UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA Facultad de Ciencias Químicas
Ciencia de los Materiales
Practica #1
“CARBÓN
ACTIVADO:
Determinación del índice de metileno ”
Profesora.- Dra.- Laura Alicia Manjarrez Nevárez
Integrantes: Alba, Samantha Alderete, Noé Beltrán, Víctor Alderete, Luisa Mendoza, Gladis Grupo: “G” Fecha de Entrega: Noviembre 19, 2013
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
ÍNDICE
RESUMEN………………………………………………………………………...............2
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………2
MARCO TEÓRICO ………………………………………………………………………3
JUSTIFICACIÓN…………………………………………………………………………5
OBJETIVO GENERAL…………………………………………………………………...5
OBJETIVO PARTICULAR……………………………………………………………….5
METODOLOGÍA………………………………………………………………………….6
RESULTADOS……………………………………………………………………………8
CONCLUSIÓN…………………………………………………………………………. 11
BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………..……...12
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
RESUMEN Se caracterizaron las propiedades texturales en un carbón activado por métodos físicos. Para ello se llevaron a cabo
4 métodos diferentes: BET, el cual permite
establece la presencia de micro y de meso poros. Para cuantificar el volumen de microporos se aplico el modelo de Dubbinin Radushkevich. Finalmente realizo la determinación del índice de Metileno que es específico para verificar si un material es mesoporoso. Los principales resultados obtenidos ya que los resultados numéricos, 997.966 cm2/gr y 982.44 cm2/gr respectivamente, fueron sumamente cercanos entre sí.
INTRODUCCIÓN La producción de carbones activados y su empleo en problemas vinculados con la protección y el saneamiento ambiental se han visto notablemente incrementados en las últimas décadas. Los carbones activados presentan una considerable capacidad de adsorción de diversos compuestos, tanto en fase gaseosa como líquida, principalmente gracias a su estructura porosa altamente desarrollada que les confiere una gran superficie específica. Los carbones activados pueden obtenerse a partir de diversos precursores carbonosos, aunque usualmente se utilizan maderas, carbón mineral o cáscaras de coco. La creciente demanda de estos adsorbentes ha suscitado la búsqueda de nuevas fuentes de materias primas, de disponibilidad segura y bajo costo, centrándose la atención especialmente en los materiales biomásicos (lignocelulósicos) por su carácter renovable. En este sentido, varios residuos agroindustriales, tales como cáscaras de nueces, carozos de frutas, bagazo de caña de azúcar, aserrín y cortezas de algunas especies de crecimiento rápido, han sido recientemente investigados como posibles precursores mediante diferentes métodos de activación. [1] Los carbones contienen espacios vacios o poros que resultan de los procesos de
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
isotermas de adsorción, han alcanzado gran popularidad en la determinación de la distribución de poros. [2] Aplicaciones del carbón activado Fase Liquida
Fase gaseosa
Tratamiento de agua potable y
Purificación de gases
residual
Purificación de aire
Recuperación de solventes
Alimentos
y
bebidas
carbonatadas
Hidrometalurgia
Producción de gases
Tratamiento
Catalizadores
Productos
químicos
y
farmacéuticos
de
gases
de
combustión
Celdas combustibles
A pesar de los beneficios proporcionados por el proceso de activación química, el consumo de productos químicos condujo para el problema de la contaminación secundaria durante la etapa de eliminación. Por esa razón, la activación física consiste en la carbonización de dos etapas y la activación con vapor de agua o dióxido de carbono (CO2) como el agente de activación es la más comúnmente utilizado. Sin embargo, pero la activación de una sola etapa de CO 2 ha recibido la falta de investigación científica y los datos de la publicación aún son limitadas en la literatura. literatura. [5] Efectos de los parámetros del proceso, incluyendo temperatura de activación, la activación caudal- período de tiempo y el agua sobre el rendimiento y BET superficie de carbones activados por vapor son investigados y optimizados. La activación de vapor se ha mejorado área de superficie BET del precursor de más de 40 veces. [6]
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
MARCO TEÓRICO Los experimentos Los experimentos sobre adsorción, que con más frecuencia se realizan, consisten en la medida de la relación entre la cantidad de gas o líquido adsorbido, sobre una determinada
cantidad
de
adsorbente.
Estas
medidas
se
realizan
a
una temperatura una temperatura constante y los resultados se representan gráficamente en las llamadas Isotermas de Adsorción. Lo que se mide experimentalmente es el volumen el volumen del líquido o gas adsorbido por una cantidad de adsorbente, o la variación del peso que experimenta el adsorbente cuando ha estado en contacto con el adsorbato. Existen varios tipos de isotermas que se obtienen experimentalmente, los cuales se pueden observar en la imagen 1.0:
Imagen Isotermas
1.0.de
Adsorción La ecuación de Brunauer-Emmet-Teller se emplea rutinariamente para la determinación del área específica superficial total de un adsorbente. Este modelo de adsorción linealiza la isoterma del tipo II. En la teoría de BET se amplía la teoría del modelo de mono capa de Langmuir mediante la introducción de ciertas suposiciones, que incluyen adsorción en multicapa y la condensación capilar.
La adsorción en la primera capa tiene lugar sobre sitios en la superficie de energía homogénea.
Las moléculas adsorbidas en la primera capa actúa como como sitios de adsorción de la segunda capa y así sucesivamente, lo que en el caso más simple se aproxima
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
Las características de condensación y evaporación son idénticas en todas las capas excepto en la primera. El calor de adsorción en la segunda y demás capas son iguales al calor de condensación del gas. [3]
El modelo de Dubinin-Radushkevich es hasta hoy el más ampliamente usado para estudiar el llenado de los los poros en la región de los microporos. Este método fue originalmente creado y desarrollado para estudiar la microporosidad de carbones activados pero en la actualidad se utiliza para todo tipo de materiales porosos. Se basa en la cualidad de cualquier isoterma de adsorción de gases sobre sorbetes microporosos debe ser descrita mediante la teoría de Polany, según la cual cada sistema adsortivo/adsorbente se caracteriza por un potencial de adsorción, determinado fundamentalmente por las propiedades químicas del material adsorbente. [4]
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
JUSTIFICACIÓN Como se vio anteriormente las propiedades texturales de un carbón activado, como la distribución y el tamaño de poro, son de mucha utilidad, ya que en función de esas características, está la absorbencia que tendrá el carbón activado con su medio, y por lo tanto la eficiencia del proceso.
OBJETIVO GENERAL Caracterizar el carbón activado por métodos físicos de acuerdo a su capacidad de adsorción de azul de metileno; determinando sus propiedades texturales.
OBJETIVO PARTICULAR Determinar la presencia de mesoporos y microporos en el carbón activado por métodos físicos, empleando el método de BET, el método de Metileno, Método de Yodo y Dubinin Radushkevich.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
METODOLOGÍA
Metodología tomada del método oficial para la determinación de la adsorción de azul de metileno de carbones activos: Preparación de Solución de Azul de metileno 1. Pesar 0.85g de azul de metileno grado analítico JT Baker. 2. Disolver y agitar en 100ml de de solución de acido acético 1:1. 3. Aforar a 1 Lt con agua destilada. 4. Dejar reposar unas horas o toda la noche. Preparación de solución A 1. De la solución madre de azul de metileno, tomar 10ml y pasar a matraz aforado de 100 ml 2. Añadir 5 ml de acido acético Glacial (JT Baker). 3. Aforar y etiquetar como “Solución A”. Preparación de Solución B 1. De la solución A, tomar una alícuota de 10ml y pasar a matraz aforado de 100ml. 2. Aforar hasta la marca.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
Tabla 1.0 Curva de calibración para la adsorción de azul de metileno Numero Ml de solución “B”
g de A.M. absorbidos/ 100g de Carbón
1
0.00 mL
30
2
2.00 mL
28
3
5.00 mL
25
4
10.0 mL
20
5
15.0 mL
15
Determinación del índice de metileno 1. Pesar 0.1g de carbón en base seca, con precisión de 0.1g 2. Colocar en u vaso de precipitado de 250mL. 3. Añadir 25mL de la solución madre de metileno metileno 4. Dejar agitando duran 30 minutos. 5. Filtrar la suspensión por gravedad con un papel wathman de poro medio. 6. Realizar disoluciones necesarias para que el concentrado quede dentro del intervalo de la curva de calibración.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
RESULTADOS
MÉTODO DE BET
Tomando en cuenta la restricción de Presiones necesarias para el método de BET las cuales son de y despreciando los puntos que se salen de la linealidad a causa de que si se toman en cuenta, el método no se comple y los resultados que arroja tienen cierto error, los datos que se muestran en la Tabla 1 son los utilizados para resolver el método: Tabla 1. Datos para método de BET
⁄ ( ⁄)
0.11798576
0.000537827
0.12355521
0.000562078
0.05066482
0.000250886
0.12826775
0.000581902
0.05453166
0.000267957
0.13378099
0.000605648
0.05849908
0.000284941
0.13859783
0.000626129
0.0625378
0.000302448
0.14394777
0.000649015
0.06686727
0.000321005
0.14911367
0.000671585
0.07107421
0.00033905
0.15479757
0.000696538
0.07562409
0.000358365
0.1600596
0.000719734
0.07995578
0.000376938
0.16572596
0.000744421
0.08462696
0.000396684
0.17080945
0.000766701
0.089257
0.00041642
0.17637387
0.00079121
0.18173406
0.000815327
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
Con los datos de la tabla 1.0 se realizó una grafica en Excel (ver Grafica 1), como método de comprobación de la linealidad, y de esta manera mediante la opción de análisis de grafica en el programa Excel se obtuvo el coeficiente te de correlación lineal y la ecuación de la recta.
Metodo de BET y = 0.0043x + 3E-05 R² = 0.9999
0.001 0.0008 0.0006 Y 0.0004 0.0002 0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
X
Grafica 1. Resultados del método de BET
Con lo anteriormente planteado y haciendo uso de ecuaciones simultáneas, el valor del Volumen y área de esta multicapa se muestran en la Tabla 2: Tabla 2. Resultados de BET
V
A (cm (cm /g) /g)
(cm3 /g) 230.94
1005.36
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
MÉTODO DE DUBININ RADUSHKEVICH
Los datos proporcionados por el método de
Dubinin Radushkevich se
muestran en la tabla 3.
Para graficar los datos de la tabla 3 (ver grafico 2) si se toman en cuenta todos los datos de la tabla se pierde la linealidad, y el método de Dubinin pierde su validez, dado a que la ecuación de la recta no es lineal. Por ello es necesario despreciar los datos que alteren la linealidad de la grafica.
Tabla 3. Datos para Método de Dubinin
X
Y
11.3665211
1.97394078
10.4456715
2.00826415
9.53302706
2.0400048
8.65310321
2.06929833
Grafica 2. Resultados de Dubinin
Metodo de Dubinin Radushkevich 2.3 2.25 2.2
y = -0.0331x + 2.3535 R² = 0.9996
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
Tabla 4. Resultados de Dubinin
V (cm (cm /g) /g)
A (cm (cm /g) /g)
225.6835995 982.4455959
MÉTODO DE YODO
Para el método de yodo se consultaron
Con el empleo del programa Excel se
los datos mostrados en la tabla 5.0.
graficaron los datos de la tabla 5.0, con la grafica se obtuvo un coeficiente de correlación lineal del 0.996, lo cual indica una tendencia a la linealidad. Al comprobar la linealidad con la opción de línea de tendencia se obtiene a ecuación
de
la
recta.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
MÉTODO DE METILENO
En la tabla 6.0 se muestra las
Con los datos de la tabla
6.0 se
absorbancias obtén idas mediante un
realizo una grafica en Microsoft Excel Excel y
espectrofotómetro de las diferentes
se evaluó la linealidad linealidad de la recta. Con
muestras con cierta concentración de
ello se obtuvo la ecuación de la recta y
Azul de metileno.
se calculo la concentración de azul de metileno e la muestra donde se agrego el carbón activado.
N°
Concentración
Muestra
(gr de A.M.
A 0.6
absorbidos
0.4
por 100g de C) 1
30
Metodo de Metileno
0.05
0.2 0
y = -0.0303x + 0.955 R² = 0.9995
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
DISCUSIÓN
Los resultados que muestra el metileno es para mesoporos []. La absorbancia se acomodó para que quedara dentro del intervalo de la gráfica o el intervalo industrial por lo tanto al multiplicar las concentraciones por las diluciones que se realizaron, el número de metileno crece y se sale del intervalo, por lo tanto, indica que el material no es mesoporoso o que los mesoporos estaban ocupados por agua, debido a que no se seco bien el carbón. Este resultado se confirma con la resta de los datos arrojados por BET y Dubinin, la cual nos da 23m 2/gr indicando que hay pocos mesoporos. El carbón fue activado por métodos físicos, por lo que se espera que tenga más microporos que mesoporos, esto se comprobó al comparar los datos arrojados por el método de Yodo y de Dubinin, los cuales fueron 997.966 cm 2/gr y 982.44 cm 2/gr respectivamente, ambos datos son muy similares. Los datos obtenidos en los experimentos realizados, muestran la cantidad de
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
CONCLUSIÓN Se concluye que este carbón activado se puede utilizar para adsorción de gases e interacciones no polares, o remoción por tamaño de partículas, entre otros. Mas sin embargo resultaría ineficiente para compuestos orgánicos, como descontaminación de aguas, ya que para ello se requiere de cargas para atraer iones como As.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Trusted by over 1 million members
Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.
Ciencia de los materiales
BIBLIOGRAFÍA
1. Basso, E.G. & Cerrella, A.L. (n.d.). Remoción de cadmio (II) de soluciones
acuosas mediante carbón activado preparado a partir de caña. Obtenida el 16 de Noviembre del 2013, disponible en: http://asades.org.ar/modulos/averma/trabajos/2000/2000-t009-a001.pdf.
2. Branch, J.W. (n.d.). ( n.d.). Caracterización de Poros en Carbones Tratados Térmicamente Empleando Procesamiento Digital de Imágenes y Microscopía Asistida por Computador. Obtenida el 16 de Noviembre del 2013, Universidad Nacional de Colombia. 3. López, C. (n.d.). Adsorption of vapor-phase VOCs (Benzene and toluene) on clays and its relation with surface properties. Obtenida el 16 de Noviembre del