18)2014-2_lópez orantes_david amado
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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.TRANSCRIPT
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
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
Indice
Introducción Métodos y Materiales Resultados y Discusión Conclusiones
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.
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.
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.
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.
Resultados y discusión
Efecto de la temperatura de pirolisis
Razon en peso de residuo de café a arcilla.
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.
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.
Isoterma de adsorcion
Las isotermas de adsorción de los iones de Cd2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+ y Zn2+en adsorbente CC
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).
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
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
El calor de adsorcion (delta H) el cual indica el mecanismo de adsorcion fue calculado por la ecuacion de van’t Hoff.
El valor de delta H encontrado fue de -1.11 kcal/mol el cual indica la reacción exotérmica.
Adsorcion y desorcion
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.
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.
Área superficial especifica
La siguiente tabla nos muestra las áreas de superficie especifica y el diámetro del poro
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.
El área superficial especifica de adsorbente cc estaba relativamente bajo comparado con las del carbón activado que con tiene en su mayoría microporos
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
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.
-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.
Gracias por su atencion