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OPERACIONES UNITARIAS II ELIMINACION DE METALES PESADOS CON ADSORBENTE PREPARADO DE RESIDUOS DE CAFÉ PIROLIZADO Y ARCILLA Instructor: Nuñez Esquer Marco Antonio Alumno: Lopez Orantes David Amado 05 de noviembre 2014

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Se presenta un estudio sobre la eliminación de metales pesados utilizando un adsorbente preparado a partir de residuos de café pirolizado y arcilla.

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OPERACIONES UNITARIAS II

ELIMINACION DE METALES PESADOS CON ADSORBENTE PREPARADO DE RESIDUOS

DE CAFÉ PIROLIZADO Y ARCILLA

Instructor: Nuñez Esquer Marco Antonio

Alumno: Lopez Orantes David Amado

05 de noviembre 2014

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ELIMINACION DE METALES PESADOS CON ADSORBENTE PREPARADO DE RESIDUOS DE CAFÉ PIROLIZADO Y ARCILLA

Virote Boonamnuayvitaya Chaiyan Chaiya Wiwut Tanthapanichakoon Somnuk Jarudilokkul

Department of Chemical Engineering, King Mongkut’s University of Technology Thonburi.

91 Pracha-utit Road, Bangmod, Bangkok 10140, Thailand

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Indice

Introducción Métodos y Materiales Resultados y Discusión Conclusiones

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Introduccion

Muchas industrias como el platinado y la minería,

desechan agua de residuo contaminada con metales

pesados hacia el ambiente. Aunque, se han adoptado

algunas acciones preventivas por varios métodos para

remover metales pesados de su efluente, particularmente

la precipitación química tiene una amplia aplicación, sin

embargo este método no es apto para la remoción de

iones de metales pesados en bajas concentraciones.

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Metodos y Materiales

Los residuos de café (canephora sp.) desechados de la producción de café instantáneo fueron proporcionados por Siamcona (thailandia).

La arcilla se uso como glutinante de los residuos de café, y se obtuvo de Compoundclay, se uso Cu2+, Ni2+, Pb2+ and Zn2+ en la adsorción con los granulaos de adsorbente CC en concentraciones iniciales de 25, 50, 100, 200 y 250 ppm, respectivamente.

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Adsorcion y desorcion

La desorción se estudio de la siguiente manera: 1 gramo de cadmio y adsorbente CC de la adsorción metalica previa fueron colocados en un matraz Erlenmeyer de 250 ml el cual contenía 100 ml de agua destilada. La mezcla se agito con un agitador a 100 rpm a temperatura ambiente.

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La determinación de los grupos funcionales se registraron en un espectrofotómetro infrarrojo (perkin- Elmer 1760x).

el potencial Z del adsorbente CC fue evaluado por un Zeta-sizer Malvern 3000.

El analizador de superficie de BET (poresizser-micro meritics 9320) fue utilizado para el estudio de las muestras de superficie de área especifica y el diámetro de poro.

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Resultados y discusión

Efecto de la temperatura de pirolisis

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Razon en peso de residuo de café a arcilla.

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Tamaño de granulacion

La adsorción de iones de Cu2+ por adsorbentes CC con la variación de diámetro que van de 1 a 6 mm y 10 mm de longitud se muestra en la siguiente tabla.

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Las condiciones adecuadas para la formación granular de adsorbente-CC fueron determinados de la siguiente manera; la temperatura de pirolisis de 500 °C, la relación en peso de residuo de café pirolizado a arcilla de 80:20 y diámetro de 4mm.

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Isoterma de adsorcion

Las isotermas de adsorción de los iones de Cd2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+ y Zn2+en adsorbente CC

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De las curvas de adsorción, se presume que la adsorción sigue la isoterma de Langmuir. La capacidad máxima de adsorción (Vm) se determine del grafico de Cx/V y Cx de la ecuación siguiente.

Donde

Cx = es la concentración de equilibrio del ion en solución (mg/l);

V= es la isoterma del adsorbato en adsorbente (mg/g)

K =La constante de equilibrio (l/mg).

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Mecanismo de adsorción Efecto pH

El Vm para Cd2+ aumento con el incremento de pH y alcanzo estabilidad en pH 7-9 como se muestra

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Efecto de la temperatura

Cuando aumenta la temperatura, Vm aumenta, mientras que K disminuye. Basándose en la isoterma de langmuir, el aumento de Vm implica que probablemente se activaron mas sitios activos a temperaturas altas. En contraste, la disminución de K debe ser causado por un flujo alto de desorción

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El calor de adsorcion (delta H) el cual indica el mecanismo de adsorcion fue calculado por la ecuacion de van’t Hoff.

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El valor de delta H encontrado fue de -1.11 kcal/mol el cual indica la reacción exotérmica.

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Adsorcion y desorcion

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Los grupos funcionales incluyendo, residuos de café y adsorbentes cc se determinaron Por el método de FTIR .

. Los grupos O-H, C=O y C-N fueron encontrados en todas las muestras donde O-H fue máximo.

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Potencial Zeta

Un parámetro que indique el potencial eléctrico

de la superficie de una partícula es potencial-

zeta. puede ser determinada por la medición de

la velocidad de partículas en el campo eléctrico.

Con pH= 7 el potencial zeta de residuos de café,

residuo de café pirolizado, arcilla, adsorbente cc

y carbón activado fueron de – 27.1, -51.9, -29.3,

-50 y 26.3 mV respectivamente.

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  Área superficial especifica

La siguiente tabla nos muestra las áreas de superficie especifica y el diámetro del poro

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Mientras el diámetro del poro de las muestras

están clasificadas en el orden ascendiente de

carbón activado< residuos de café< residuos

de café pirolizado< adsorbente cc. Estos

resultados indicaron que el aumento de áreas

superficiales específicas y diámetros de poros

deben ser causada por la pirolisis.

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El área superficial especifica de adsorbente cc estaba relativamente bajo comparado con las del carbón activado que con tiene en su mayoría microporos

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En general, el area superficial especifica se relaciona con la capacidad de adsorción, pero deben de estar disponibles en ciertos tamaños de poro. Por lo tanto, la mayor adsorción por area de adsorbente cc pueda ser causada por la fracción mas alta de mesoporos

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Conclusiones

- la condición adecuada para la formación de adsorbente cc granular son las siguientes: temperatura de pirolisis 500°C, un rango de peso de residuo de café a arcilla de 80:20 y 4 mm de diámetro de tamaño granular.

-la adsorción siguió la isoterma de langmuir.

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-El Vm incrementa con aumentos de pH y temperatura. sin embargo, a altos pH los iones de metal pueden precipitar.

-La regeneración de adsorción cc realizado con agua destilada dio un rendimiento de recuperación de 88-92%.

- Del estudio FTIR, O-H,C=O y los grupos C-N fueron los principales grupos funcionales de adsorbente cc.

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Gracias por su atencion