DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL DE REMOCIÓN DE AZUL DE METILENO EN BATCH Y CONTINUO MEDIANTE CARBÓN DE CUESCO DE PALTA

Abstract

La creciente escasez de agua exige desarrollar herramientas que permitan mermar el impacto de los residuos líquidos industriales en el medio ambiente, cobrando relevancia los procesos para tratar los contaminantes presentes en estos. Los colorantes son compuestos de difícil degradación que pueden alterar los ecosistemas y son ampliamente utilizados por la industria, especialmente la textil. Uno de los métodos que ha resultado más eficiente en la remoción de colorantes es la adsorción con carbones activados, sin embargo conlleva un alto costo. Esto ha motivado el estudio de adsorbentes no convencionales de menor costo, entre los cuales ha destacado la utilización de residuos agrícolas. En este contexto, el objetivo general de este trabajo es evaluar el potencial de remoción de azul de metileno utilizando carbones obtenidos de la pirólisis de cuesco de palta. A su vez, se quiere determinar el efecto que tiene sobre el potencial de remoción el tamaño de partícula y la temperatura de carbonización en la preparación de los carbones. Para esto se utilizan dos tamaños de partícula (2,18 – 1,19 mm y 1,19 – 0,5 mm) y dos temperaturas máximas de carbonización (600°C y 800°C). Los carbones obtenidos son caracterizados mediante punto de carga cero y área específica BET. Se realizaron ensayos en sistema batch correspondientes a isotermas de adsorción en fase acuosa y estudio cinético, utilizando una concentración de 2 g/L de adsorbente y una concentración variable de azul de metileno en función de la prueba realizada. También se realizó un estudio de adsorción en continuo utilizando una columna de lecho fijo de 3 cm de altura. La concentración de azul de metileno para estas pruebas se midió utilizando un espectrofotómetro UV-VIS. El punto de carga cero obtenido para el tratamiento a 600°C es de 8,8 mientras que para los carbones tratados a mayor temperatura es de 9,7. Esto indica mayor presencia de sitios activos básicos en la superficie de los carbones a mayor temperatura máxima. Con respecto al área específica, se obtuvieron valores mayores para carbones que para los cuescos crudos, aumentando de 13,76 m2/g para el cuesco crudo de 1,19-0,5 mm a 469,88 m2/g para el carbón tratado a 800°C y mismo tamaño. Los resultados obtenidos para las isotermas de adsorción fueron analizados y ajustados a los modelos de Langmuir y Freundlich, consiguiendo un buen ajuste para ambos modelos, con un coeficiente de correlación sobre 90% en todos los casos. La mayor capacidad de adsorción máxima se encontró para carbones de 800°C y menor tamaño y fue de 67,57 mg/g mientras que la menor capacidad de adsorción máxima fue para carbones de 600°C y mayor tamaño siendo de 3,77 mg/g. Para el estudio cinético se utilizaron modelos de pseudo primer y segundo orden, ajustándose mejor el de segundo orden, lo que podría indicar un fenómeno de quimisorción. Se obtuvo para los carbones de 600°C de mayor tamaño y menor tamaño un porcentaje de remoción de 63,2% y 81,6% respectivamente, mientras que los carbones de 800°C de mayor y menor tamaño removieron el 100% de azul de metileno al cabo de 5 y 3 horas, respectivamente. Con respecto al estudio en continuo, se contrastaron los modelos de Thomas y Adam Bohart. El primero no tuvo buen ajuste, lo que puede deberse a una adsorción que ocurre parcialmente en multicapa o bien a la creación de canales en el caso de carbones de mayor tamaño. Sin embargo, se obtuvo un alto porcentaje de remoción para los carbones, que en el caso de los carbones de menor tamaño tratados a 800°C corresponde a 60,7% para un tiempo de operación de 16 horas. Con respecto al trabajo realizado en continuo, se observó que las curvas de ruptura no se ajustaron al modelo de Thomas, lo que se puede deber a que la adsorción no se explique por un fenómeno únicamente monocapa o también a la formación de canales. Se encontró una mayor eficiencia para los carbones de menor tamaño y preparados a mayor temperatura, con un porcentaje de remoción de 60,7% y un tiempo de operación de 16 horas. De todos los estudios realizados se obtuvo que las condiciones óptimas de preparación del adsorbente fueron a una temperatura máxima de 800°C y un tamaño de 1,19-0,5 mm. Los valores obtenidos son mayores a los reportados para otros carbones de cuesco de palta, pero menores a otros carbones tratados mediante activación química. Los carbones de cuesco de palta demostraron un alto potencial de remoción de azul de metileno tanto en sistema batch como continuo. Para poder proyectar la utilización de este adsorbente para aplicaciones industriales se debe seguir estudiando la adsorción en columna a modo de optimizar las condiciones de operación en continuo y evaluar las ventajas de activar químicamente los carbones.