño de poro para la muestra M3
I lustración 16. Acumulado de volumen de poro para M3
Ilustración 17. Curva DR para la muestra M3
-0,10
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Acumulad-
o
volumen
poroso
cc/g
Ancho de poro (Armstrong)
IQ-2008-I-9
56
6.1.3 Análisis de micro poro DR
Este tipo de análisis nos permite calcular volumen de micro poros a bajas
presiones de la isoterma, hay que tener cuidado que si el mater ial presenta alta
poros idad el volumen calculado no corresponderá únicamente al de los micro
poros (Stavropoulos , 2005). A continuac ión se muestra la ecuac ión DR
( 1)
, donde V es el volumen del adsórbato que llena los micro poros ; Vo el volumen
total de los micro poros; B es una constante, beta es el coeficiente de afinidad.
Observando la curva DR, se aprecian 2 tramos rectos diferenc iados, sin
embargo los puntos obtenidos con el sortómetro para el tramo de la recta a
altas presiones es muy corto y no se puede deducir s i va continuar s iendo una
recta o una curva convexa. Si comparamos la curva con la Ilustrac ión 18.
Desviaciones caracter ís ticas de las curvas DR, vemos que la curva puede ser
de tipo III pero con la recta de altas presiones con pendiente más negativa que
la de bajas pres iones. También se podr ía pensar que fuera una curva convexa
asemejándose a una desv iac ión tipo IV . Sin embargo las desviac iones tipo III
se presentan para carbones con micro poros idad muy es trecha y el carbón
)))/((log/((2 ppoBTVoeV β−=
I lustración 18. Desviaciones características de las curv as DR
IQ-2008- I-9
57
pocVm
pc
cVmppoV
p
**
)1(
*
1
)(
−+=
−
( 2)
activado carac terizado en el proyecto presenta una amplia dis tribución de micro
poros que no son estrechos.
Se podría pensar entonces que corresponde a la desv iación IV,
correspondiendo a las caracter ísticas de es te tipo de desviaciones (Martinez).
Tabla 8. Result ados del método DR arrojados por el sort ómetro
Ancho
promedio
de poro
nm
Volumen
de micro poro
cc/g
Energía de
adsorción
kJ/mol
Área superficial de
m icro poro
m2/g
2.4 0.634 10.80 1786
6.1.4 Resultados isoterma BET
Para interpretar las isotermas de adsorción se pueden emplear modelos
generales, BET es uno de ellos. Este modelo solo toma las moléculas
adsorbidas que forman la mono capa en el carbón (Hell, 2007)
Además la ecuación BET no se aplica para todo el rango de pres iones, de
hecho se recomienda usarla solo para (p/po) < 0.15 (Garc ia, 2004).Es por esto
que el sortómetro arroja datos de BET para presiones relativas menores a 0.1.
En la Ilustración 19. Isoterma BET, se grafica tanto la isoterma BET como la
isoterma del sor tómetro para comparar como se ajusta el modelo a la isoterma
de nitrógeno.
El modelo se ajus ta a la isoterma de adsorción para ese rango de datos de
pres ión. El área superficial calculada con el método BET .
Es menor a la calculada por el método DR, ya que este último tiene en cuenta
los micro poros solamente y a medida que aumenta el ancho de poro
normalmente el área superfic ial va disminuyendo (Rodr iguez-Reinoso, 2004) .
Ecuac ión BET:
gSBET /1615m 2=
IQ-2008-I-9
58
6.2 Resultados de la caracterización química
6.2.1 Grupos funcionales y PZC
Siguiendo el método propuesto y realizando los cálculos del anális is químico se
resumieron las operaciones matemáticas en una sola formula.
, donde m son las mmoles del respectivo grupo funcional por gramo de mater ial
adsorbente; y son volúmenes en mL empleados para titular las
soluciones blanco y las que contienen el adsorbente respectivamente; es la
concentración del titúlante empleado en moles /L.
Recordar que cada grupo func ional tiene su agente titúlante. Y por ultimo c es
una cons tante para ajustar la alícuota de 10 mL titulada y la muestra inicial de
50 mL, la constante también ajusta las unidades.
Los resultados de la Tabla 9. Concentrac ión s itios ac tivos en mmoles/ g y
PZC.utilizaron un valor de c igual a 10.
Los grupos func ionales se obtienen de las relaciones explicadas en el método
de la titulación, entonces como el NaOH titula todos los grupos los demás se
pueden sacar por diferenc ia (Q Qiana, 2007).
[ ] cCVVm TTCTB **−= ( 3)
TBV
TCV
TC
0
100
200
300
400
500
0,00 0,05 0,10 0,15
Volumen
(cc/g) STP
P/Po
Curva
adsorcion
BET
Ilustración 19. Isoterma BET
IQ-2008- I-9
59
Tabla 9. Concentración sitios activos en mmoles/ g y PZC.
Muestra Sitios ácidos
Total
Fenolicos Carboxílicos Lactonicos Sitos básicos
PZC
M1 3.5618 3 .079 0 .1786 0 .3041 0 .0166 3.56
M2 1.2332 1 .070 0 .0522 0 .1106 0 .0974 4.35
M3 0.6186 0 .211 0 .1720 0 .2350 0 .0487 7.4
M4 3.8741 3 .467 0 .2273 0 .1797 0 .1948 3.71
Con el pH de punto de carga cero podemos corroborar el carácter ac ido de los
materiales. También se observa que según la cantidad de grupos ác idos el
punto de carga cero podrá ser más bajo o alto.
6.3 Resultados del estudio de adsorción de los tintes
A continuac ión se muestran los resultados de la curva de calibración y longitud
de onda para la máxima absorbanc ia.
Tabla 10. Resultados curva cal ibración de los tintes
Tinte Concentración
ppm
Longitud
de onda
nm
Absorbancia
α
Azul
Reactivo
104 603 0.713
Negro
Reactivo
100 598 0.96
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60
I lustración 20. Curv a para determinar el maximo de longitud de onda para el tinte negro
Con base a estos resultados se procede a realizar la curva de calibrac ión
empleando s iete concentraciones distintas para as í obtener una curva amplia y
evitar extrapolar datos.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
0 50 100
Abs
orb
an
cia
Concentracion de tinte azul ppm
0
0,5
1
1,5
0 50 100
Ab
sorb
anci
a
Concentracion tinte negro ppm
Ilustración 21. Curva calibración tinte negro
I lustración 22. Curva calibración tinte azul
IQ-2008-I-9
61
De las regres iones se obtienen los fac tores de convers ion de absorbancia a
concentracion en ppm. Para el tinte azul el factor es 166.667 y un coeficiente
de determinac ion de 0.993, para el colorante negro fue de 125 y 0.992.
6.3.1 Cinética de la adsorción
Se es tudio la cinética de adsorción de los dos tintes en los dis tintos materiales
para una sola concentrac ión. Se prepararon soluciones de 116 2± ppm. Se
siguió el procedimiento descr ito previamente, durante las 4 pr imeras horas se
observaron cambios s ignificativos en la concentrac ión de las soluc iones, las
medic iones poster iores demostraron cambios menores en la concentrac ión
llegando a un punto en el cual prácticamente la concentración no variaba mas.
El tiempo de equilibrio observado para las muestras fue alrededor de 3 a 4
días.
0
20
40
60
80
0 2000 4000
Q
(mg/g)
Tiempo (mins)
M1
M2
RM1
RM2
0
20
40
60
80
0 2000 4000
Q
(mg/g)
Tiempo (mins)
M3
M4
RM3
RM4
I lustración 23. Cinéticas de adsorción del tinte azul para las muestras M1 y M2
I lustración 24. Cinética de adsorción del tinte azul para las muestras M3 y M4
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62
I lustración 26. Cinéticas de adsorción del tinte negro para las muestras M1 y M2
En las ilustraciones se pueden observar las c ineticas obtenidas
exper imentalmente y la regres ion del modelo teor ico empleado para el estudio
de las cineticas.
Se emplean los modelos de pseudo pr imer y segundo orden para el estudio de
la cinetica.
0
20
40
60
80
100
0 2000 4000
Q
(mg/g)
Tiempo (mins)
M1
M2
RM1
RM2
0
20
40
60
80
100
0 2000 4000
Q
(mg/g)
Tiempo (mins)
M3
M4
RM3
RM4
)( qqkdt
dqe−=
2)( qqkdt
dqe−=
I lustración 25. Cinética de adsorción del tinte negro para las muestras M1 y M2
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63
Al integrar podemos emplear las ecuac iones para ajustar los datos
exper imentales . Para el presente trabajo se observo que el modelo de pseudo
segundo orden se acopla mejor a los resultados experimentales (Aziz ian,
2004).
Donde, q y qe son las cantidades adsorbidas en el tiempo t y en el equilibrio
respectivamente; mi es la masa empleada del material adsorbente y V el
volumen de la solucion de tinte.
Se realiza una grafica t/q vs t, para obtener los valores de la cons tante de la
tasa de adsorcion y de la cantidad adsorbida en el equilibrio.
Tabla 11. Resultados del modelo de pseudo segundo orden
Muestra Tinte Qe (mg/g)
K*10000 (g/mg*min)
M1 Azul 83.3 5.08 Negro 76.92 5.95
M2 Azul 90.9 6.54 Negro 83.3 7.57
M3 Azul 90.9 4.76 Negro 83.3 5.14
M4 Azul 83.3 6.48 Negro 76.9 7.57
Tanto experimentalmente como en los resultados de los modelos teór icos se
observa que los carbones activados logran mayor adsorción en el equilibr io que
las tusas ox idadas.
Para los carbones la adsorc ión en el equilibr io calculada con los modelos es la
misma, esto mismo ocurre para las tusas . Sin embargo de los resultados
exper imentales se observa que M2 es la muestra que mayor logra adsorc ión en
el equilibr io y le siguen M3, M1 y M4.
Vm
ccq
q
t
kqq
t
tkq
tkqq
i
o
ee
e
e
)(
1
1
2
2
−=
+=
+=
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Respecto a las constantes del modelo es dif íc il conc luir , ya que las cinéticas se
realizaron para una sola concentración inicial por muestra y estas constantes
son dependientes de la concentrac ión inic ial (Aziz ian S. , 2004).
6.3.2 Isotermas de adsorción
Para el estudio de las isotermas se prepararon 6 soluciones dis tintas por
material adsorbente. Las distintas concentrac iones fueron 50, 100, 200, 300,
500 y 1000 ppm. Dado que la mayor ía de las concentraciones iníciales se
encuentran por fuera de la curva de calibración y teniendo en cuenta que sería
incorrecto ex trapolar los datos, para las muestras que se encuentran por fuera
de la curva se procede a diluirlas tomando una alícuota conocida de la soluc ión
y se diluye hasta un volumen final determinado. La s iguiente formula muestra el
valor de la concentración del tinte para una muestra que se encuentra por fuera
de la curva de calibrac ión.
Siendo Ad la absorbancia de la muestra diluida;
Es el factor de conversión de absorbancia a concentrac ión para cada tinte; Vd
volumen final de la dilución y Va el volumen de la alícuota inic ial.
Los diferentes valores de la concentrac ión fueron las únicas variables
manipuladas en el estudio de las isotermas, la temperatura y el pH se dejaron
fijos tal como se describió en el estudio de la c inética de la adsorc ión.
Los modelos que se emplearon para el es tudio de las isotermas son el de
Freundlich y Langmuir, el método de BET funciona mejor para adsorc ión de
gases, por eso es utilizado en la caracter ización f ísica de los materiales
adsorbentes (Hoda, Bayram, & Ayranc i, 2006) .
cmVa
VdAdppmC =)(
cm
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Tabla 12. Resultados del modelo Langmuir
Muestra Tinte Qm
(mg/g)
Kl
(L/mg)
M1 Azul 142.85 1.92E-02
Negro 125 1.72E-02
M2 Azul 166.67 1.69E-02
Negro 142.85 1.36E-02
M3 Azul 166.6 1.48E-02
Negro 125 1.95E-02
M4 Azul 111.1 2.1E-02
Negro 111.1 1.95E-02
Se puede observar que para el tinte azul el modelo de Langmuir se ajusta muy
bien, en las regres iones lineales de Excel el coefic iente de determinac ión es
0
50
100
150
200
0 500 1000
Qe
(mg/g)
Ce
(mg/mL)
M1
M2
RM1
RM2
0
50
100
150
200
0 500 1000
Qe
(mg/g)
Ce
(mg/mL)
M3
M4
RM3
RM4
Ilustración 27. Isoterma de adsorción del tinte azul para las muestras M1 y M2
Ilustración 28. . Isoterma de adsorción del tinte azul para las muestras M3 y M4
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66
super ior a 0.995 para todas las muestras , para el modelo de Freundlich las
regres iones no alcanzan a ajustarse muy bien generando más errores.
Al igual que los resultados de las cinéticas, se observa que la muestra M2 es la
que mas logra adsorber los tintes negro y azul. Las muestras que le s iguen son
M3, M1 y M4.
Las constantes de es tos modelos son difíc iles de comparar entre distintas
muestras , por ejemplo la constante de Langmuir permite tener obtener una
estimación de la energía de adsorc ión y de la afinidad entre el analito y el
material adsorbente, entonces sería más interesante comparar los resultados
de las constantes para diferentes condiciones de temperatura y pH de
adsorc ión y así determinar condic iones más adecuadas.
0
50
100
150
0 500 1000
Qe
(mg/g)
Ce
(mg/mL)
M1
M2
RM1
RM2
0
50
100
150
0 500 1000
Qe
(mg/g)
Ce
(mg/mL)
M3
M4
RM3
RM4
I lustración 29. Isoterma de adsorción del tinte negro para las muestras M1 y M2
I lustración 30. Isoterma de adsorción del tinte negro para las muestras M3 y M4
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67
Comparando los resultados con otros trabajos se puede observar que las
muestras logran un buen desempeño para la remoc ión de los tintes. La
siguiente tabla muestra los resultados de máx ima adsorción para distintos
materiales .
Tabla 13. Resultados de adsorción para diferentes muestras (Dizge & Aydiner, 2007)
Material adsorbente Adsórbato Capacidad de adsorción (mg/g)
Cenizas volantes (fly ash) Azul reactivo 135.69
Cenizas volantes de carbon Azul de metileno 53.84
Cenizas volantes (fly ash) Rojo reactivo 47.26
Carbón activado comercial (C.A) Rojo reactivo 199
C.A oxidado con A. Nitrico Rojo reactivo 163
Los resultados del presente proyecto son satisfac tor ios comparándolos con las
diferentes muestras de la tabla anter ior , se puede observar que los dos últimos
materiales tienen gran capac idad de adsorción, s in embargo estos resultados
fueron obtenidos luego de estudiar la influencia del pH en la adsorción. Los
resultados de los carbones activados en la tabla fueron llevados a un pH de 2,
luego de observar los resultados a diferentes valores de pH.
Todas las muestras mostraron mejor adsorción del tinte azul que del negro, al
evaluar posibles razones de esto se piensa que puede ser por el tamaño de las
moléculas de los tintes . El proveedor de los tintes no posee informac ión acerca
del tamaño de las moléculas, sin embargo en es tudios de adsorc ión de tintes
reactivos se encuentra que el lado de mayor tamaño en estas moléculas es 2
nm.
Ilustración 31. Tamaño molecular del tinte negro reactiv o (Hyun-Doc Choi, Shin, Kim, & Jeon, 2007)
IQ-2008- I-9
68
Para el azul el tamaño es de 1.65 * 0.626 nm (Hyun-Doc Choi, Shin, Kim, &
Jeon, 2007). El tamaño de estas moléculas es menor al tamaño de poro de los
materiales, por lo tanto la adsorc ión se lleva a cabo, sin embargo observando la
dis tribución del tamaño de poro se observa hay una mayor distribución para
tamaños entre 1.3 y 2 nm, por lo tanto es probable que la molécula del tinte
negro al ser más pequeña que la del tinte azul pueda atravesar mas poros e
inc luso no quedar retenida de igual forma que las moléculas del tinte azul, por
lo tanto la adsorción del tinte azul es mayor que la del tinte negro.
6. CONCLUSIONES
Respecto al tratamiento de la materia prima tanto para los carbones como para
la tusa oxidada, se observo que la densidad de la tusa es bastante pequeña y
por ende hubo problemas al intentar desarrollar la metodología que se aplica
normalmente en otro tipo adsorbentes, s in embargo se realizaron
modificaciones validas para el método y así obtener el método explicado en el
presente artículo.
Tanto las condic iones de oxidac ión de la tusa como las condic iones de
activación y la relación de impregnación del c loruro de zinc, dieron un carác ter
acido a los materiales.
La conclus ión anter ior se obtiene de la caracterizac ión química de los
materiales, en un comienzo se podr ía pensar que el carácter ac ido es un
problema por la interacción iónica entre los mater iales y los tintes, ya que es tos
son aniónicos y presentan mejor afinidad para materiales bás icos, sin embargo
grac ias a que tanto los tintes como los mater iales presentan un pH ac ido,
cuando el analito y el adsorbente entran en contacto, el pH de la solución es
cercano o incluso por debajo del PZC de los materiales , entonces la superficie
del carbón o de la tusa se carga positivamente favorec iendo la interacción con
los tintes .
De la caracter izac ión f ísica se observa que los materiales son micro porosos y
presentan buena distr ibuc ión del tamaño de poro y alta área superficial, es tas
propiedades son importantes para la adsorción de los tintes.
IQ-2008- I-9
69
Los cuatro mater iales adsorbentes presentaron buena adsorc ión para los dos
tintes. El tinte azul reactivo presento mayor afinidad con los mater iales, por
ende obtuvo mayor retenc ión. Los carbones activados se desempeñaron mejor
que las tusas ox idadas, sin embargo estas últimas lograron retener buena
cantidad de los tintes y los resultados obtenidos de las cinéticas e isotermas de
adsorción son comparables con los resultados observados por los carbones.
Las c inéticas de adsorción se ajus taron mejor al método de pseudo segundo
orden, es to se debe a que fueron desarrolladas con concentraciones iníciales
no tan altas de los tintes. Cuando son concentraciones altas los datos se
ajustan mejor al modelo de pseudo primer orden.
La interacc ión química y la compatibilidad de los tamaños entre las moléculas y
los poros fueron aspectos importantes para que la adsorción de los tintes. La
diferencia de los tamaños pudo ser un factor importante ya que marco la
diferencia de la retenc ión entre ambos tintes.
La molécula del tinte azul es más grande que la del negro y su tamaño se
encuentra entre el rango en el cual los materiales presentan una mayor
dis tribución del tamaño de poro. Grac ias a esto estas moléculas se fijan más
fácilmente.
Por el otro lado las moléculas del tinte negro logran pasar de largo por es tos
poros y encuentran una menor distr ibución de poros con un tamaño que logre
retenerlas.
Sería interesante estudiar las condiciones de pH y temperatura a las que los
materiales se desempeñan mejor, también evaluar diferentes tamaños de
partícula para la materia prima. Estos estudios poster iores podrán determinar si
estos mater iales podrán ser usados en métodos industriales para disminuir la
concentración de los tintes en los efluentes hasta el punto en el que no se
violen las normas ambientales, que prácticamente era el propósito del proyecto.
Con los resultados del presente proyecto se observa que los materiales son
eficientes y logran retener hasta un 73% de la concentración inicial.
Por último se concluye que las tusas oxidadas con los ácidos logran adsorber
cantidades similares a los carbones y teniendo en cuenta que las tusas
presentan menores cos tos de preparación, entonces su empleo ser ia más
rentable.
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70
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