I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O NAC IONA L

E S C U E L A S U P E R I O R D E I N G E N I E R I A Q U I M I C A

E I N D U S T R I A S E X T R A C T I V A S

“ ISOTERMAS DE ADSORCION COMO FACTOR DE CARACTERIZACION DEL CARDON ACTIVADO

PARA USO INDUSTRIAL”

T E S I S

P A R A O B T E N E R E L T I T U L O D E :

INGENIERO QUIMICO INDUSTRIALP R E S E N T A

MARIA SUSANA CASILLAS ZALDIVAR

M E X I C O , D. F. 1988

I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A LEsclbla Superior db Ingeniería Qlivíica b Ivdustrias Extractivas

mexico, d f , 5 de diciembre de 1988. "CINCUENTENARIO DE LA ESCUELA SUPERIOR DE MEDICINA"

C. MARIA SUSANA CASILLAS ZALDIVAR

Pasante de Ingeniero QUIMICO INDUSTRIAL

Presente:

SECRETA R IADE

EDUCACION PUBLICA

Los suscritos tenemos el agrado de informar a usted que, habiendo procedido a revisar el borrador de la modalidad de titulación corres.pondiente, denominado ....................

"ISOTERMAS DE ADSORCION COMO FACTOR DE.CARACTERIZACION DEL CARBON ACTIVADO PARA USO INDUSTRIAL", . . . . . .

encontramos que el citado trabajo y/o proyecto de tesis, reúne los requisitos para autorizar el Examen Pro­fesional ) proceder a su impresión según el caso, debiendo tomar en consideración las indicaciones y correc­ciones que al respecto se le hicieron.

AtentamenteJ U R A D O

C DR. JOSE LUIS MAYORGA VERA (PROF. DIRECTOR)

C ING. LILIA PALACIOS LAZCANO

c c p —Expediente.

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL T-174ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QLIMILA L INDLSTRIAS EX TRAC n\’V>

D IV IS IO N DE SISTEMAS DE T ITU LAC IO Nsecretaria de CTINCUENTENARIO DE LA ESCUELA SUPERIOR DE MEDICINA"EDUCACIONPUSUCA

Méxicc, D F, o 19 de Octubre de 1988

Al(los) C. Pasanfe(s): Carrera. Generación.MARIA SUSANA CASILLAS ZALDIVAR. I.Q.I. 1979-1983Manzana 6 B Lt 129Unidad Habitacional Las Llanuras.Tultitlan, Edo. de Méx.P r e s e n t e .

Mediante la presente se hace de su conocimiento que esta División acepta que elC. Ing. .DR- J0SE VERA. ... sea orientadoren ei Tema de Tesis que propone(n) usted(es) desarrollar como prueba escrita en la opción TESIS Y EXAMEN ORAL imyiDUñL. , ba¡o eltítulo y contenido siguientes-"ISOIERJRS CE ADSORCION COMO FACTOR CE CARACTERIZACION DEL CARBON 2CTIVADO PARA USO INDUSTRIAL."

RESUMEN.DffRODüCCICN.

I.- ONERALIDADES.II.- CARACTERIZACION TE CARBONES ACTIVADOS.III.- EETERMINACICN DE IAS ISOTERMAS EE ADSORCION.IV.- INTERPRETACION DE ISOTERMAS.V.- APLICACIONES INDUSTRIALES.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.BIBLIOGRAFIA.

Se concede plazo máximo de un año para presentarlo a revisión por el Jurado

DR. ípf&ES ROBLES.VOCAL DE CARBURA

ING. HORTENSIA A. PULIDO ALFAROEL JEFE DE LA DIVISION DE SISTEMAS DE TITULACION

PR. JOSE tlHS JYJAYORGA .VERA.El PROFESOR ORIENTADOR

//■ING. HECTOR VALDES PEREZ.

EL SUBDIRECTOR 'ECNICO

mrg'

A QUIENES RESPETO Y QUIERO

MUCHO. , , A MIS PADRES,

POR SU APOYO/ EJEMPLO,DED1 CACION Y SACRIFICIO, PRO­

PORCIONANDOME LA HERENCIA

MAS VALIOSA QUE PUEDA EXI£

TIR: EL ESTUDIO.

A MI HIJO ERIK,

POR SER LA INSPIRACION

Y LA ENERGIA MAS GRAN­

DE QUE ME MOTIVA A LO­

GRAR TODAS LAS METAS -

PROPUESTAS, QUEDANDO -

COMPENSADO CON LA SON­

RISA Y FELICIDAD DE SU

INGENUIDAD.

A MIS PROFESORES Y AMIGOS,

POR SUS PALABRAS DE ALIEN­

TO Y APOYO, LOGRANDO QUE -

ESTE TRABAJO SEA DIGNO DE

ESTA INSTITUCION.

INST, POLITECNICO NACIONAL,

CAPITULO I GENERALIDADES

1.1.- CLASIFICACION DE CARBONES ACTIVADOS

1.2.- PROCESOS DE OBTENCION

1.2.1 PROCESO QUIMICO

1.2.2 PROCESO FISICO

1.3.- ESTRUCTURA Y PROPIEDADES

RESUMENINTRODUCCION’

13

PAGINA.

5

6 8

1429

35

CAPITULO II CARACTERIZACION DE CARBONES ACTIVADOS 42

DETERMINACION DE :2.1,- HUMEDAD 432,2,- PH (POTENCIAL DE HIDROGENO) 442.3.- INDICE DE MELAZA 452.4.- NUMERO DE IODO 472.5.- AZUL DE METI LEÑO 542,6.- % DE CENIZAS 562.7.- 1 DE SOLUBLES 582.8.- CLORUROS 592.9.- GRANULOMETRIA 612.10.- DENSIDAD APARENTE 65

CAPITULO ÍÍI DETERMINACION ADSORCION

DE LAS ISOTERMAS DE 66

3.1,- FUNDAMENTOS TEORICOS DE LAS ISOTERMAS 67

3.1.1." DEFINICION DE FENOMENO DE ADSORCION

3.1.2.- TIPOS DE ADSORCION3.1.3.- FACTORES FIS1COQUIMICOS QUE DETERMI­

NAN LA CAPACIDAD DE ADSORCION

3.2.- ISOTERMAS DE ADSORCION3.2.1.- SELECCION DE LAS CONDICIONES PARA LA

DETERMINACION DE LAS ISOTERMAS3.2.2.- VARIABLES DE OPERACION QUE DETERMI­

NAN LA CAPACIDAD DE ADSORCION

3.2.3.- ELABORACION DE LAS ISOTERMAS

CAPITULO IV INTERPRETACION DE ISOTERMAS

4.1,- EVALUACION DEL CARBON ACTIVADO

4.2.- CRITERIOS DE APLICACION

CAPITULO V APLICACIONES INDUSTRIALES

5.1.- INDUSTRIA ALIMENTICIA

5.2.- INDUSTRIA FARMACEUTICA

5.3.- INDUSTRIA QUIMICA

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

B I B L I O G R A F I A

EL O B J E T I V O DE E S T A P R O P U E S T A DE T E S I S ES P R E S E N T A R LAS P R I N ­

C I P A L E S C A R A C T E R I S T I C A S F I S I C O Q U I M I C A S DE D I F E R E N T E S T I P O S DE

C A R B O N E S A C T I V A D O S , M E D I A N T E EL E M P L E O DE UNO DE LOS F A C T O R E S

MAS I M P O R T A N T E S , LA D E T E R M I N A C I O N DE LAS IS O T E R M A S DE A D S O R ­

CION, SU USO MAS C O N V E N I E N T E EN LA INDUSTRIA,

P A R A E L LOGRO D E L O B J E T I V O S E Ñ A L A D O , SE E S T R U C T U R O E S T E T R A ­

B A J O CON UNA C L A S I F I C A C I O N DE C A R B O N E S A C T I V A D O S DE A C U E R D O A

LOS P R O C E S O S DE O B T E N C I O N MAS C O M U N E S , T A L E S C O M O EL T R A T A ­

M I E N T O DE A S E R R I N CON A C I D O F O S F O R I C O Y EL DE L I G N I T A CON A C L

D O C L O R H I D R I C O , ASI COMO LA D E S C R I P C I O N DE SU E S T R U C T U R A Y —

P R O P I E D A D E S FIS I C A S Y Q U I M I C A S , LO QUE PER M I T E F U N D A M E N T A R LA

C A P A C I D A D DE A D S O R C I O N DE LOS C A R B O N E S A C T I V A D O S .

C O M O E L E M E N T O S I M P O R T A N T E S PARA LA C A R A C T E R I Z A C I O N DE E S T O S -

P R O D U C T O S SE D E S C R I B E N LAS P R I N C I P A L E S D E T E R M I N A C I O N E S A Q U E

D E B E N S O M E T E R S E , A FIN DE PODER E V A L U A R SUS P O S I B I L I D A D E S DE

A P L I C A C I O N EN LAS D I F E R E N T E S IN D U S T R I A S QUE LOS UT I L I C E N .

P U E S T O QUE UNO DE LOS F A C T O R E S MAS R E L E V A N T E S EN LA C A R A C T E ­

R I Z A C I O N DE LOS C A R B O N E S A C T I V A D O S ES LA D E T E R M I N A C I O N DE LAS

ISOTERMAS DE A D S O R C I O N , SE HACE E N F A S I S EN LA D E F I N I C I O N DE -

LAS ISOTERMAS, DE LAS C O N D I C I O N E S DE A D S O R C I O N , ASI C OMO EN -

LOS FA C T O R E S DE C A P A C I D A D DE A D S O R C I O N .

EN O T R O C A P I T U L O SE P R E S E N T A N G R A F I C A S DE P R U E B A S E X P E R I M E N ­

T A L E S SU I N T E R P R E T A C I O N Y LOS P R I N C I P A L E S C R I T E R I O S P A R A LA -

S E L E C C I O N DE LOS C A R B O N E S A C T I V A D O S S E GUN SU A P L I C A C I O N EN —

LAS D I F E R E N T E S INDUSTRIAS.

R E S U M E N

COMO RESULTADO DE ESTE TRABAJO, SE ESTABLECE QUE EL FACTOR — PRINCIPAL DE LAS ISOTERMAS ES LA PENDIENTE, LA CUAL NOS INDI­CA EL GRADO DE PODER ADSORBENTE DE UN CARBON ACTIVADO, ASI — TAMBIEN PERMITE PREDECIR LA CANTIDAD NECESARIA DE CARBON ACTI VADO PARA LLEGAR A UNA CONCENTRACION FINAL DESEADA Y A UN -~ PROCESO DETERMINADO.

POR ULTIMO CABE MENCIONAR, QUE CADA ISOTERMA, ES PARA UN PRO­BLEMA DETERMINADO Y A UNAS CONDICIONES ESPECIFICAS, POR LO — QUE SE REQUIERE DE PRUEBAS PRELIMINARES ANTES DE SU APLICA­CION.

- 2 -

SE SABE QUE HOY EN DIA SE REQUIERE DE TECNOLOGIA MAS COMPLETA, EN DONDE CADA UNA DE LAS EMPRESAS/ DE ACUERDO A SUS NECESIDA­DES, REQUIEREN QUE EL APROVECHAMIENTO DE LOS RECURSOS SEAN OP­TIMOS .

DEBIDO A ESTO, TAMBIEN ES MUY IMPORTANTE LA MATERIA PRIMA QUE SE UTILIZA EN LA ELABORACION DEL CARBON ACTIVADO, YA QUE DE - AQUI DEPENDEN LAS PROPIEDADES DE CAPACIDAD DE ADSORCION DE — CADA UNO DE LOS CARBONES ACTIVADOS, LOS CUALES SON MEDIDOS — CON DIFERENTES METODOS YA ESTABLECIDOS POR LA DIRECCION GENE­RAL DE NORMAS.

EN ESTE TRABAJO SE EXPLICA LA FORMA EN QUE DEBE DESARROLLARSE LA SEELCCION, LA OPERACION, EL METODO DE OBTENCION DE LA ISO­TERMA, ASI COMO, EL CRITERIO DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS. ASI TAMBIEN EL DE DAR A CONOCER LA TECNICA Y APLICACION DEL CAR­BON ACTIVADO, EL CUAL SE UTILIZA EN LA INDUSTRIA PARA LA ELI­MINACION DE OLORES, SABORES, COLOR O IMPUREZAS DE ALGUNAS SUS TANCIAS, YA SEA QUIMICAS, ALIMENTICIAS O FARMACEUTICAS, YA — QUE SE HA OBSERVADO QUE GENERALMENTE UTILIZAMOS EL CARBON AC­TIVADO SIN NINGUN CONTROL, SIN METODOS Y CON EQUIPOS OBSOLE— TOS, OCACIONANDO UN BAJO APROVECHAMIENTO DEL MISMO.

I N T R O D U C C I O N ,

- 3 -

C A P I T U L O I

GENERALIDADES1.1 CLASIFICACION DE CARBONES ACTIVADOS.1.2 PROCESOS DE OBTENCION.

1.2.1. PROCESO QUIMICO1.2.2. PROCESO FISICO

1.3 ESTRUCTURA Y PROPIEDADES.

- 4 -

GENERAL IDADES

LA CAPACIDAD DEL CARBON VEGETAL PARA ELIMINAR EL COLOR EN UNA SOLUCION YA SE CONOCIA DESDE EL SIGLO XV, PERO LA INFORMACION SE COMENZO A DIFUNDIR HASTA 1811 CUANDO FIGNIER DESCUBRIO QUE EL CARBON DE HUESOS ERA MAS EFICAZ QUE EL VEGETAL PARA DECOLO RAR, EL CUAL SE UTILIZABA EN FORMA PULVERIZADA A ESCALA INDUS. TRIAL PARA PURIFICAR EL AZUCAR,

PRONTO SE DESCUBRIO EL METODO PARA REACTIVARLO MEDIANTE UNA - NUEVA CARBONIZACION DEL PRODUCTO GRANULADO,

UN SIGLO DESPUES BUSSY DESCUBRIO QUE LOS CARBONES PRODUCIDOS- POR CALENTAMIENTO DE SANGRE CON POTASA TENIAN UN PODER DECOLO RANTE DE 20 A 50 VECES MAYOR QUE EL CARBON DE HUESOS, EL CUAL SE UTILIZABA EN LABORATORIOS DONDE SE EXIGIA UN CARBON DE GRAN CAPACIDAD ADSORBENTE,

FUE HASTA EL SIGLO XIX CUANDO SE PATENTARON OTROS PROCEDIMIEü TOS, DONDE MUCHOS DE ELLOS SON SEMEJANTES A LOS UTILIZADOS A£ TUALMENTE EN LA INDUSTRIA,

HACIA EL AÑO 1900 0STREJIKO INVENTO DOS PROCEDIMIENTOS IMPOR­TANTES PARA LA ACTIVACION:1) SE SOMETE EL CARBON A UNA OXIDACION CONTROLADA CON C02 A -

TEMPERATURA ELEVADA,2) SE INCLUYE CLORUROS METALICOS A LAS MATERIAS PRIMAS ANTES

DE LA CARBONIZACION.- 5 -

A PARTIR DE AQUI VARIOS PAISES SE DEDICARON A LA ELABORACION DE CARBON ACTIVADO, EL PRIMER CARBON ACTIVADO PULVERIZADO -- FUE PRODUCIDO EN EUROPA LLAMADO EPONIT EN 1909, DESPUES — ÑOR IT EN 1911 Y CARBORAFFIN EN 1915,

EL PRIMER CARBON ACTIVADO PULVERIZADO PRODUCIDO EN AMERICA FUE~ EL LLAMADO FILTCHAR EN 1913, EL CUAL YA PERFECCIONADO SE CONVIR TIO EN NUCHAR Y SUCHAR, DESPUES EL CARBROX EN 1917, EL KALIP — CHAR EN 1920 Y EL DARCO EN 1921.

EL INTERES POR EL CARBON ACTIVADO SE GENERALIZO HASTA DESPUES - DE LA PRIMERA GUERRA MUNDIAL, YA QUE LAS INVESTIGACIONES REALI­ZADAS CONDUJERON A IMPORTANTES APLICACIONES INDUSTRIALES PARA - ESOS CARBONES: LA RECUPERACION DE VAPOREO DE DISOLVENTES, LA -- EXTRACCION DE BENCENO DEL GAS DE ALUMBRADO Y LA ELIMINACION DE­OLORES DESAGRADABLES.1.1 CLASIFICACION DE CARBON ACTIVADO , -

EL CARBON ACTIVADO SE CLASIFICA DE ACUERDO A SU FORMA, A SU AL CALINIDAD O ACIDEZ, YA GUE DEPENDIENDO DE LAS CARACTERISTICAS DEL CARBON Y EL EQUIPO DE CADA UNO DE LOS PROCESOS ES LA APLI­CACION,EN EL SIGUIENTE CUADRO SE PRESENTA UNA CLASIFICACION GENERAL :

- 6 -

TIPO PRESENTACION pH APLICACION

CARBON ACTI­VADO VEGETAL

PULVERIZADO neutro(cal)neutro(sosa)acidoalcalino

PROCESO en lotes no continuos

GRANULAR neutro (cal) neutro (sosa) acido

procesos conti­nuos (columnas)

CARBON ACTI­VADO MINERAL

PULVERIZADO neutro PROCESOS EN LOTE' CON GRANDES REN- niMíFNTOS ,REGENE. RABLE

GRANULAR neutro PROCESOS CONTI­NUOS CON GRANDES RENDIMIENTOS POR SU GRAN FUERZA - MECANICA,REGENE- RABLE,

PELETIZADO (CILINDROS 0 ESFERAS)

neutro PROCESOS CONTI­NUOS CON GRAN — FUERZA MECANICA, CON GRANDES EFI­CIENCIAS ,

CLARIFILTRANTES MEXI CANOS,S.A,DE C.V,- 7 -

1 , 2 PROCESOS DE OBTENCION.

EL CARBON ACTIVADO ES UN MATERIAL CARBONICO POROSO, PREPARADO POR CARBORIZACION Y ACTIVACION DE SUSTANCIAS ORGANICAS O DE - ORIGEN MINERAL, TIENE GRAN PODER ADSORBENTE, DEBIDO A SU ES­TRUCTURA POROSA,

DICHA CARBONIZACION O PIROLISIS GENERALMENTE ES LLEVADA EN -- AUSENCIA DE AIRE, ALGUNOS AUTORES REPORTAN QUE LAS TEMPERATU­RAS DE 600°C SON PREFERIBLES PARA LA PRODUCCION DE CARBON — POR SISTEMAS DE ACTIVACION ADECUADOS. LA PRESENCIA DEL OXIGE­NO EN ALGUNOS MATERIALES AYUDAN A LA FORMACION DE UNA ESTRUC­TURA POROSA,

AL FINAL DEL PROCESO (DESPUES DEL LAVADO CON ACIDO Y AGUA) EL CARBON ADQUIERE CAPACIDAD ADSORTIVA PARA MUCHAS APLICACIONES,

ACTIVACION CON AGENTES OXIDANTES PARA LA ELABORACION DE CARBON ACTIVADO A PARTIR DE MATERIAL -CELULOSICO(ASERRIN), IMPLICA UNA ACTIVACION QUIMICA MEDIANTE- PROCESOS A TEMPERATURAS BAJAS (DE 200°C A 650°C),

MUCHOS PROCESOS INVOLUCRAN UNA REACCION CON OXIDACION DE GAS, AIRE, CÜ2, A ELEVADAS TEMPERATURAS, EJEMPLO DE TALES REACCIO­NES SON LAS SIGUIENTES ¡

H20 + Cx H + CO + Cx- 1 (A 8000C - 900°C)C02 + Cx ----2 CO+ Cx-1 (A 800 °C - 900°C)

ó 02 + Cx ----2CO-»- Cx -2 (A. 800 eC - 900°C)6 O2 + C x CO2+ Cx-1 (APROX.600 °C)

ESTA ACTIVACION POR OXIDACION ES DETERMINADA POR

1) LA NATURALEZA QUIMICA Y CONCENTRACION DEL GAS DE OXIDACION,2) LA TEMPERATURA DE REACCION,3) LA AUSENCIA DE AIRE MIENTRAS LA ACTIVACION SE LLEVA A CABO.4) EL VOLUMEN, CANTIDAD Y CALIDAD DE CARBON EN EL MINERAL,

EN ALGUNAS OCASIONES EL VAPOR SE PREFIERE AL CÜ2 Y AL AIRE PARA LA ACTIVACION. CON VAPOR LA TEMPERATURA DE ACTIVACION DEBE SER SUFICIENTEMENTE ALTA PARA PROPORCIONAR UNA RAPIDEZ RAZONABLE DE OXIDACION, POR LO QUE NO SE REQUIERE DE UTILIZAR UNA FUENTE EX­TERNA DE CALENTAMIENTO, PERO CUIDANDO QUE ESTA TEMPERATURA NO - LLEGUE A LOS 1000°C.

LA OXIDACION CORROE SELECTIVAMENTE LA SUPERFICIE INCREMENTANDO- EL ÁREA, DESARROLLANDO ASI UNA GRAN POROSIDAD AL CARBON ACTIVA­DO.

ALGUNAS VECES EL PODER ADSORBENTE SE DESARROLLA RAPIDAMENTE EN- EL PERIODO INICIAL DE LA OXIDACION Y LUEGO DISMINUYE VELOZMENTE,

EN EL PROCESO CON MATERIAL CELULOSICO, GENERALMENTE SE UTILIZAN HORNOS ROTATORIOS CON FUEGO DIRECTO EN DONDE SE LLEVA A CABO LA OXIDACION Y LA ACTIVACION: ESTE FUEGO DIRECTO PERMITE MANTENER- MAS ACTIVACION ENVIADA A TRAVES DE LA LONGITUD DEL HORNO.

LA ACTIVACION CON AIRE ES UNA REACCION EXOTERMICA, Y DEBE SER - SUMINISTRADA MODERADAMENTE PARA PREVENIR QUE LA TEMPERATURA SO­BREPASE LOS LIMITES CRITICOS,

LA ACTIVACION CON AIRE ES MAS PROBLEMATICO CUANDO SE IMPREGNA - AL CARBON CON UNA SUBSTANCIA COMO EL H3 PO4 , EL CUAL DIFICULTA -

- 9 -

LA COMBUSTION Y TAMBIEN CUANDO SE MEZCLA AL VAPOP, AIRE CON UNGAS INERTE LO QUE DISMINUYE EL GRADO DE OXIDACION,EXISTEN ALGUNOS PROCESOS DE ACTIVACION, TALES COMO :1) PROCESO DE DOLOMITA (MINERAL),2) PROCESO DE SULFATOS (SULFATO DE SODIO/ SULFATO DE POTAS 10,-

U OTROS SULFATOS).3) PROCESO CAUSTICO, TIOCIANATO Y SULFITO.4) PROCESO DE ACIDO FOSFORICO,LOS AGENTES DE OXIDACION SON MUCHOS, PEPO TODOS SON SUSTANCIAS FUERTEMENTE DESHIDRATANTES (ACIDO FOSFORICO, ACIDO SULFURICO, - CLORURO DE ZINC).CADA UNO TIENE SUS LIMITACIONES, POR EJEMPLO, LA MEZCLA DEL ACI DO SULFURICO CON MADERA NO DEBEN SER LLEVADAS A MAS DE 200 °C - Y EL PRODUCTO, DESPUES DE FILTRADO TIENE PROPIEDADES ADSORTIVAS SOLO CUANDO ESTA HUMEDO,LA ACTIVACION CON ACIDO FOSFORICO PEOUIFRE TEMPERATURAS EN EL - RANGO DE 375 A 500 °C, EL REACTIVO ES RECOBRADO POR FILTRACION CON AGUA, LOS PRINICPALES PROBLEMAS EN EL PROCESO CON ACIDO FOS FORICO ES LA CORROSION DEL EOU1PO,LA ACTIVACION CON CLORURO DE ZINC OCURRE EN EL RANGO DE 550 °C A 600°C, EL REACTIVO SE RECUPERA POR FILTRACION CON ACIDO CLOR­HIDRICO DILUIDO, CON LA PROBLEMATICA OUE SE QUEDAN TPAZAS DE -- ZINC EN EL PRODUCTO,DEPENDIENDO DE LA MATERIA PRIMA Y EL AGENTE OXIDANTE SE PUEDEN UTILIZAR DIFERENTES TECNICAS CON PREVIA REALIZACION DE ESTUDIOS DE COMPORTAMIENTO Y CONDICIONES DE OPERACION,

- 1 0 -

PARA LA PRODUCCION DE CARBON ACTIVADO SE PUEDEN UTILIZAR VARIOS MATERIALES CARBONOSOS/ COMO MATERIA PRIMA Y VARIOS AGENTES DE - ACTIVACION, COMO SE MUESTRA EN LAS SIGUIENTES TABLAS :

TABLA NO, 1

MATERIA PRIMA PARA OBTENCION DE CARBON ACTIVADO,

1.- ALGAS2.- BAGAZO3.- CARBON MINERAL4.- CASCARA DE COCO5.- CASCARA DE NUEZ6 .- CASCARA DE SEMILLAS DE

ALGODON7.- CEREALES8 .- COQUE DEL PETROLEO9.- DESECHO DE DESTILERIA10.-DESPERDICIO DE PASTA

DE PAPEL11.- GRANOS DE CAFE12.- HUESOS13.- HUESOS DE FRUTAS.

14.- LIGNINA15.- LIGNITO16.- LODOS ACIDOS DE PETROLEO17.- MADERA18.- MELAZAS19.- NEGRO DE LAMPARA20.- OLOTES21.- PESCADO22.- RESIDUOS DE FERROCIANURO

DE POTASIO23.- RESIDUOS DE SANGRE Y CARNE24.- ASERRIN25.- TURBA

FUENTE : ACTIVE CARBON BY J, W. HASSLER VOL. 2 PP. 883.

- 11 -

TABLA NO, 2

AGENTES DE ACTIVACION PARA OBTENCION DE CARBON ACTIVADO.

1.- ACIDO BORICO 13.- DIOXIDO DE MANGANESO2.- ACIDO FOSFORICO 14,- DOLOMITA3.- ACIDO NITRICO 15.- FOSFORO CALCICO4,- ACIDO SULFURICO 16,- FOSFATO SODICO5,- AZUFRE 17,- GAS SULFUROSO6.- CARBONATO POTASICO 18.- HIDROXIDO CALCICO7.- CIANUROS 19.- HIDROXIDO SODICO8.- CLORO 20.- SULFATO MANGANOSO9.- CLORURO DE CALCIO 21.- SULFATO SODICO10.-CLORURO DE ZINC 22,- SULFATO POTASICO11.-CLORURO FERRICO 23,- TIOCIANATO POTASICO12,- CLORURO MANGANOSO i

FUENTE : ACTIVE CARBON BV J.W. HASSLER VOL. 2 PP, 383

- 12 -

EN ESTE CASO EN PARTICUALR, SE ENFOCARA LA ELABORACION DEL CARBON ACTIVADO A PARTIR DE ASERRIN CON ACIDO FOSFORICO (QUE ES UN PROCESO QUIMICO) Y DE LIGNITA (QUE ES UN PROCESO FISI­CO) ,EL PROCESO DE ASERRIN CON ACIDO FOSFORICO ES UN METODO QUE - EMPLEA TURBA O ASERRIN MEDIANAMENTE PULVERIZADO EL CUAL SE - SATURA CON UNA SOLUCION DE ACIDO FOSFORICO A 25 GRADOS BAUME O 30 GRADOS BAUME.PARA LA FABRICACION DE UN CARBON DECOLORANTE SE EMPLEAN VALO RES ALTOS DE ACIDO FOSFORICO,LA MEZCLA SE SECA Y SE CALIENTA ENTRE 400 C A 1000 C, FRE­CUENTEMENTE EL PROCESO DEL CARBON ES LLEVADO A IGNICION POR DOS U OCHO HORAS CON RETROCESO A 800 C A 1000 C,DURANTE ESTE TIEMPO/ EL CARBON ES EROCIONADO POR LAS PARTI­CULAS DEL ACIDO FOSFORICO, QUE DESPUES ES RECUPERADO EN LOSLAVADOS Y SE VUELVE A RECIRCULAR EN EL PROCESO.CABE MENCIONAR QUE EL ACIDO FOSFORICO PUEDE SER SUBSTITUIDO POR EL ACIDO SULFURICO, OTRAS PATENTES DESCRIBEN EL USO DE FOSFATOS DE CALCIO/ SODIO Y POTASIO COMO POSIBLES SUBSTITU­TOS ,OTRO AGENTE OXIDANTE PUEDE SER EL CLORURO DE ZINC, EL CUAL ES EFECTIVO SOLO CUANDO SE ADICIONA ANTES DE LA CARBONIZA­CION,EL ACIDO FOSFORICO ES UN BUEN ACTIVANTE CUANDO SE ADICIONA DESPUES DE LA CARBONIZACION, PARA ESTE PROPOSITO SE ADICIO­NA DE 2 A 25 % DEL ACIDO FOSFORICO AL CARBON DE ASERRIN PA­RA SU ACTIVACION,

- 13 -

EN EL CASO DE ASERRIN CON ACIDO FOSFORICO ES EL METODO MAS CO­MUNMENTE USADO DEBIDO A LA GRAN ECONOMIA DE SU MATERIA PRIMA, DE FACIL LOCALIZACION DE OBTENCION, Y A LA RECUPERACION DEL — AGENTE OXIDANTE EN UN 40 % APROXIMADAMENTE, ADEMAS DE SER UN - METODO REALMENTE SENCILLO,ACTUALMENTE EN EL PAIS SOLO DOS EMPRESAS ELABORAN ESTE TIPO DE CARBON, QUE SON : POLIFOS S,A, DE C.V, Y CLARIFILTRANTES MEXI­CANOS Si A, DE C,V,

1.2.1. DESCRIPCION DEL PROCESO QUIMICO.-EL PROCESO COMIENZA CON LA LLEGADA DE LOS EMBARQUES DE ASERRIN LOS CAMIONES DESCARGAN EN UNA FOSA, ESTE ASERRIN SE OBTIENE - DEL DESECHO DE LAS FABRICAS DE MUEBLES, ASERRADEROS PRINCIPAL­MENTE, Y POR LO GENERAL PRESENTAN ALGUNAS CARACTERISTICAS QUE SON INCONVENIENTES PARA EL PROCESO :A) EXCESO DE FINOS : YA QUE EN EL PROCESO SE PIERDEN Y LA EFL

CIENCIA DE PRODUCTIVIDAD DISMINUYE.B) EXCESO DE GRUESOS : YA QUE NO SE ALCANZAN A IMPREGNAR COM­

PLETAMENTE CON EL ACIDO FOSFORICO Y SE OBTIENE UN CARBON - CON BAJA CAPACIDAD ADSORTIVA.

C) EXCESO DE HUMEDAD : DEBIDO A QUE EL AGUA OCUPA LOS ESPACIOS QUE DEBERIA OCUPAR EL ACIDO FOSFORICO Y POR CONSIGUIENTE - SU ACTIVACION Y CAPACIDAD ADSORT¡VA SON MENORES.

EN LA EMPRESA DE CLARIFILTRANTES MEXICANOS S.A. DE C.V. HASTAEL MOMENTO, NO SE LE DA UN PRETRATAMIENTO AL ASERRIN PARA --AUMENTAR LA EFICIENCIA DE LA PRODUCCION- PERO DENTRO DEL PRO­CESO SI SE LLEGAN A REALIZAR CAMBIOS PARA AUMENTAR LA EFICIEÜ CIA DE CADA EMBARQUE DE ASERRIN SE LLEVA UN CONTROL EN LAS —

- 14 -

APEA DE LAVADO POSA DE ESCURPImiENTO TOLVA

I NriT . PPL 1 TECN 1 C(~) NACIONAL, D I A ^ P A ^ A N O . 1

ppncESO ouiMICO RAPA LA OBTENCION DEL CAPBON ACTIVA.2 DE L\ 1 S . C . Z . 1 DI C ■ 19S8.

QUE SE ANOTA : FECHA/ PROCEDENCIA DEL ASERRIN, 1 DE ASERRIN — FINO V % DE HUMEDAD, ESTO SE LLEVA A CABO, PARA SABER QUE TAN BUENO SON CADA UNO DE LOS PROVEEDORES/ EL ASERRIN MANUALMENTE SE ALIMENTA A UN ELEVADOR DE CANGILONES EL CUAL HACE PASAR — POR UNA CRIBA EL ASERRIN; ESTO ES PARA QUE LA ALIMENTACION DE ASERRIN LLEVE UNA MEDIDA DE MALLA DE 10, Y OBTENER ASI UNA IU PREGNACION SATISFACTORIA DEL ACIDO FOSFORICO EN EL ASERRIN,— (VER DIAGRAMA NO. 1).EL ASERRIN MAS GRUESO SE DESECHA, Y EL QUE PASA LA MALLA 10 - SE CONDUCE A UN GUSANO HELICOIDAL, DIRIGIENDO AL ASERRIN A UN MEZCLADOR DE PALETAS, TAL COMO SE OBSERVA EN EL DIAGRAMA NO.l EN EL MOMENTO DE LA ALIMENTACION DEL ASERRIN AL MEZCLADOR, SE LE AGREGA LA SOLUCION DE ACIDO FOSFORICO QUE VA DE UN 35 A 40 PROCIENTO EN PESO DE ACIDO, ESTA MEZCLA DE ACIDO-ASERRIN TIE­NE UNA DURACION DE 30 MINUTOS APROXIMADAMENTE COMO TIEMPO DE RESIDENCIA EN EL MEZCLADOR,LA RAZON POR LA QUE NO SE EMPLEA EL ACIDO CONCENTRADO ES POR SU VISCOSIDAD LA CUAL DIFICULTA LA IMPREGNACION EN EL ASE­RRIN A MENOS QUE SE LE DE MAS TIEMPO DE RESIDENCIA EN EL MEZ CLADOR O, SE LE ACONDICIONE UN SISTEMA DE CALENTAMIENTO EN - EL MEZCLADOR,EN ESTE PROCESO ES RECOMENDABLE UTILIZAR ACIDO FOSFORICO — TECNICO YA QUE NO ESTO SE OBTIENE UN CARBON DE MUY BUENA CA­LIDAD / DEBIDO PRINCIPALMENTE A QUE CONTIENE UN MINIMO DE SA­LES SOLUBLES EN AGUA COMO SON OXIDO DE FIERRO, OXIDO DE MAG­NESIO, OXIDO DE CALCIO, PLOMO, APSENICO, ETC,; Y MATERIAL — INERTE O CENIZAS,

- 19 -

PARA EL CONTROL DE CALIDAD EN EL MEZCLADOR SE REALIZA DE LA SI­GUIENTE FORMA : SE TOMA UNA MUESTRA DE ASERRIN, ACIDO FOSFORICOY MEZCLA ACIDO-ASTILLA.

- ASERRIN : SE LE DETERMINA 1 DE FINOS Y 1 DE HUMEDAD,- AC. FOSFORICO : SE LE DETERMINA DENSIDAD, GRADOS BAUME

Y /ó DE AC. FOSFORICO.- MEZCLA : SE LE DETERMINA DENSIDAD Y % DE AC. FOSFORICO

Y CON EL % DE HUMEDAD DEL ASERRIN Y LOS DA­TOS DEL AC. FOSFORICO, SE OBTIENE LA RELA­CION ENTRE EL ASERRIN Y EL AC, FOSFORICO ELCUAL DEBE SER DE 1 - 1.5.

LA RELACION ACIDO-ASTILLA DEBE ENCONTRARSE ENTRE 1 - 1.5, YAQUE LA EXPERIENCIA HA DEMOSTRADO QUE CON ESTA RELACION SE OB­TIENE UN CARBON CON UNA BUENA CAPACIDAD ADSORTIVA,DEL MEZCLADOR, EL ACIDO-ASERRIN CAE POR GRAVEDAD A UN HORNO - ROTATORIO EN DONDE SE LLEVA A CABO LA CARBONIZACION Y LA ACTI VACION (EN ESTA PARTE ES EN DONDE ACTUA EL AGENTE OXIDANTE, O SEA, EL ACIDO FOSFORICO), TENIENDO UN TIEMPO DE RESIDENCIA DE 45 MINUTOS A UNA TEMPERATURA DE 400 A 500 °C.DEL HORNO, EL CARBON CAE POR GRAVEDAD A UN CICLON Y POR MEDIO DE AGUA SE DIRIGE A UN TANQUE DE ENFRIAMIENTO EL CUAL CONTIE­NE UNA SOLUCION RICA EN ACIDO FOSFORICO; Y OTRA DE LAS FUNCIONES DE ESTE TANQUE ES LA DE ALIMENTAR A LOS TANQUES DE LAVADOEN FORMA ALTERNADA.EN EL AREA DE LAVADO, SE ENCUENTRAN 6 TANQUES t'N DONDE LA SUSPENSION DE SOLUCION DE ACIDO FOSFORICO Y CARBON SE ALIMENTA -

- 2 0 -

Iroi—»

TANOUE f TANOIIF 5 TANOIJF 4 TANOUE 3 TANOIIE ? TANQUE 1\

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C AC ,

JCZZ1 , t u p

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7

T A N O I I E PE

pr>FPAp AC I O N S O L . PP A C .

Y Al T A N O U F PE F N r P I A M ,

T A N Q U E 1 S O L I I . D F A C I P O í ' f !V )

TAMOI JP 5 S O L " . P F

T A N O U E 11 T A N n U L T I M O LA 1o .

V A D O C O N C O N S O L . A C . o

IIE 3L A V .AOIIA

T A N O U T f.S O I U . P L A C I P O ü r><?)

I M S T , P O L I T E C N I C O N A C I " N A L

D I AC L AMA NO , 1

2 D E S P U F S D E L O S ? L A V A D O S C O N A ODA q c n r c r A D P A c m i a t a c a n c r c r n n n i

A^ EA DE L A V A p o Í S E C I I E N C 1 1)

M I E N T O . 1 PE 1 ^ . C . Z . P i e . n p ° .

DO CON SOLUCION ACIDO, MIENTRAS AL TANQUE 2 SE LE AGREGA AGUA (QUE ES SU SEGUNDO LAVADO CON AGUA) DESPUES DE ESTE LAVADO, - SE DESCARGA EN LA FOSA DE ESCURRIMIENTO.EL AGUA DEL PRIMER LAVADO CON AGUA DEL TANQUE 2 SE PASA AL — TANQUE 3, LA SOLUCION DEL TANQUE 3 SE PASA AL TANQUE 4; LA SQ LUCION DEL TANQUE 4 SE PASA AL TANQUE 5 Y POR ULTIMO LA SOLU­CION DEL TANQUE 5 SE PASA AL TANQUE 6 , ESTE MISMO PROCED1MIEN T O SE REPITE 5 VECES.DESPUES DE LOS LAVADOS DE SOLUCION, AL TANQUE 6 , SE LE REALI­ZAN DOS ULTIMOS LAVADOS CON AGUA Y DESPUES DESCARGARLO EN LA F O S A DE ESCURRIMIENTO,LOS LAVADOS PARA CADA TANQUE DEBEN SER 7, LOS CUALES 5 DE -- ELLOS ES CON SOLUCION DE ACIDO FOSFORICO (DE MAS RICO EN ACJL DO A MAS POBRE DE ACIDO) Y LOS DOS ULTIMOS CON AGUA,ANTES DE BAJAR UN TANQUE SE LE DEBE DE CHECAR EL PH DEL AGUA EL CUAL DEBE SER MENOR DE 3 EN EL CASO DE OBTENER LOS SIGUI­ENTES PRODUCTOS : CARBON ACIDO, CARBON NEUTRO Y CARBON ALCA­LINO, EL CUAL ES EXPLICA AL FINAL DEL PROCESO,EN EL CASO DE PRODUCIR CARBON NEUTRO CON SOSA, ESTE PH DEL - AGUA DEBE SER MAYOR DE 9, PARA LO CUAL EN EL QUINTO LAVADO - SE LE AGREGA SOSA PARA NEUTRALIZAR EL PH DEL CARBON Y LUEGO LOS DOS LAVADOS FINALES CON AGUA.EL MATERIAL PASA A UNA FOSA DE ESCURRIMIENTO, QUE MANUALMEN­TE SE ALIMENTA A UNA TOLVA, Y ESTA A UNA BANDA TRANSPORTADO­RA DIRIGIENDO AL CARBON A UN HORNO ROTATORIO (SECADOR) A UNA TEMPERATURA DE 150 A 200 C ; ESTO ES CON LA FINALIDAD DE OB­TENER EL CARBON CON UN % DE HUMEDAD MENOR DE 12.

- 22 -

POR LA PARTE SUPERIOR DEL TANQUE Y EL PROCEDIMIENTO DEL LAVADO ES EN CONTRACORRIENTE, EJEMPLO QUE SE ILUSTRA EN EL DIAGRAMA -NO. 2,

EXPLICACION DEL DIAGRAMA NO. 2 ! SE ESTA ALIMENTANDO EL TANQUE 6 CON UNA SOLUCION ACIDO MAS CARBON, AL MISMO TIEMPO, LA SOLU­CION DE ACIDO SE ESTA RECIRCULANDO AL TANQUE DE ENFRIAMIENTO, MIENTRAS QUE EN EL TANQUE 2 SE ESTA REALIZANDO EL PRIMER LAVA­DO CON AGUA.CUANDO YA SE COMPLETO EL TANQUE 6 , EL CUAL CONTENDRA APROXIMA­DAMENTE UNA TONELADA DE CARBON, LA SOLUCION DEL TANQUE 5 SE DI RIGE AL TANQUE 1 QUE CORRESPONDE AL PRIMER LAVADO CON SOLUCION ACIDO, MIENTRAS AL TANQUE 2, SE LE AGREGA AGUA (QUE ES SU SE­GUNDO LAVADO CON AGUA), DESPIES DE ESTE LAVADO, SE DESCARGA EN LA FOSA DE ESCURRIMIENTO.EL AGUA DEL PRIMER LAVADO CON AGUA DEL TANQUE 2 SE PASA AL TAN QUE 3, LA SOLUCION DEL TANQUE 3 SE PASA AL TANQUE 4; LA SOLU­CION DEL TANQUE 4 SE PASA AL TANOUE 5 Y POR ULTIMO LA SOLUCION DF! TANQUE 5 SE PASA AL TANQUE 6 , ESTE MISMO PROCEDIMIENTO SE REPITE 5 VECES.DESPUES DE LOS LAVADOS DE SOLUCION, AL TANQUE 6 , SE LE REALI­ZAN DOS ULTIMOS LAVADOS CON AGUA Y DESPUES DESCARGARLO EN LA -FOSA DE ESCURRIMIENTO.LOS LAVADOS PARA CADA TANQUE DEBEN SER 7, 5 DE ELLOS CON SOLU­CION DE ACIDO FOSFORICO (DE MAS RICO EN ACIDO A MAS POBRE DE - ACIDO) Y LOS DOS ULTIMOS CON AGUA.ANTES DE BAJAR UN TANQUE SE LE DEBE DE VERIFICAR EL pH DEL —AGUA EL CUAL DEBE SER MENOR DE 3 EN EL CASO DE OBTENER LOS SI­GUIENTES PRODUCTOS :

- 23 -

CARBON ACIDO, CARBON NEUTRO Y CARBON ALCALINO, EL CUAL ES EX­PLICADO AL FINAL DEL PROCESO.EN EL CASO DE PRODUCIR CARBON NEUTRO CON SOSA/ ESTE PH DEL AGUA DEBE SER MAYOR DE 9, PARA LO CUAL EN EL QUINTO LAVADO SE LE AGREGA SOSA PARA NEUTRALIZAR EL PB DEL CARBON Y LUEGO LOS - DOS LAVADOS FINALES CON AGUA.EL MATFRIAL PASA A UNA FOSA DE ESCURRIMIENTO, QUE MANUALMENTE SE ALIMENTA A UNA TOLVA, Y DE ESTA MANERA A UNA BANDA TRANSPOR TADORA DIRIGIENDO AL CARBON A UN HORNO ROTATORIO (SECADOR) A - UNA TEMPERATURA DE 150 A 200 °C; ESTO ES CON LA FINALIDAD DE - OBTENER EL CARBON CON UN PORCIENTO DE HUMEDAD MENOR DE 12.ESTA HUMEDAD DEL CARBON DEBE COMPROBARSE CADA HORA DEBIDO A — QUE ES UN FACTOR MUY IMPORTANTE QUE REPERCUTE EN EL LLENADO DE LO SACOS O AL CRIBAR/ QUE PRESENTA MUCHOS PROBLEMAS DE OPERA­CION, COMO SON : CORREGIR POR HUMEDAD EL PESO DE LOS SACOS LO QUE IMPLICA QUE QUEDEN DEMASIADO LLENOS Y CONSECUENTEMENTE DE DIFICIL MANEJO; Y EN EL CASO DE CRIBAR, SE OBSTRUYEN LOS ORI­FICIOS DE LAS MALLAS, TENIENDO QUE CEPILLARSE CONSTANTEMENTE.A PARTIR DE ESTE PASO, DEPENDIENDO DEL PRODUCTO REQUERIDO SE - REALIZAN CAMBIOS NECESARIOS PARA OBTENERLO PULVERIZADO O GRANU LAR.CARBON PULVERIZADO :

AL SALIR DEL SECADOR POR MEDIO DE UN ELE VADOR DE CANGILONES SE ALIMENTA A UN CICLON Y DESPUES A UN MO LINO QUE CONSISTE DE 5 RODILLOS HORIZONTALES, EN DONDE SE MUE LE EL CARBON HASTA QUE TENGA UNA GRANULOMETRIA DE MALLA 325.

- 24 -

DESPUES PASA A UN CICLON/ LUEGO A UNA TOLVA/ QUE ALIMENTA A SU VEZ UNA PEQUEÑA REVOLVEDORA DONDE SE OBTIENEN 4 TIPOS DE CAR­BON PULVERIZADO/ Y SON LOS SIGUIENTES :1) CARBON PULVERIZADO NEUTRO (CAL),- A LA REVOLVEDORA SE LE A~

GREGA DE 2Q A 25 KG. DE CAL PARA OBTENER UN pH DE 6 A 8,5.2) CARBON PULVERIZADO NEUTRO (SOSA).- COMO ESTE CARBON FUE LA­

VADO CON SOSA, SU PH ES APROXIMADAMENTE DE 6 , POR LO QUE SE AGREGA DE 8 A 10 SACOS DE CARBON ACIDO PARA OBTENER UN PH -DE 4,5 A 5.5.

3) CARBON PULVERIZADO ALCALINO." A LA REVOLVEDORA SE LE AGREGA DE 2 A 3 SACOS DE CAL PARA OBTENER UN PH DE 8 .5 A 11.0,

4) CARBON PULVERIZADO ACIDO,- A ESTE TIPO DE CARBON NO SE AGRE GA NADA/ Y SU PH ES DE 2,5 A 3,0.

ANTES DE BAJAR CADA REVOLVEDORA/ SE LE DEBE COMPROBAR EL PH Y SU PORCIENTO DE HUMEDAD AL CARBON, EL CUAL DEBE TENER LA ESPE­CIFICACION REQUERIDA DE ACUERDO A SU TIPO, EN CASO CONTRARIO,SE TIENE QUE CORREGIR EN LA REVOLVEDORA.YA LISTO EL CARBON, SE PASA A PROCESO DE ENVASADO.CARBON GRANULAR :

AL SALIR DEL SECADOR, EL CARBON PASA A UN GU­SANO HELICOIDAL EL CUAL DIRIGE AL CARBON A UNA CRIBA COMPUESTA POR TRES MALLAS (MALLA 10, MALLA 14 Y MALLA 35) PARA OBTENER - LAS SIGUIENTES PRESENTACIONES !1) CARBON GRANULAR VEGETAL 14 X 35 ,- ESTO ES, QUE EL 90% DEL

CARBON SE ENCUENTRE ENTRE LA MALLA 14 Y MALLA 35, EL pH DEL CARBON PUEDE SER DE 2,5 A 3,0 O DE 4.5 A 5,5 (DEPENDIENDO - DEL LAVADO EFECTUADO)/ SU APARIENCIA ES DE ASTILLAS PEQUEÑAS.

- 25 -

2) CARBON GRANULAR 10 X 35 ESTO ES, QUE EL 90% DEL CARBON - SE ENCUENTRA ENTRE LA MALLA 10 Y LA MALLA 35. EL PH DE ESTE CARBON PUEDE SER DE 2.5 A 3.0 O DE 4.5 A 5.5 (DEPENDIENDO - DEL LAVADO EFECTUADO) SU APARIENCIA ES DE HOJUELAS.

EN LAS TABLAS SIGUIENTES SE PODRA APRECIAR LA CARACTERIZACION DE CADA UNO DE LOS CARBONES VEGETALES, ASI COMO LAS CARACTERIS TICAS DEL CARBON GRANULAR.

- 26 -

PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE LOS CARBONES PULVERIZADOS VEGETALES,

TABLA NO. 3.

CARBONNEUTRO(cal)

CARBONNEUTRO(sosa)

CARBONACIDO

----CARBONALCALINO

% HUMEDAD 8 - 12 8 - 12 8 - 1 2 8 - 12

PH 6 - 8.5 4.5-5,5 2.5-3.0 8 - 1 1

Re 98-104 98-104 98-104 98-104No, Iodo 750-800 750-800 750-800 750-800Dens. Aparente 0.28-0.3 0.28-0.3 0.28-0.3 0.28-0.3jRANULOMETRIA l RETEN. M-lOO 12 12 12 12

M- 2 0 0 8 8 8 8

w-325 78 78 78 78CHAROLA 2 2 2 2

% SOLUBLES 3 - 5 3 - 5 3 - 5 3 - 5% CENIZAS 1 0 - 1 2 1 0 - 1 2 1 0 - 1 2 1 0 - 1 2

7o CLORUROS 0.17 0,17 0,17 0,17ÍZUL %T I LEÑO 27-30

-----------------------------------------------27-30

-

27-30 27-30

- 27 -

VEGETALES.TABLA NO, 4,

P R IN C IP A L E S C A R A C T E R IST IC A S DE LOS CARBONES GPANULARES

CARBON 14 X 35 CARBON 10 X 35% HUMEDAD 8 - 12 8 - 12pH 2.5-3,0 ó 4,5-5,5 2.5-3.0 ó 4.5-5.5Re 100-105 100-105No. Iodo 700-750 700-750Dens, Aparente 0,3-0,35 0.3-0,35(jRANULOMETRIA ¿RETEN, ñ-lZ 4.0 M-6 4,0

M-14 30,0 M-8 8.0M-16 25.0 M-12 22,0M-20 18.0 M-14 32.0M-30 15,0 M-16 18.0M-40 6,0 M-20 12,0

CHAROLA 2.0 M-30 2.0M-40 2.0CHAR. '0,96

o SOLUBLES 3 - 5 3 - 57 CENIZAS 10-12 10-127o CLORUROS 3.24 0.24Azul ¡%tileno 27 - 30 27 - 30

- 28 -

1.2.2 DESCRIPCION DEL PROCESO FISICO.EL PROCESO COMIENZA CON LA LLEGADA DE LOS FURGONES DE LIGNITA/ LOS CUALES SE ACOMODAN EN TARIMAS. LA LIGNITA ES UN MINERAL — CON UN ALTO CONTENIDO DE CARBON QUE SE ENCUENTRA EN MINAS Y SE OBTIENE DE IMPORTACION.DE CADA EMBARQUE DE LIGNITA, SE LLEVA UN CONTROL DE DICHOS Ed BARQUES, DONDE SE ANOTA FECHA, CANTIDAD Y GRANULOMETRIA.LOS SACOS DE LIGNITA SE VACIAN EN UNA FOSA QUE ALIMENTA A UN ELEVADOR DE CANGILONES Y ESTA A UNA TORRE DE LAVADO LA CUAL PREVIAMENTE YA CONTIENE UNA SOLUCION DE ACIDO CLORHIDRICO AL 3 % EN PESO PARA REALIZARLE EL PRIMER LAVADO DE CUATRO LAVA­DOS CON DIFERENTES SUSTANCIAS CON UNA DURACION DE 30 MINUTOS CADA UNO.LA TORRE DE LAVADO TIENE UNA CAPACIDAD DE UNA TONELADA DE - LIGNITA EN SUSPENCION, DICHA LIGNITA AL ALIMENTARSE A LA TO­RRE, DERRAMA EL EXCESO DE SOLUCION DE ACIDO CLORHIDRICO POR UN VERTEDERO QUE SE ENCUENTRA EN LA PARTE SUPERIOR DE LA CO­LUMNA. SE UTILIZA ACIDO CLORHIDRICO, CON LA FINALIDAD DE ELI MINAR EL AZUFRE QUE CONTIENE LIGNITA, OBSTRUYENDO LOS POROS.AL CABO DE 30 MINUTOS SE DESECHA EL ACIDO CLORHIDRICO POR LA PARTE INFERIOR AL DRENAJE Y SE REALIZA UN LAVADO CON AGUA, - PARA ELIMINAR EL EXCESO DE ACIDO,ENSEGUIDA SE LE AGREGA UNA SOLUCION DE SOSA AL 20 / EN PESO ESTE LAVADO ES CON LA FINALIDAD DE NEUTRALIZAR LA ACIDEZ - DEL CARBON, VER DIAGRAMA No, 3,

- 29 -

ELEVADOR PE CANfILONES

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TORPE DElavado

DESAHIJE SOL AC.

o. NAOHFW —

C0S A DE ESCUPPUMENTO

TOLVA

INST, POLITECNICO NACIONALPIACRAMA NO. 3

PROCESO FISICO PARA LAnBTFNCION n£ CARBON ACTI .

1 DE 2 S , C . Z , ríe. 193.°.

POR ULTIMO SE LE REALIZA OTRO LAVADO CON AGUA PARA ELIMINAR EL EXCESO DE SOSA; PARA ASEGURAR QUE ESTA BIEN LAVADO, SE TOMA -UNA MUESTRA DEL AGUA DEL LAVADO FINAL EL CUAL DEBE TENER UN PHDE 10 A 11.YA LISTO, SE BAJA LA SUSPENCION DE CARBON A UNA FOSA DE ESCU" RRIMIENTO DONDE MANUALMENTE SE ALIMENTA A UNA TOLVA Y ESTA POR MEDIO DE UNA BANDA TRANSPORTADORA CONDUCE Al CARBON A UN SECA­DOR (HORNO ROTATORIO) EL CUAL TRABAJA A UNA TEMPERATURA DE 700 A 800 C, EN DONDE EL CARBON SE OBTIENE DE UN 0 A 5 l DE HUME­DAD (MAXIMO DEBE SER DE 12%),A PARTIR DE ESTE PROCESO, DEPENDIENDO DEL PRODUCTO REQUERIDO - SE REALIZAN LOS CAMBIOS NECESARIOS DE LA SIGUIENTE FORMA :1)' Carbón pulverizado mineral: al salir del secador por medio

DE VACIO de UNA TUBERIA AEREA, SE DIRIGE EL CARBON A UN MO­LINO (EL MISMO DEL AREA DEL PROCESO QUIMICO), HASTA QUE EL 90 1 DEL CARBON PASA POR LA MALLA 325,

2) Carbón granular mineral : al salir del secador, pasa por unELEVADOR DE CANGILONES ALIMENTANDO ASI A UNA CRIBA VIBRATO­RIA QUE CONSTA DE 2 MALLAS, UNA DE MALLA 8 Y LA OTRA DE MA­LLA 40, EN DONDE EL 90 1 DEL CARBON SE ENCUENTRA ENTRE ES­TAS 2 MALLAS.

3) Carbón granular mineral con magnecita : es el mismo procesoQUE EL ANTERIOR SOLO QUE CUANDO CAE EL CARBON AL SACO, UNA PEQUEÑA TOLVA ACONDICIONADA A UN LADO DE LA CRIBA VA ALIMEti TANDO UN 3 % DE MAGNECITA, l_A FINALIDAD DE ESTA MAGNESITA - ES LA DE CATALIZADOR EN PURIFICACIONES DE ACEITES MINERALES PRINCIPALMENTE,

AL CONCLUIR CUALQUIERA DE LOS PROCESOS REQUERIDOS SE ENVASA,

- 32 -

EN LAS SIGUIENTES TABLAS SE MUESTRAN LAS PRINCIPALES CARACTERIS­TICAS DE LOS CAPEONES MI NEPALES.

CARACTEPISTICAS DEL CARBON MINERAL PULVERIZADO.TABLA NO. 5,

CARBON NEUTRO1 HUMEDAD 0 - 5pH 5 - 8Re 100 - 110No, Iodo 650 - 700Dens. Aparente 0,3 - 0.38Granulometria % reten. M 00 12

M-200 8M-325 78

CHAROLA 21 SOLUBLES 10 - 121 CENIZAS 18 - 20l CLORUROS 0,24Azul Metí leño 25 - 27

- 33 -

C A R A C T ER IST IC A S DEL CARBON M INERAL GRANULAR,

TABLA NO, fi.I.......... CARBON 8 X 40 CARBON MAGNECITA

i

% HUMEDAD 0 - 5 0 - 5pH 5 - 8 5 - 8Re 100 - 110 100 - 110No, Iodo 650 - 700 650 - 700Dens, Aparente 0.3 - 0.38 0,3 - 0.38Granulometria l reten. .m-6 5 5

M-8 12 12M-14 25 25M-16 20 20M-20 18 18M-30 10 10M-40 9 9

charola 1 1l solubles 10 - 12 10 - 121 CENIZAS 18 - 20 18 - 20l CLORUROS 0,24 0.24Azul etileno 25 - 27 25 - 27

- 34 -

1.3 ESTRUCTURA Y PROPIEDADES.DENTRO DE LA ESTRUCTURA/ SE CONSIDERAN EN TRES PUNTOS PRINCIPA­LES QUE SON : ESTRUCTURA FISICA/ POROSIDAD Y ESTRUCTURA QUIMICA

ESTRUCTURA FISICA.-EN EL CARBON ACTIVADO SU ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEPENDE DE - LOS MATERIALES CARBONOSOS LOS CUALES SON MAS O MENOS SIMILARES A LA ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL GRAFITO/ EN EL CUAL CADA ATO MO DE CARBONO SE HAYA RODEADO POR OTROS TRES, TODOS EN EL MIS­MO PLANO, FORMANDO GRUPOS HEXAGONALES DE SEIS ATOMOS.ESTOS PLANOS ESTAN A UNA DISTANCIA CONSIDERABLE UNOS DE OTROS(FIGURA NO . 1).EN EL CARBON ACTIVADO TRES DE LOS CUATRO ELECTRONES DE CADA - ATOMO DE CARBONO ESTAN COMPARTIDOS; DONDE EL CUARTO SIRVE PA­RA MANTENER LOS PLANOS UNIDOS. EN OTRAS PALABRAS HAY UN PLANO DE ELECTRONES MOVILES ENTRE LOS PLANOS DE ATOMOS, ASI LA ES­TRUCTURA DEL CARBON ACTIVADO PRESENTA UN ORDEN MENOS PERFECTO QUE EL GRAFITO, (FIGURA No.2) .RlLEY PRESENTA DOS TIPOS DE ESTRUCTURA DE CARBON ACTIVADO :Primer tipo.- consiste de cristales en dos dimenciones analo-

GAS AL GRAFITO, QUE COMO ESTE, ESTA COMPUESTO - DE CAPAS PARALELAS EN ORDEN HEXAGONAL DE ATOMOS DE CARBONO Y DIFIERE DEL GRAFITO EN LOS PLANOS PARALELOS QUE NO SON PERFECTAMENTE ORIENTADOS - CON RESPECTO A UN EJE COMUN PERPENDICULAR.EL DESPLAZAMIENTO ANGULAR DE UNA CAPA CON RES­PECTO A LA OTRA ES CASUAL Y LA CAPA SOBREPUESTA UNE OTRA IRREGULAR. LA MUTUA ORIENTACION ES RARA

- 35 -

SUS DIMENCIONES DEPENDEN PRINCIPALMENTE DE LA - TEMPERATURA DE CARBONIZACION, LAS DIMENCIONES DE LOS CRISTALES ELEMENTALES PUEDEN SER INCREMENTA­DOS CONSIDERABLEMENTE POR TRATAMIENTO A ALTAS — TEMPERATURAS DURANTE SU ACTIVACION,

Segundo tipo ¡es una desorientación capa enlace-cruz en los es.PACIOS DE CARBON HEXAGONAL, EL CUAL RESULTA DE - SU DESVIACION DE LOS PLANOS DE CAPAS DE GRAFITO. ESTA ESTRUCTURA PROBABLEMENTE SE PUEDA ESTABILI­ZAR POR HETEROATOMOS COMO EL OXIGENO EN EL PRI­MER PLANO QUE PUEDE SER LA ESTRUCTURA PRINCIPAL EN LA PREPARACION DE MATERIALES CON UN ALTO COü TENIDO DE OXIGENO,LA FORMA DE PARTICULA NEGATIVA DE GRAFITO CON - FUERTE CRUCE DE ESLABON ENTRE LOS CRISTALES ES PROMOVIDO POR OXIGENO O POR UNA INSUFICIENCIA - DE HIDROGENO EN LA MATERIA PRIMA,

DENTRO DE LA ESTRUCTURA FISICA, SE PUEDE CONSIDERAR LA PORO SI DAD COMO UNA DE LAS MAS IMPORTANTES, YA QUE DE ELLA DEPENDE LA CAPACIDAD DE ADSORCION DE IMPUREZAS DE ALTO O BAJO PESO MQ. LECULAR, Y DEBIDO A ESTA IMPORTANCIA SE EXPLICARA POR SEPARADO.

- 36 -

F t G , 1 . - E S T R U C T U P / ' C R I S T A L I N A D E L '~R/\' - ! T r ,

F I G . ? . - E S T D U C T H D A D E L C A R B O N A C T I V A D O , ^ E N O S U N I P O ^ ’ E ,

f- 16. 3 i ~ E c O U E wA DE LA cp r " ¿ '""JE T I E ' I E ' L 1"1® ^ o r 0 S ^ E

L ^ S C A p B O N E " t C T 1 ' ' í S v c n , ' n L£ e '"’ í 3T I CU LA Q DE r /P U D E 7 AS S E A D - > ¡ F D EN í ' ¡ 13 cA D C n F S ,

POROSIDAD,-

Durante el proceso de activación los espacios entre los ele­mentos CRISTALINOS SON LLAMADOS POROS, (FIGURA 3).Un proceso ADECUADO DE ACTIVACIÓN PROVOCA UN GRAN NÚMERO DE­POROS QUE SON CASI EL TOTAL DEL ÁREA DE SUS PAREDES.El CARBÓN ACTIVADO GENERALMENTE TIENE POROS DE VARIOS GRUPOS LOS CUALES TIENEN UN CIERTO RANGO/ ANTIGUAMENTE SE SEPARARON EN TRES GRUPOS: MICROPOROS, POROS DE TRANSICION Y MACROPOROS ÜUBIN LOS DEFINE DE LA SIGUIENTE FORMA:A).- MlCROPOROS,- SON POROS MUY PEQUEÑOS/ SU MEDIDA SE EN —

CUENTRA DE 18 A 20á CON UN VOLUMEN DE 0.15 ML/G . APRO­XIMADAMENTE.

b).- Poros de transición,- su medida se encuentra entre 20 a 500-1000 A ' SU VOLUMEN usualmente se encuentra de 0.02A 0,1 ML/g .

c ) , - Macroporos,- su medida se encuentra entre 5000 a 20 000£ su volumen entre 0,2 a 0,5 ml/g ,

La PRIMERA FUNCIÓN DE LOS POROS ES LA ADSORCIÓN/ atrapando - LAS IMPUREZAS y LA SEGUNDA FUNCIÓN ES DE QUE SIRVEN COMO UN- PASAJE EN LA ADSORCIÓN AL MICROPORO,Los MACROPOROS SALEN DIRECTAMENTE A LA SUPERFICIE EXTERIOR - DE LA PARTÍCULA MICRO-MACROPOROS CON POROS DE TRANSICIÓN, — LOS CUALES SON LLAMADOS DE TIPO ESTRUCTURAL MIXTO.LA SENSIBILIDAD PARA LA APLICACION DEL CARBON ACTIVADO DE--PENDE DE LAS DIFERENTES MEDIDAS DE LOS POROS : QUE SON FUN­CION DE LOS METODOS DE PREPARACION; LA INFORMACION ACEPCA E§_

- 38 -

TOS PARAMETROS ES DE FUNDAMENTAL IMPORTANCIA Y SE DEBEN DESA­RROLLAR METODOS PARA SU INVESTIGACION,

ESTRUCTURA QUIMICA,-LA PROPIEDAD DE ADSORCION DEL CARBON ACTIVADO NO SOLO ESTA DE­TERMINADO POR LA ESTRUCTURA DE LOS POROS, SINO QUE TAMBIEN DE LA FUERZA DE ADSORCION O DE VAN DER WAALS,EL CARBON ACTIVADO CONTIENE DOS TIPOS DE MEZCLAS, UNA DE ELLAS ESTA FORMADA POR ELEMENTOS QUIMICOS, EN PRIMER PLANO HIDROGENOY OXIGENO QUE RESULTAN DE UNA CARBONIZACION INCOMPLETA,OTRA MEZCLA CONSISTE DE CENIZAS, LAS CUALES SON UNA PARTE NO - ORGANICA DEL PRODUCTO, LAS CENIZAS AUMENTAN EN EL CARBON ACTI­VADO EN LA DEGRADACION DURANTE LA CARBONIZACION Y ACTIVACIONY ESTAS SE PUEDEN ELIMINAR CON ACIDO FLUORHIDRICO O CLORHIDRI­CO, EL OXIGENO Y EL HIDROGENO SON COMPONENTES ESCENCIALES PA­RA EL CARBON ACTIVADO CON BUENAS PROPIEDADES, Y LA SUPERFICIE DE DICHO MATERIAL PUEDE CONSIDERARSE COMO UN HIDROCARBONO MO­DIFICANDO LA SUPERFICIE DE ALGUNOS PUNTOS POR COMPUESTOS DE -- OXIGENO,PROPIEDADES,-EL CARBON ACTIVADO DE COKE, CARBON CRUDO, LIGNITA, MADERA, ETC. TIENEN PROPIEDADES ESPECIFICAS, DEPENDIENDO DEL MATERIAL DE ALL MENTACION Y EL MODO DE ACTIVACION COMO SE MENCIONA EN EL CAPITLL LO I. LAS PROPIEDADES ESTANDAR SON POR LO TANTO PROVECHOSAS EN CARBONES ESPECIFICOS PARA REPRESENTAR UNA TAREA ESPECIFICA,COMO UNA REGLA EL CARBON GRANULAR HECHO DE COKE DEL PETROLEO - CALCINADO TIENE LA MEDIDA MAS PEQUEÑA DE PORO, LA MAYOR AREA - DE SUPERFICIE Y LA DENSIDAD DE VOLUMEN MAS ALTA,

- 39 -

EL CARBON DE LIGNITA TIENE LA MEDIDA MAS ALTA DE PORO, LA MENORAREA DE SUPERFICIE Y LA DENSIDAD DE VOLUMEN MAS BAJA,EL CARBON BITUMINOSO TIENE UNA MEDIDA INTERMEDIA DE PORO, DE —AREA SUPERFICIAL Y UNA DENSIDAD DE VOLUMEN IGUAL QUE LA DEL CO­KE. A CONTINUACION SE DESCRIBEN, EN FORMA BREVE ALGUNAS DE LASPROPIEDADES MAS IMPORTANTES DEL CARBON ACTIVADO !- AREA DE SUPERFICIE TOTAL.- ESTA ES EL AREA DE SUPERFICIE DE - CARBON EXPRESADO EN METROS CUADRADOS POR GRAMO. EL CUAL PUEDE DETERMINARSE POR DIVERSOS METODOS,

- DENSIDAD DEL CARBON,- LA DENSIDAD APARENTE ES EL PESO EN GRA MOS DE UN MILILITRO DE CARBON EN AIRE (USUALMENTE EXPRESADO EN LIBRAS POR PIE CUBICO),

- DISTRIBUCION DEL TAMAÑO DE PARTICULA.- LOS RANGOS DE LA MEDI DA DE PARTICULA COMUNMENTE FABRICADOS DE CARBON ACTIVADO GRA NULAR ES EXPRESADO EN MEDIDA U.S. DE TAMIZ Y SE INCLUYEN LASSIGUIENTES MEDIDAS : 8x16, 8x30, 10x30, 12x40 Y 20x40.

- CAPACIDAD ADSORTIVA.- LA CAPACIDAD ADSORTIVA MAS IMPORTANTE DEL CARBON ACTIVADO ES LA DE REMOVER LOS CONSTITUYENTES CRI­TICOS O IMPUREZAS COMO SON EL COLOR, -SABOR, OLOR, ETC,DEBEN CONSIDERARSE VARIAS PRUEBAS PARA OBTENER LAS CAPACIDA­DES ADSORTIVAS PARA CADA CARBON ACTIVADO BAJO CONDICIONES ES PECIFICAS, ALGUNO DE LOS METODOS A UTILIZAR SON : EL NO. DE IODO, INDICE DE MELAZA, NO. DE FENOL O AZUL DE METILENO.

LOS OBJETIVOS QUE SE PRETENDEN AL SELECCIONAR EL CARBON SON :- TENDRA LA CAPACIDAD DE ADSORCION PARA EL EFLUENTE REQUERIDO.- ASEGURAR LAS PERDIDAS MINIMAS DE MATERIAL OCURRIDAS DURANTE EL TRANSPORTE DEL CARBON.

- 40 -

PRESENTAR BUENAS CARACTERISTICAS HIDRAULICAS RESPECTO A LA MI­NIMA CAIDA DE PRESION.OBTENER LA MAYOR EFECTIVIDAD PARA REALIZAR LA TAREA PRESCRITA.

C A P I T U L O II

CARACTERIZACION DE CARBONES ACTIVADOS,

DETERMINACION DE í2.1 HUMEDAD.2.2 PH2.3 INDICE DE MELAZA2.4 INDICE DE NO, DE IODO2.5 AZUL DE METILENO2.6 1 DE CENIZAS2.7 A DE SOLUBLES2.8 CLORUROS2.9 GRANULOMETRIA 2.10DENSIDAD APARENTE

~ 42 -

Método de la Termobalanza:ESTE METODO ES RAPIDO, SE EMPLEAN SOLO DE 3 A 5 MINUTOS PARA SU DETERMINACION, PERO EL PORCENTAJE OBTENIDO DEL VALOR DE HUMEDAD TIENDE A SER MAS ALTO QUE EL PORCENTAJE DE HUMEDAD OBTENIDO POR OTRO METODO O POR EL METODO DEL TOLUENO,ESTE METODO SE UTILIZA PRINCIPALMENTE CON EL PROPOSITO DE CONTRO. LAR EL PROCESO.Procedimiento:

Conectar el circuito de la termobalanza, asi comoLA LAMPARA DE CALOR, LA CUAL SE REDUCE POR DECRECIMIENTO DEL - VOLTAJE, LO QUE ES NECESARIO, PARA EVITAR LA DESCOMPOSICION DE LA MUESTRA.SI EL CALOR ES EXCESIVO PROVOCA LA EXPULSION DE MATERIAS VOLA­TILES, ADEMAS DE LA HUMEDAD, PERO LOS RESULTADOS SON ERRONEOS Y GENERALMENTE PRODUCEN SMOG,SI ES MAS IMPORTANTE LA EXACTITUD DE ESTA DETERMINACION QUE LA RAPIDEZ DE LA DETERMINACION, ES NECESARIO REALIZAR UNA CURVA - DE TIEMPO CONTRA PORCIENTO DE HUMEDAD Y DEBERA ESTABLECERSE Y COMPARARSE CON UNA MUESTRA DE HUMEDAD CONOCIDA, LA CUAL SE DE­TERMINA POR EL METODO DE HUMEDAD OFICIAL PARA CADA TIPO DIFE­RENTE DE PRODUCTO O MATERIA PRIMA,

2 , 1 HUMEDAD.

- 43 -

2 . 2 p H ( p o t e n c i a l d e h i d p o ^ e n o ) ,

UNA DE LAS CARACTERISTICAS MAS IMPORTANTES DE LOS CARBONES ES - EL PH, YA QUE DE ELLO DEPENDE EL TIPO DE CARBON A UTILIZAR PARA LA PURIFICACION DE ALGUNA SUSTANCIA EN ESPECIAL,EL PH ES EL LOGARITMO DE BASE DIEZ, DE LA INVERSA DE LA CONCEN­TRACION DE IONES HIDROGENO DE UNA SOLUCION.Procedimiento :1,- DETERMINAR EL PORCENTAJE DE HUMEDAD DE LAS MUESTRAS A ANAL1

ZAR.2,- PESAR 2.0 GR. DE CARBON REFERIDOS EN BASE SECA EN UNA CAPSLL

LA DE PORCELANA PREVIAMENTE TARADA,CUANDO SE TRATA DE CARBON GRANULAR DEBE MOLERSE DESPUES DE DETERMINAR LA HUMEDAD Y ANTES DE PESAR PARA DETERMINAR EL - PH, EL TAMAÑO DE PARTICULA DEBE SER IGUAL AL DEL CARBON - PULVERIZADO,

3,- TRANSFERIR EL CARBON A UN MATRAZ ERLENMEYER DE 250 ML , Y - AÑADIR 100 ML, DE AGUA DESTILADA,

4,- SE CALIENTA EN EL MECHERO HASTA EBULLICION Y MANTENIDOS EL MATRAZ A REFLUJO, SE DEJA ASI DURANTE 2 MINUTOS CONTADOS APARTIR DE QUE CONDENSA LA PRIMERA GOTA,

5,- SE FILTRA A GRAVEDAD UTILIZANDO PAPEL FILTRO DE PORO MEDIOY SE DEJA ENFRIAR A TEMPERATURA AMBIENTE,

6,- LEER LA LECTURA EN EL POTENCIOMETRO,

- 44 -

ESTA DETERMINACION SE UTILIZA PARA MOSTRAR SI UN CARBON ES ACTJL VADO Y SI TIENE CAPACIDAD PARA ADSORBER SUSTANCIAS DE ALTO PE­SO MOLECULAR. DICHO CARBON GENRALMENTE TIENE POROS TRANSITORIOS EN UN RANGO DE 20 A 500 Á.EL INDICE DE MELAZA O DE DECOLORACION ES LA RELACION DE LOS VA­LORES DE ADSORBANCIA DE SOLUCIONES DE AZUCAR CRUDO, DECOLORADAS CON LA MUESTRA DE CARBON Y CON UN CARBON PATRON.EL CARBON PATRON ES AQUEL CUYO VALOR DE ADSORBANCIA SIRVE PARA RELACIONAR LOS VALORES DE ADSORBANCIA DE LAS DEMAS MUESTRAS DE CARBON A LAS MISMAS CONDICIONES DE SOLUCION Y EQUIPO A MEDIR,EN EL CASO PARTICULAR DE ESTE TRABAJO, EL CARBON PATRON A UTI­LIZAR ES EL CARBON MINERAL, EL CUAL TIENE UN 100 1 DE DECOLORA. CION .PARA REALIZAR ESTA DETERMINACION SE REQUIERE DE UNA SOLUCION - DE AZUCAR CRUDO O MASCABADO, LA CUAL SE PREPARA DE LA SIGUIEN­TE MANERA :1,- POR CADA MUESTRA DE CARBON ACTIVADO, MEDIR 50 ML. DE AGUA

ANEXANDO LA MUESTRA PATRON.2,- POR CADA MUESTRA SE PESAN 8.0 GR, DE AZUCAR CRUDO O MASCA­

BADO ,3,- SE DISUELVE EN UN VASO DE PRECIPITADOS DE 1000 ML,4, - SE PONE AL FUEGO Y SE CALIENTA HASTA QUE LA TEMPERATURA —

LLEGUE A 80 °C (LA TEMPERATURA NO DEBE EXCEDER DE LOS 80 °C YA QUE LA SOLUCION SE CARAMELIZA),

5,- SE FILTRA A VACIO EN UN EMBUDO BUCHNER UTILIZANDO PAPEL - FILTRO WHATTMAN DEL NO, 1, ESTO ES PARA ELIMINAR LAS BASU­RAS DEL MASCABADO,

2 , 3 INDICE DE MELAZA.

- 45 -

6.- SE DEJA ENFRIAR A TEMPERATURA AMBIENTE Y SE AJUSTA SU pH A 7.0 £ 0,3 CON SOLUCION 0,1 N DE HIDROXIDO DE SODIO,

7.- SE TOMA LA LECTURA EN EL FOTOCOLORIMETRO, EL CUAL ANTERIOR­MENTE YA SE HABIA AJUSTADO A CERO CON AGUA DESTILADA,LA LECTURA DEBE ENCONTRARSE ENTRE 475 A 500 UNIDADES KLETT- SUMMERSON, UTILIZANDO FILTRO VERDE,

Procedimiento:1,- DETERMINAR EL PORC1ENTO DE HUMEDAD DE CADA UNA DE LAS MUES­

TRAS ,2,- PESAR 0,46 GR, DE CADA MUESTRA DE CARBON EN BASE SECA, UTI­

LIZANDO UNA CHAROLA DE ALUMINIO PREVIAMENTE TARADA,3,- TRANSFERIR LAS MUESTRAS DE CARBON EN VASOS DE PRECIPITADOS

DE 200 ML. Y CON UNA PIPETA VOLUMETRICA COLOCAR 50 ML. DE - SOLUCION DE AZUCAR MASCABADO Y AGITAR HASTA QUE EL CARBON - ESTE COMPLETAMENTE HUMEDO,

4,- PONER LOS VASOS DE PRECIPITADOS SOBRE UNA FUENTE DE CALOR Y CALENTAR HASTA EBULLICION Y DEJAR HERVIR POR 30 SEGUNDOS,

5,- INMEDIATAMENTE FILTRAR LAS MUESTRAS MEDIANTE VACIO A TRAVES DE UN EMBUDO BUCHNER Y PAPEL FILTRO WHATTMAN No, 5 DESECHAN DO LOS PRIMEROS 20 ML. Y RECOLECTAR EL RESTANTE Y DEJAR EN­FRIAR A TEMPERATURA AMBIENTE.

6,- MEDIR LA ADSORBANCIA DE LOS FILTRADOS EN EL FOTOCOLORIMETRO KLETT-SUMMERSON A UNA LONGITUD DE ONDA DE 475 A 500 UNIDA­DES KlETT-SuMMERSON USANDO AGUA COMO BLANCO Y FILTRO VERDE,

Cálculos :%OFCQI ORACION -, LECTURA MUESTRA X 100 LECTURA MELAZA

Indice decoloracion (Re) _ %decoloracion patrónDECOLORACION MUESTRA- 46 -

ESTE METODO SE USA PARA MOSTRAR SI UN CARBON ES ACTIVADO, Y -TIENE LA CAPACIDAD PARA ADSORBER SUSTANCIAS DE BAJO PESO MOLECULAR; MIDE LOS MICROPOROS TENIENDO UN RADIO EFECTIVO MENOR -QUE 20 Á, ESTE METODO ES EL MAS GENERALMENTE USADO.el No. de Iodo se define como los miligramos de iodo adsorbi­dos POR GRAMO DE CARBON CUANDO LA CONCENTRACION RESIDUAL DELFILTRADO ES DE 0.02N.Procedimiento :1.- Sí SE TRATA DE CARBON GRANULAR, SE DEBERA MOLER HASTA QUE

EL CARBON PASE POR MALLA 325.2.- DETERMINAR EL PORCENTAJE DE HUMEDAD DE LAS MUESTRAS A ANA

LIZAR,3.- PESAR LA CANTIDAD ADECUADA DE CARBON SIGUIENDO INDICACIO­

NES DE LA TABLA No. 7,4.- TRANSFERIR EL CARBON A UN MATRAZ ERLENMEYER DE 250 ML.5.- AGREGAR EN EL MATRAZ 10 ML. DE ACIDO CLORHIDRICO AL 5 % ~

EN PESO (CON PIPETA VOLUMETRICA).6.- AGITAR HASTA HUMEDECER EL CARBON Y CALENTAR HASTA EBULLI­

CION MANTENIENDOLA EN ESTA FORMA DURANTE 30 SEGUNDOS EXAC TOS, DEJAR ENFRIAR A TEMPERATURA AMBIENTE.

7.- AGREGAR 50 ML, DE SOLUCION DE IODO 0,1 N CON UNA PIPETA - VOLUMETRICA,

8.- TAPAR EL MATRAZ Y AGITAR VIGOROSAMENTE DURANTE 30 SEGUN­DOS DESPUES DE LOS CUALES SE FILTRA POR GRAVEDAD USANDO - PAPEL FILTRO DE PORO MEDIO.

9.- TIRAR LOS PRIMEROS 15 ML. DEL FILTRADO, RECOLECTAR EL RES TO,

2 . 4 INDICE DE NO. DE IODO.

- 47 -

T A B L A N O , 7 .

ESTA TABLA INDICA LA CANTIDAD DE CARBON A UTILIZAR DEPENDIEN­DO DEL VALOR ESTIMADO PARA EL No. DE IODO DE CADA MUESTRA, RELACION DE NO. DE IODO ESTIMADO Y PESO EN GRAMOS DE CARBON,

No. Iodo estimado Peso carbón en gr,300 - 350 1.5350 - 400 1.3400 - 450 1.15450 - 520 1.0520 - 600 0.85600 - 680 0.75680 - 780 0.65780 - 880 0.58880 - 980 0.52980 - 1100 0.461100 - 1250 0.41

- 48 -

10.- AGITAR EL FILTRADO Y TOMAR CON UNA PIPETA VOLUMETRICA DE - 25 ML, Y TRANSFERIRLOS A UN MATRAZ O VASO DE PRECIPITADOS.

11.- TITULAR CON TIOSULFATO DE SODIO 0,1 N HASTA QUE LA SOLU­CION TENGA UN COLOR AMARILLO CLARO.

12.- AGREGAR APROXIMADAMENTE 2.0 ML. DE INDICADOR DE ALMIDON, - LA SOLUCION TOMARA UN COLOR NEGRUSCO.

13.- CONTINUAR CON LA TITULACION GOTA A GOTA HASTA QUE UNA GO­TA PROVOQUE LA SOLUCION SE TOME DE COLOR TRANSPARENTE.

14.- TOMAR LA LECTURA DE LOS MILILITROS GASTADOS,15.- CORRER UN BLANCO DE LA SIGUIENTE FORMA : PIPETEAR 25 ML,-

DE SOLUCION DE IODO TITULAR CON TIOSULFATO DE SODIO 0.1N Y ANOTAR LOS MILILITROS GASTADOS,

Cálculos:No. Iodo _ normalidad tiosulf x ml. gastados bco.

A= 6346.5 x normalidad iodoB= 304.632 x normalidad tiosulf, x ml.gast, muestra

CRES _ ml. gastados muestra, X normalidad tiosulf.

No. Iodo _

Do n d e :

P.- peso en gramos de muestra en base seca.CRES,- ES LA CONCENTRACION DEL FILTRADO O RESIDUAL D,- FACTOR DE CORRECCION QUE DEPENDE DE CRES Y SE LEE

' tí •

- 49 -

Notas :1,- EL NUMERO DE IODO DEPENDE DE LA CONCENTRACION FINAL DEL

FILTRADO, POR LO TANTO SI NO ESTA DENTRO DEL RANGO 0,014 - 0,026 N, SE DEBERA REPETIR LA DETERMINACION,SI LA CRES ES MAYOR DE 0,026 N SE DEBERA PESAR MAS CAR­BON Y SI ES MENOR DE 0,014 N SE DEBERA USAR MENOR CAR­BON (GUIARSE CON LA TABLA No, 1),

2,- ES IMPORTANTE MANTENER TAPADO EL FRASCO DE LA SOLUCION DE IODO MIENTRAS NO SE ESTE UTILIZANDO,

3,- ESTE PROCEDIMIENTO SUSTITUYE AL DGN, DEBIDO A QUE ESTE ULTIMO NO CONSIDERA LA CONCENTRACION RESIDUAL Y POR LO TANTO LOS RESULTADOS NO PUEDEN COMPARARSE ENTRE SI , LO QUE LO HACE MUY POCO UTIL,

4,- PARA SABER LA CANTIDAD DE CARBON HUMEDO A PESAR, USAR LA SIGUIENTE FORMULA :GR, CARBON HUMEDO GR. CARBON BASE SECA— TI.D - H) -----—

GR. CARBON HUMEDO _ GR, CARBON BASE SECA X 100' ( 1 0 0 - 1 H)Donde H . % humedadW

- 50 -

T A B L A N O , 8 ,

DETERMINACION DEL FACTOR DE CORRECCION D EN FUNCION DE CRES.

CRES D0,0140 1.006350.0141 1.0620.0142 1.06050,0143 1.05850.0144 1.0570.0145 1,0560.0146 1,05450.0147 1.05350.0148 1.05250.0149 1.05150.0150 1.050.0151 1.0490.0152 1.0480.0153 1.0470.0154 1,0460.0155 1.0450.0156 1.0440.0157 1.0430.0158 1.0420.0159 1.0410.0160 1.040.0161 1.0390.0162 1.0380.0163 1.0370,0164 1.0360.0165 1.0350.0166 1.0340.0167 1.033

CRES D0,0168 1.0320.0169 1.0310,0170 1.030,0171 1.0290,0172 1.0280.0173 1.0270.0174 1.0260.0175 1.0250.0176 1.0240.0177 1.0230.0178 1.0220,0179 1.0210.0180 1.020.0181 1.0190,0182 1.0180,0183 1.0170,0184 1.0160,0185 1.0150.0186 1,0140.0187 1.0130.0188 1.0120.0189 1.0110,0190 1.0100.0191 1.0090.0192 1.0080.0193 1.0070.0194 1.0060,0195 1.005

- 51 -

TABLA NO, 8,

CONTINUACION.

CRES D0,0196 1.0040.0197 1.0030.0198 1.0020.0199 1.0010,0200 1.0000.0201 0.9990.0202 0.9980.0203 0.9970,0204 0,9960.0205 0.9950,0206 0,9940.0207 0.9930,0208 0.9920.0209 0.9910.0210 0.9900.0211 0.98950,0212 0.98850,0213 0.98750.0214 0.98650,0215 0,98550.0216 0.9850,0217 0,9840.0218 0,9830,0219 0,98250,0220 0,9820,0221 0.98150,0222 0,9810,0223 0.98

CRES D

0.0224 0.9790,0225 0,97850.0226 0.9780,0227 0.97750,0228 0,9770,0229 0,97650,0230 0,9760,0231 0.97550,0232 0.97450.0233 n ,9740.0234 0,97350.0236 0,97250,0237 0,9720,0238 0,97150,0239 0,97050.0240 0.9700.0241 0.96950,0242 0.9690,0243 0.96850,0244 0,9680.0245 0.96750,0246 0,9670,0247 0.96650,0248 0.9660.0249 0,96550,0250 0,9650,0251 0.9640,0252 0,9535

- 52 -

CONTINUACION,

TABLA NO. 8,

CRES D0.02530.02540.02550.02560.02570,02580,02590,0260

0.9630.96250.9620.96150.9610,96050,960.96

PREPARACION DE SOLUCION DE IODO 0.1 N,1.- PESAR 12.7 GR, DE IODO Y 19,1 GR, DE IODURO DE POTASIO,2.- EN UN POCO DE AGUA DESTILADA Y HERVIDA DISOLVER EL IODU­

RO DE POTASIO.3.- AGREGAR POCO A POCO EL IODO CONFORME SE VAVA DISOLVIENDO,4.- CONTINUAR AGITANDO PARA QUE EL IODO SE DISUELVA TOTALMEN­

TE .5.- TRANSFERIR A UN MATRAZ AFORADO DE 1.0 LT. Y ENJUAGAR EL -

VASO CON AGUA DESTILADA.6.- AFORAR CON AGUA DESTILADA Y HERVIDA.LA SOLUCION DEBERA PROTEGERSE DE LA LUZ Y DEBERA MANTENERSE — BIEN TAPADA,ESTA SOLUCION NO ES NECESARIO VALORARLA, YA QUE AL UTILIZARLA SE CORRE UN BLANCO PARA CHECAR SU VALORACION,

- 53 -

ESTA DETERMINACION NOS INDICA SI UN CARBON A SIDO ACTIVADO, TIENE LA CAPACIDAD PARA ADSORBER SUSTANCIAS DE BAJO PESO MO LECULAR. ESTE METODO ES UN POCO SIMILAR AL METODO DEL No, DEIodo.ESTA DETERMINACION SE BASA EN LA CUANTIFICACION DEL AZUL DE METI LEÑO ADSORBIDO POR EL CARBON DETERMINANDO EL EXCESO DE - AZUL DE METILENO DE UNA SOLUCION POR MEDIO DE UN FOTOCOLORI- METRO.Procedimiento :1.- DISOLVER 1.2 G . DE AZUL DE METILENO EN 100 ML. DE ACIDO

ACETICO DILUIDO (1:1) Y DILUIR A 1,0 LT. CON AGUA DESTI­LADA, EN UN MATRAZ AFORADO. SE MARCA ESTA SOLUCION COMO" S

2.- DETERMINAR EL l HUMEDAD DEL CARBON A ANALIZAR,3.- PESAR 0.1 G . DE MUESTRA DE CARBON REFERIDO EN BASE SECA

EMPLEANDO UNA CAPSULA DE ALUMINIO PREVIAMENTE TARADA. TRANSFERIR A UN FRASCO DE TAPON ESMERILADO Y AÑADIR 25 - ML, DE SOLUCION " S " DE AZUL DE METILENO, O EN CASO DE NO SER SUFICIENTE, SE HARA UNA PRUEBA PARA DETERMINAR EL VOLUMEN A USAR. AGITAR LA MEZCLA DURANTE 30 MINUTOS, CON AGITADOR MECANICO Y DEJAR REPOSAR 5 MINUTOS, FILTRAR DE­SECHANDO LOS PRIMEROS 5,0 ML, AL FILTRADO QUE LO LLAMA­REMOS " T ",

4.- DILUIR LAS SOLUCIONES "S" Y” T" DEL MODO SIGUIENTE: VERTER 10 ML, DE CADA SOLUCION EN MATRACES AFORADOS DE - 100 ML, AÑADIR 5,0 ML, DE ACIDO ACETICO DILUIDO (1:1) A CADA RECIPIENTE Y AFORAR CON AGUA,

2 ,5 AZUL DE METI LEÑO.

- 54 -

MEZCLAR CADA UNO DE ESTOS COMPONENTES Y LLAMAR A LAS SO­LUCIONES RESPECTIVAMENTE S| Y T .

5,- PIPETEAR 10 ML. DE CADA UNA DE LAS SOLUCIONES Sj Y Tj A MATRACES AFORADOS DE IQOmL. Y AFORAR CON AGUA DESTILADA. AGITAR Y MARCAR LAS SOLUCIONES $ 2 Y T2 .

6,- PREPARAR LAS SIGUIENTES SOLUCIONES STANDAR : COLOCAR EN LOS TUBOS DE ENSAYE :

A) 0.0 ML.B) 2.0 ML,C) 5,0 ML.D) 10,0 ML,E) 15,0 ML, f) 30,0 ML,

DE SOLUCION S2 EN LOS TUBOS DE ENSAYE, LLEVAR CADA UNO A 30 ML, CON AGUA DESTILADA Y AGITAR PARA MEZCLAR,

7,- TRAZAR UNA CURVA DE CALIBRACION ESPECIFICA PARA EL APARA.TO (FOTOCOLORIMETRO),

8,- HACER LAS LECTURAS DE LAS SOLUCIONES T2 EN EL FOTOCOLO- RIMETRO EMPLEANDO UNA LONGITUD DE ONDA ENTRE 610 Y 660 - UNIDADES KLETT-SUMMERSON UTILIZANDO FILTRO ROJO, DESPUES DE HACER LOS AJUSTES NECESARIOS EMPLEANDO OTRO TUBO CON AGUA COMO TESTIGO '(AJUSTE A CERO) ,

9,- LOCALIZAR EN LA GRAFICA LA DENSIDAD OPTICA ENCONTRADA Y - LEER EN EL OTRO EJE LOS GRAMOS DE AZUL DE METILENO ADSOR­BIDOS POR 100 GR. DE CARBON EN BASE SECA.

- 55 -

2,6 1 DE CENIZAS,ESTE METODO NOS DA LA CANTIDAD DE CENIZAS EN PORCIENTO QUE SE -ENCUENTRAN EN UN CARBON ACTIVADO, EN DONDE ENTRE MAS BAJO SEA -SU VALOR, TENDRA MAS ACEPTACION EN SU EMPLEO PARA LA INDUSTRIAALIMENTICIA Y FARMACEUTICA,Procedimiento:1,- CALENTAR LA MUFLA A 750 °C,2,- LOS CRISOLES A USAR DEBEN ESTAR BIEN LIMPIOS Y SECOS,3,- COLOCAR LOS CRISOLES EN LA MUFLA DE 30 A 60 MINUTOS PARA -

QUE EL CRISOL TENGA UN PESO CONSTANTE (ESTE TIEMPO ES SUFLCIENTE PARA QUE LOS CRISOLES PIERDAN TODA LA HUMEDAD CONTE.NIDA).

L\,~ SACAR LOS CRISOLES DE LA MUFLA Y COLOCARLOS EN LA ESTUFA A UNA TEMPERATURA DE 30 °C APROXIMADAMENTE OR 30 MINUTOS,

5,- PASAR LOS CRISOLES AL DESECADOR PARA QUE SE ENFRIEN Y DES­PUES SE PESAN,

6,- SE TOMA LA MUESTRA A ANALIZAR, PESANDOSE 1,0 GR, DE MUES­TRA EN BASE SECA,

7,- SE COLOCAN A UNA TEMPERATURA DE 250 A 300 °C ANTES DE CAL­CINAR DURANTE UNA HORA PARA EVITAR QUE ESTE SE PRECIPITE - HACIA AFUERA DEL CRISOL,

8,- DESPUES PASAR A LA MUFLA PREVIAMENTE CALENTADA A 750°C DU­RANTE CUATRO Y MEDIA HORAS A CINCO HORAS,

9,- PASAR DESPUES A LA ESTUFA CON EL OBJETO DE ENFRIARLOS UN - POCO Y EVITAR QUE SE ROMPAN,

10,-PASARLOS AL DESECADOR DONDE SE DEJAN ENFRIAR BIEN Y POR UL TIMO PESARLOS,

- 56 -

% Cenizas = peso cenizas xlOOPESO MUESTRA

Para corrección por humedad:

1 Cenizas = peso cenizas / peso muestra (100 - % Humedad)

Cá l c u l o s :

x 100

- 57 -

ESTA DETERMINACION NOS PROPORCIONA EL PORCIENTO DE SALES SOLU­BLES EN AGUA/ COMO SON : OXIDO DE FIERRO, OXIDO DE MAGNESIO, - OXIDO DE CALCIO, ETC,EL VALOR DE ESTE DETERMINACION, ENTRE MENOR SEA, MEJOR PARA LA APLICACION EN LA INDUSTRIA QUIMICA, ALIMENTICIA Y FARMACEUTICA,

Procedimiento :1,- PESAR 1.0 GR, DE CARBON EN BASE SECA,2,- PONER EL CARBON EN UN MATRAZ DE 250 ML,3,- AGREGAR 50 ML, DE AGUA DESTILADA Y PONER A HERVIR DURANTE -

15 MINUTOS,4,- DESPUES DE HERVIR, DEJAR NFRIAR A TEMPERATURA AMBIENTE Y --

AFORAR A 100 ML,5,- FILTRAR A GRAVEDAD Y DEL FILTRADO TOMAR 50 ML, Y TRANSFERIR

A UN VASO DE PRECIPITADOS,6,- PASAR A LA ESTUFA Y DEJAR EVAPORAR COMPLETAMENTE,7,- PESAR EL VASO DE PRECIPITADOS CON SOLUBLES, DESPUES DE HA­

BERLOS DEJADO ENFRIAR EN EL DESECADOR.Cálculos :

% Solubles = gr. de residuoPESO MUESTRA X ^0

2 ,7 7 DE SOLUBLES,

UNA DETERMINADA CANTIDAD DE CARBON ACTIVADO EN VOLUMEN DADO DE AGUA SE LLEVA A EBULLICION, SE FILTRA Y SE DETERMINA VOLUMETRI­CAMENTE LOS IONES CLORURO UTILIZANDO UNA SOLUCION DE NITRATO DEplata ( Método Mohr),

Procedimiento :1,- TOMAR UNA MUESTRA DE 5.0 GR, APROXIMADAMENTE DE CARBON AC­

TIVADO Y MOLERLA HASTA QUE TENGA UNA MALLA DE 325,2,- DETERMINAR SU 1 DE HUMEDAD.3,- COLOCAR 2.5 GR, DE CARBON ACTIVADO EN BASE SECA, EN UN MA­

TRAZ ERLENMEYER DE 250 ML,, AGREGANDO 200 ML, DE AGUA DES­TILADA,

4,- CALENTAR Y MANTENER A EBULLICION DURANTE 15 MINUTOS.5,- FILTRAR A VACIO Y EN CALIENTE CON PAPEL FILTRO WHATMAN DEL

No. 5.6,- DETERMINAR EL PH Y AJUSTAR CON HIDROXIDO DE SODIO O ACIDO

CLORHIDRICO 0.01 N SI ES NECESARIO PARA TENER UN pH ENTRE7.0 Y 10,0 ,

7,- COMPLETAR A 200 ML, CON AGUA DESTILADA,8,- TOMAR UNA ALICUOTA DE 10 ML, Y COLOCARLA EN UN MATRAZ ER­

LENMEYER DE 250 ML.; ADICIONAR APROXIMADAMENTE 50 ML, DE AGUA DESTILADA,

9,- AGREGAR APROXIMADAMENTE 5 GOTAS DE SOLUCION DE CROMATO DE POTASIO ,

10,-TITULAR CON SOLUCION DE NITRATO DE PLATA HASTA QUE SE PRO DUZCA UN COLOR ROJIZO QUE ES INDICADOR DEL PUNTO FINAL,

2,8 CLORUROS,

-59 -

Cá l c u l o s

ppm Cloruros volum,AgNO x Norma,AgNO x 35,5 x 1000VOLUM, DE MUESTRA

ppm Cloruros = volum, AGNO3 x 0,05 x 35,5 x 100010

Volum, AGNO3 ,- es el volumen gastado de solucion de A.GNO3

- 60 -

ES LA PREPARACION Y CUANTIFICACION DE LAS FRACCIONES DE LA -MUESTRA RETENIDAS ENTRE LAS MALLAS CONSIDERADAS,SE BASA EN LA MEDIDA DEL PESO DE LAS FRACCIONES DE MUESTRA -DE CARBON ACTIVADO PREVIAMENTE SEPARADOS,Procedimiento :1," PESAR DE 20 A 30 GR, DE CARBON EN LA CAPSULA DE PORCELANA,2,- COLOCAR EN EL CLASIFICADOR LAS MALLAS NECESARIAS/ DE MAYOR

A MENOR ABERTURA DE ARRIBA HACIA ABAJO, ASI COMO LA TAPA - DEL FONDO, (VER DIBUJO),

3,- COLOCAR LA MUESTRA EN LA MALLA SUPERIOR DEL CLASIFICADOR Y TRABAJAR LOS SIGUIENTES TIEMPOS : PARA CARBON GRANULAR 10 MINUTOS, PARA CARBON PULVERIZADO 20 MINUTOS,

4,- DESPUES DE TERMINAR EL CICLO DE OPERACION, TRANSFERIR EL - CARBON DE LAS DISTINTAS MALLAS Y FONDO, A LAS CAPSULAS DE PORCELANA,

5,- PESAR CON EXACTITUD DE 0,1 GR,6,- LOS RESULTADOS SE PUEDEN REPORTAR COMO % RETENIDO Y EN CA­

DA UNA DE LAS CHAROLAS MEDIANTE LA FORMULA SIGUIENTE IAn = Bn X 100

CDonde :

An,- ES EL % DE CARBON RETENIDO EN LA MALLA QUE SE TRATE,Bn,- PESO DE CARBON RETENIDO EN LA MALLA QUE SE TRATE,C ,- PESO DE LA MUESTRA,

2 ,9 GRANULOMETPIA,

- 61 -

PARA CARBON PULVERIZADO! MALLA 100MALLA 200 MALLA 325CHAROLA

PARA CARBON GRANULAR;

VEGETAL 10 X 35 VEGETAL 14 X 35 MINERAL 12 X~40

LAS MALLAS A UTIL IZAR SON LAS S IGUIENTES :

MALLA 6 MALLA 12 MALLA 8MALLA 8 MALLA 14 MALLA 12MALLA 12 MALLA 16 MALLA 16MALLA 16 MALLA 20 MALLA 20MALLA 20 MALLA 30 MALLA 30MALLA 30 MALLA 40 MALLA 40MALLA 40 CHAROLA CHAROLACHAROLA

A CONTINUACION SE MUESTRAN LAS TABLAS g Y 10 LAS CUALES SON RE­FERENCIAS DE LA DESIGNACION, DIMENSIONES Y TOLERANCIAS PARA CA­DA UNA DE LAS MALLAS,

- 62 -

TABLA NO, 9 ,

EOUIVALENCIA DAPA CRIBAS U. S .

S E R I E F I N A ,

D.G.N , ABERTURA EN MM,

DIAMETRO DEL ALAMBRE MM,

PROMEDIO DE LAS ABE

U.S.

1 M 5,66 1.68 3 NO . 3.52 M 3,36 1.23 3 NO , 63 M 2,0 0.90 3 NO , 104 M 1,68 0.810 3 NO. 125 M 1,19 0,65 3 NO . 166 M 1,0 0.58 5 NO . 188 M 0,733 0.46 5 NO . -10 M 0,612 0.40 5 NO. 3011 M 0.566 0.376 5 NO. -12 M 0,498 0.312 5 NO. 3514 M 0.412 0.285 5 NO, 4016 M 0,386 0.256 5 NO. 4520 M 0,29 0.215 5 NO . 5024 m 0.25 0.180 5 NO . 6030 m 0.21 0.152 5 NO. 7040 m 0.149 0.110 6 NO . 10050 m 0.125 0,091 6 NO , 12060 m 0.105 0,076 6 NO . 14070 m 0,088 0,064 6 NO. 17080 m 0,075 0,056 7 NO . 200100 M 0,068 0.044 7 NO . 230110 M 0.052 0,0371 7 NO . 270130 m 0,044 0,0310 7 NO. 325

i 155 m 0,037 0.025 7 NO . 400

- 63 -

TABLA NO, 10

EQUIVALENCIA PAPA CRIBAS U . S .

•SERIE GRUESA,

D . G . N . ABERTURA EN MM.

DIAMETRO DEL ALAMBRE MM.

PROMEDIO DE LAS ABERTU.

U . S .

108 107,6 6,4 3 n o , 4.24102 101.6 6,3 3 NO, 4

90 90,5 6,08 3 n o , 3,5

76 76.1 5.8 3 NO, 364 64,0 5,5 3 n o , 2 .554 53.8 5.15 3 n o , 2.1251 50.8 5,05 3 n o , 2,045 45.3 4.85 3 n o , 1 3/438 38,1 4,59 3 NO, 1 1/232 32,0 4,23 3 no. 1 1/427 26,9 3,9 3 n o , 1.0625 25,4 3,8 3 NO, 1,023 22.6 3.5 3 n o . 7/819 19,0 3.3 3 NO. 3/416 16.0 3,0 3 no. 5/813 13.5 3,0 3 n o , 0,5312 12,7 2,67 3 NO, 1/211 11.2 2,45 3 n o , 7/169 9,51 2,27 3 n o . 3/88 8 . 0 2,07 3 n o . 5/167 6.73 1,87 3 n o , 0.2656

i--------6.35 1,82 3 no. 1/4

- 64 -

2.10 DENSIDAD APARENTE,

COMO SU NOMBRE LO INDICA/ ES EL VOLUMEN QUE OCUPA UNA CIERTA -

CANTIDAD DE CARBON EN AIRE/ Y GENERALMENTE EXPREZADO EN GRAMOS

POR CENTIMETRO CUB ICO.

Pr o c e d i m i e n t o :

1.- SE PESAN 5.0 GR. DE CARBON ACTIVADO.

2 .- SE COLOCAN EN UN VIBRADOR/ EL CUAL D IR IG E AL CARBON A C T I ­

VADO A UNA PROBETA DE 50 ML . (VER D IBUJO) .

3 .- CUANDO TODO EL CARBON ACTIVADO ESTA EN LA PROBETA, SE TO ­

MA LA LECTURA DEL VOLUMEN OCUPADO.

4 .- ESTA OPERACION SE REP ITE DOS VECES MAS, CON LA F INALIDAD

DE TENER UN VALOR MAS CONFIABLE , TOMANDO EL PROMEDIO DEL

VOLUMEN OCUPADO.

Cá l c u l o s :

De n s i d a d Ap a r e n t e = gramos de m u e s t r a_______PROMEDIO VOLUMEN OCUPADO

- £5 -

C A P I T U L O I I I ,

DETERMINACION DE LAS ISOTERMAS DE ADSORCION,

3.1 FUNDAMENTOS TEORICOS DE LAS ISOTERMAS.

3 .1 .1 DEF IN IC ION DE FENOMENO DE ADSORCION.

3 .1 .2 TIROS DE ADSORCION.

3 .1 .3 FACTORES F IS ICOQU IM ICOS QUE DETERMINAN

LA CAPACIDAD DE ADSORCION,

3.2 ISOTERMAS DE ADSORCION,

3 .2 .1 SELECCION DE LAS CONDICIONES PARA LA DE

TERMINACION DE LAS ISOTERMAS.

3 .2 .2 VARIABLES DE OPERACION ni jE DETERMINAN -

LA CAPACIDAD DE ADSORCION,

3 .2 .3 ELABORACION DE LAS ISOTERMAS.

- 66 -

3.1 FUNDAMENTOS TEORICOS DE LAS ISOTERMAS,

3 .1 .1 D E F IN I C ION DEL FENOMENO DE ADSORC ION .-

SE REFIERE ESTRICTAMENTE

A LA EX ISTENC IA DE UNA CONCENTRACION MAS ELEVADA DE CUALQUIER

COMPONENTE EN LA SUPERF IC IE DE UNA FASE L IQU IDA O SOLIDA QUE -

LA QUE HAY EN EL INTERIOR DE LA MISMA; EN TEOR IA DEBE D I S T I N ­

GUIRSE CLARAMENTE DE LA ABSORCION CUANDO SE APLICA A SOLIDOS -

YA QUE ESTA SE REF IERE A UNA PENETRACION MAS O MENOS UNIFORME,

SI UNA MATERIA SOLIDA SE ENCUENTRA CON UNA SUSTANCIA DE LA —

CUAL T IENE PARTICULAS QUE PUEDEN SER ADSORBIDAS DE UNA FASE -

L IQU IDA O SOL IDA , EL SOLIDO ES CONOCIDO ENTONCES COMO EL AD­

SORBENTE Y EL GAS O L IQU IDO ES EL ADSORBATO,

HASTA 1916 LAS TEORIAS DE LA ADSORCION POSTULABAN LA EX IS TEN ­

C IA DE UNA PELICULA L IQU IDA CONDENSADA O DE UNA CAPA GASEOSA

COMPRIMIDA SOBRE LA SUPERF IC IE DEL ADSORBENTE; SE SUPONIA QUE

LAS PARTICULAS ERAN RELATIVAMENTE GRUESAS, VOLVIENDOSE MENOS

DENSAS AL AUMENTAR LA DISTANCIA DE LA SUPERF I C I E , HASTA QUE -

LA DENSIDAD FUESE LA MISMA OUE EN EL INTERIOR DEL GAS,

S IN EMBARGO, LANGMUIR EN 1916 INDICO QUE DEBIDO A LA RAPIDA -

DISMINUCION DE LAS FUERZAS INTERMOLECULARES CON LA D ISTANC IA

ES PROBABLE QUE LAS CAPAS ADSORBIDAS NO TENGAN UN ESPESOR SU­

PERIOR A UNA SOLA MOLECULA, ESTA IDEA SE ACEPTA EN LA ACTUAL!

DAD AMPLIAMENTE PARA LA ADSORCION A PRESIONES BAJAS Y A TEMPE.

RATURAS MODERADAMENTE ELEVADAS,

SIN EMBARGO, LAS MOLECULAS ADSORBIDAS PUEDEN RETENER OTRAS MO

LECULAS POR FUERZAS DE VAN DER WAALS, ASI QUE SON POSIBLES CA.

PAS MULTIMOLECULARES; NO OBSTANTE, TAL COMPORTAMIENTO SE OBSER

- 67 -

VA SOLAMENTE A TEMPERATURAS RELATIVAMENTE BAJAS Y A PRESIONES -

QUE SE APROXIMAN AL VALOR DE SATURACION,

LANGMUIR TRATO LA ADSORCION EN UNA CAPA UNIMOLECULAR DESDE EL

PR INC IP IO PUNTO DE VISTA DEL E Q U I L IB R IO , ENTRE MOLECULAS GASEO

SAS QUE MALTRATAN LA SUPERF IC I E , Y LAS QUE SE EVAPORAN DESPUES

DE TRANSCURRIR C IERTO TIEMPO,

PARA F INES DE ESTA T E S I S , SOLO SE ENFOCARA LA ADSORCION DE VAN

d e r Waals o F í s i c a y la a d s o r c i o n Qu í m i c a ,

- 68 -

UN ESTUDIO DE LOS FENOMENOS DE ADSORCION HA ESTABLECIDO EL HE­

CHO DE QUE HAY DOS CATEGORIAS PR IC I PALES DE ADSORCION QUE DE­

PENDEN DE S I LA ASOCIACION ENTRE EL ADSORBENTE Y EL ADSORBATO

ES DE CARACTER F I S I C O O QU IM ICO , ES DEC IR , QUE ESTEN IMPL ICA ­

DAS FUERZAS DE VAN DER WAALS O ATRACCIONES ANALOGAS A LA VALEtí

C IA RESPECTIVAMENTE,

1 .- ADSORCION F I S I C A O DE VAN DER WAALS i SE CARACTERIZA POR -

TENER CALORES DE ADSORCION RELATIVAMENTE PEQUEÑOS, A SABER

UNAS 5 KCAL POR MOL, O MENOS, QUE SON DEL MISMO ORDEN DE -

MAGNITUD QUE LOS CALORES DE VAPORIZACION.

EL EQU IL IBR IO ENTRE SOLIDOS Y L IQU IDOS ES REVERSIBLE , Y SE

ALCANZA RAPIDAMENTE CUANDO SE CAMBIAN LA TEMPERATURA Y PRE

SION .

A PRESIONES RELATIVAMENTE BAJAS Y ESPECIALMENTE A TEMPERA­

TURAS MODERADAMENTE ELEVADAS, ES PROBABLE QUE LAS MOLECU­

LAS ADSORBIDAS POR FUERZAS DE VAN DER VÍAALS FORMEN UNA CA­

PA MOLECULAR UNICA.

EN ESTE T IPO DE ADSORCION EL ADSORBENTE ESTA SUJETO A LA -

SUPERF IC IE POR FUERZAS RELATIVAS, ESTAS SON DE IGUAL NATU­

RALEZA QUE LAS FUERZAS DE ATRACCION DEL CUAL ACTUA Y LA -

NATURALEZA QUIMICA DE MOLECULAS ADSORBIDAS QUEDA INALTERADA.

EN LA ADSORCION F I S I C A SON IDENTICAS LAS FUERZAS INTERMOLE-

CULARES DE COHESION Y LA FUERZA DE VAN DER WAALS, QUE TRA­

BAJAN EN SOLIDOS, L IQUIDOS Y GASES. ESTAS FUERZAS SON ELEC ­

TROSTATICAS Y SE CONOCEN TRES EFECTOS':

3 .1 .2 T IPOS DE ADSORCION.

- 69 -

a ) EFECTO DE KEESOM o EFECTO DE ORIENTACION : ES DONDE LA MUTUA

INTERACCION DE MOLECULAS QUE T IENEN PERMANENTEMENTE DIPOLOS

Y LA MAGNITUD DEL EFECTO SON INVERSAMENTE PROPORCIONALES A -

LA TEMPERATURA,

B) EFECTO DEBYE O EFECTO DE INDUCCION (POLARIZACION) : ES CAU­

SADA POR UNA POLARIZACION INDUCIDA DE MOLECULAS QUE RESULTA

DE LA ACCION DE UN DIPOLO PERMANENTE CUANDO LA MOLECULA ESTA

SITUADA CERCA Y ES INDEPENDIENTE DE LA TEMPERATURA. ESTA —

ENERGIA ES PEQUEÑA RELATIVAMENTE, POR LO TANTO, EL EFECTO DE

DISPERCION ES DE MAYOR IMPORTANCIA,

C) EFECTO DE LONDON O EFECTO DE DISPERCION : ES UNA FUERZA DE -

ATRACCION EN DONDE UN DIPOLO INSTANTANEO EN UN ATOMO O MOLE­

CULA INDUCE UN DIPOLO DE ORIENTACION OPUESTA EN EL ATOMO O

MOLECULA VECINA Y ESTOS DIPOLOS INSTANTANEOS SE ATRAEN ENTRE

S I . ESTAS ATRACCIONES INTERMOLECULARES SE ORIGINAN DE LAS -

FLUCTUACIONES DE CARGA EN LOS DOS ATOMOS O MOLECULAS QUE ES­

TAN CERCANOS,

2.- a d s r o c i o n Qu í m i c a : s e c a r a c t e r i z a por las f u e r z a s de n a t u

RALEZA QUIM ICA , ESPECIALMENTE A TEMPERATURAS ELEVADAS, SUS

CALORES DE ADSORCION SON DEL ORDEN DE 20 A 100 KCAL. POR -

MOL, LOS ENLACES FORMADOS ENTRE EL MATERIAL DE LA SUPERF I ­

C I E Y EL ADSORBENTE SERAN CASI TAN FUERTES COMO LOS E X IS ­

TENTES EN LOS COMPUESTOS ESTEOUIOMETRICOS ESTABLES,

EN ESTE TIPO DE ADSORCION LOS ELECTRONES SON CAMBIADOS O -

REPARTIDOS ENTRE EL ADSORBATO Y LA SUPERF IC IE DEL ADSOR—

BENTE ENTOCES LA REACCION QUIMICA OCURRE, La FORMA DE --

UNION ENTRE EL ADSORBENTE Y EL ADSORBATO ES ESCENCIALMENTE

- 70 -

UNA UNION QUIMICA Y ES MAS RAPIDA QUE LA ADSORCION F I S I C A ,

LA ADSORCION QUIMICA REQUIERE PARA SU OPERACION EL SUM IN IS ­

TRO DE C IERTA ENERGIA QUE REC IBE EL NOMBRE DE ACTIV IDAD DE

ADSORCION,

LA D IFERENC IA FUNDAMENTAL ENTRE LA ADSORCION F I S I C A Y LA Q U IM I ­

CA SE DEBE AL T IPO DE FUERZAS QUE ACTUAN,

COMO LA MAGNITUD DE CUALQUIER CLASE DE ADSORCION DEBE D ISM INU IR

AL ELEVARSE LA TEMPERATURA/ YA QUE LA ADSORCION VA ACOMPAÑADA -

POR DESARROLLO DE CALOR/ ES EVIDENTE QUE LA ADSORCION A TEMPERA

TURA ELEVADA TENDRA QUE SER ESCENCIALMENTE DIFERENTE DE LA QUE

SE VER IF IQUE A TEMPERATURAS BAJAS.

LA PRIMERA ES PRINCIPALMENTE ADSORCION QU IM ICA , MIENTRAS QUE -

LA ULTIMA ES ADSORCION F I S I C A ,

EN LA CAPACIDAD DE ADSORCION SE NOMBRARAN PRINCIPALMENTE ALGU­

NOS FACTORES F IS ICOQU IM ICOS QUE LO AFECTAN Y SON LOS S IG U I E N ­

TES :

3,1 ,3 FACTORES F IS I C O-CU rMCOS CUS DETE'V'INAtl LA

CAPACIDAD DE ADSORCION,

ADSORCION EN SUPERF IC IES DE D ISOLUC IONES ,-

COMO RESULTADO DE LA

TENDENCIA A D ISM INU IR QUE PRESENTA LA ENERGIA L IBRE DE UNA SU­

PERF IC IE PUEDE D I F ER IR DE LA QUE T IENE EN EL INTERIOR DE LA —

D ISOLUC ION .

EL COMPONENTE DE MENOR TENSION SUPERF IC IAL TENDERA A CONCEN­

TRARSE EN LA SU P ER F I C I E , YA QUE DE ESTA MANERA SE REDUCE LA —

ENERGIA (SUPERFIC IAL) L IBRE DEL S ISTEMA, LA SUSTITUCION COMPLE

TA DE MOLECULAS DEL DISOLVENTE EN LA SUPERF IC IE POR LAS DEL SQ

LUTO RESULTARA IMPEDIDA/ DESDE LUEGO, POR LA AGITACION TERMICA

Y LAS FUERZAS DE ATRACCION MOLECULAR,

POR LO TANTO/ SI UN SOLUTO PARTICULAR DISMINUYE LA TENSION EN

UNA INTERFASE DADA HABRA UNA PROPORCION MAYOR DE SOLUTO A D I ­

SOLVENTE EN LA INTERFASE QUE EN LA MASA DE D ISOLUCION, ESTO -

REPRESENTARA/ POR CONSIGUIENTE/ UN CASO DE ADSORCION DEL SOLU

TO EN LA SUPERF IC IE DE LA D ISOLUCION ,

LAS SUSTANCIAS QUE PRODUCEN UNA REDUCCION MARCADA EN LA TEN­

SION DE LA INTERFASE SE DENOMINAN ACTIVAS SUPERFIC IALMENTE,

POR OTRO LADO SI EL SOLUTO PRODUCE UN INCREMENTO EN LA TENSION

SUPERFIC IAL/ SU CONCENTRACION EN LA SUPERF IC IE SERA MENOR QUE

EL RESTO DE LA D ISOLUC ION , ESTE T IPO DE COMPORTAMIENTOS/ LLA­

MADO ADSORCION NEGATIVA/ QUE LO MUESTRAN PARTICULARMENTE LOS

ELECTROLITOS ,

- 72 -

CUANDO SE AÑADE CARBON ACTIVADO A UNA -

SOLUCION DE UN COLORANTE U OTRA SAL ORGANICA, A MENUDO NO SON -

IGUALMENTE ADSORBIDAS EL ANION Y EL CAT ION, POR EJEMPLO EN EL -

CASO DEL CLORHIDRATO DE AZUL DE METILENO, EL GRUPO COLORANTE —

(R) ES MAS FACILMENTE ADSORBIDO QUE EL ION CLORURO, QUE PERMANg.

CE EN SOLUCION EN FORMA DE ACIDO CLORH IDR ICO,

EL AZUL DE METILENO SUFRE LA H IDROL IS I S CUANDO SE DISUELVE EN -

AGUA ' :

RCl + H20 ----------- ROH + HCl

DIVERSOS ESTUDIOS INDICAN QUE CUANDO SE AÑADE CARBON ACTIVADO A

UNA SOLUCION DE ESTE T I PO , ES ADSORBIDO EL ROH QUE APARECE EN -

EL LADO DERECHO DE LA ECUACION; ESTO TRASTORNA EL E Q U I L IB R IO , -

QUE ES RESTABLECIDO POR LA H IDROL IS IS DEL COLORANTE, CON LO CUAL

SE PRODUCE MAS ACIDO CLORHIDRICO L IBRE .

ESTE ES ADSORBIDO, PERO EN CANTIDAD MENOR QUE LA LIBERADA POR -

LA H IDROL IS I S ,

TAMBIEN SE LLAMA ADSORCION H IDROL IT ICA A LA ADSORCION DEL ACIDO

CLORHIDRICO O DE HIDROXIDO DE POTASIO EN UNA SOLUCION DE CLORU­

RO DE POTASIO, QUE PUEDE CONSIDERARSE DISOCIADO SEGUN ESTA ECUA

CION :

KOH + HCl ------------------ KCl + H20

LA ADSORCION H IDROL IT ICA DEL CLORURO DE POTASIO NO PROSIGUE --

MUY LEJOS, INCLUSO EN LAS CONDICIONES MAS FAVORABLES, S IN EM­

BARGO, OTRAS SALES INORGANICAS PUEDEN ADSORBERSE H IDROL IT ICA--

MENTE EN GRADO APRECIABLE, SOBRE TODO LAS SALES DE METALES QUE

FORMAN UN HIDROXIDO INSOLUBLE,

ADSORCION H IDROL IT ICA . -

- 73 -

ALGUNAS SUSTANCIAS SON REDUCIDAS -

CUANDO SE ADSORBEN, LAS SALES MERCURICAS SON REDUCIDAS AL ESTA

DO MERCURIOSO Y LAS SALES FERRICAS AL ESTADO FERROSO,

LAS SALES DE LOS METALES NOBLES, COMO LA PLATA, EL ORO Y EL --

PLATINO, SUFREN UNA REDUCCION PARCIAL O COMPLETA AL ESTADO ME­

TAL ICO ,

DIVERSOS ANIONES, COMO LOS DE PERMANGANATO Y CROMATO, SON RE­

DUCIDOS POR EL CARBON ACTIVADO,

ELECTROFERES i S ,-

CUANDO SE HACE PASAR UNA CORRIENTE ELECTRICA A

TRAVES DE UNA SUSPENCION DE CARBON ACTIVADO, LAS PARTICULAS SE

D IR IGEN HACIA EL POLO POS IT IVO , LO CUAL IND ICA QUE T IENE CARGA

NEGATIVA Y ESTA DEPENDE DE LAS CONDICIONES DE PREPARACION DEL

CARBON ACTIVADO,

LA CARGA DE LAS PARTICULAS DE CARBON AUMENTA A MEDIDA QUE SE -

ELEVA LA TEMPERATURA DE ACTIVACION DE 300 A 850°C Y DESPUES DIS.

MINUYE S I SE SOMETE EL CARBON A TEMPERATURAS MAS ELEVADAS,

PEPT IZAC ION .-

EN ALGUNAS SOLUCIONES SE MANTIENEN SUSPENDIDAS LAS

PARTICULAS DEL CARBON ACTIVADO DURANTE LARGO TIEMPO , ESTO SE -

ATRIBUYE A LA PEPTIZACION POR LAS MOLECULAS ADSORBIDAS, OUE ES ­

TAN ORIENTADAS DE MODO OUE LOS GRUPOS SOLUBLES SE EXTIENDEN DEN

TRO DEL DISOLVENTE Y ANCLAN LAS PARTICULAS DE CARBON ACTIVADO -

EN EL ESTADO L IQU IDO . ALGUNAS PEPTIZACIONES SON MUY COMPLETAS;

LAS PARTICULAS DE CARBON NO PUEDEN SEPARARSE DEL L IQU IDO POR -

F ILTRAC ION A TRAVES DE LA TELA O PAPEL.

Re a c c i o n e s de r e d u c c i ó n ,-

- 74 -

LA PROPIEDAD QUE T IENE EL

CARBON ACTIVADO DE ELIMINAR MATERIAS COLORANTES DE UNA DISOLU--

CION ERA YA CONOCIDA DESDE 1785, Y DESDE ENTONCES SE HAN PUBl I~

CADO MUCHAS OBSERVACIONES QUE MUESTRAS QUE LOS POLVOS FINAMENTE

D IV ID IDOS SON CAPACES DE RETENER COLORANTES Y OTRAS SUSTANCIAS

DE UNA DISOLUCION; ESTA PROPIEDAD ES OTRO ASPECTO DEL FENOMENO

DE ADSORCION.

LA FUNCION DE LA SUPERF IC IE SE PUEDE CONSIDERAR DESDE DOS AS­

PECTOS : SE PUEDE APRECIAR COMO ACTUANDO DE LA MISMA MANERA -

QUE EN LA ADSORCION DE GASES, ESTO ES , EN VIRTUD DE ATRACCION

MOLECULAR O DE FUERZAS QU IM ICAS , O SE PUEDE MIRAR COMO UN ME­

DIO PARA SUMINISTRAR UNA INTERFASE DE SUPERF IC IE GRANDE EN LA

CUAL SE PUEDE ACUMULAR UN SOLUTO CAPAZ DE REBAJAR LA TENSION -

INTERFAC IAL .

EXISTE MUY POCA INFORMACION UT IL IZABLE RELATIVA A LAS T ENS IO ­

NES EN LAS INTERFASES SOL IDO-L IQUIDO , PERO SE PUEDE TENER UNA

INDICAC ION APROXIMADA ACERCA DE LA TENDENCIA DE UN SOLUTO DA­

DO, A SER ADSORBIDO POR UNA INTERFASE DE TAL T I P O , SUPONIENDO

QUE LAS TENSIONES MARCHAN PARALELAMENTE A LAS INTERFASES AIRE-

L IQ U ID O ,

ADSORCION Y TENSIONES INTERFACIALES

- 75 -

EL GRADO DE LA ADSORCION A PARTIR -

DE UNA DISOLUCION AUMENTA CON LA CONCENTRACION/ PERO ES PROBA­

BLE QUE SE ALCANCE UN L IM ITE EN LA ADSORCION POR UNA SUPERF IC IE

SOLIDA A PARTIR DE UNA DISOLUCION/ COMO SUCEDE EN LA ADSORCION

DE UN GAS POR UN SOLIDO Y DE UN SOLUTO EN LA INTERFASE A IR E- L I ­

QUIDO.

HAY EV ID ENC IA , QUE EN LA ADSORCION DE SUSTANCIAS COLORIDAS POR

CARBON ACTIVADO Y OTRAS SUSTANCIAS FINAMENTE D IV ID IDAS NO SE -

EXCEDE DE UNA CAPA MOLECULAR UN ICA , PERO POR OTRO LADO MUCHOS

AUTORES OPINAN QUE LAS PELICULAS ADSORBIDAS PUEDEN SER MUCHO

MAS GRUESAS.

CUALQUIERA QUE SEA EL MECANISMO DE ADSORCION A PARTIR DE LA -

DISOLUCION/ ES CIERTO QUE SU MAGNITUD DEPENDE PRINCIPALMENTE

DE LA SUPERF IC IE D ISPON IBLE DEL ADSORBENTE, AUNQUE A VECES —

SON EVIDENTES FACTORES ESPEC IF I COS , ESPECIALMENTE CON PARTICU

LAS COLOIDALES,

EL PROCESO DE ADSORCION ES CASI INVARIABLEMENTE REVERSIBLE Y

SE ALCANZA UN EQU IL IBR IO DEF IN IDO EN UN TIEMPO BREVE QUE DE­

PENDE DE LA CONCENTRACION DE LA DISOLUCION Y DE LA CANTIDAD

DE ADSORBENTE.

ADSORCION Y CONCENTRACION

- 76 -

3 ,2 . ISOTERMAS DE ADSORCION.

De f i n i c i ó n ' :

LAS ISOTERMAS SON GRAFICAS QUE SE OBTIENEN DE LOS DA­

TOS O RESULTADOS DE CUALQUIERA DE LOS METODOS PARA DETERMINAR LA

CAPACIDAD DE ADSORCION, COMO SON : EL IND IC E DE MELAZA, EL N o , DE

I o d o , Az u l de He t i l e n o ; que con la e c u a c i ó n e m p í r i c a de F r e u n d l i c h

SE OBTIENE LA PENDIENTE LA CUAL/ DE ACUERDO A SU IN CL IN AC ION , NOS

AUX IL IA A D E F IN IR CUAL ES EL CARBON MAS INDICADO PARA UN USO DE ­

TERMINADO/ ASI COMO LA CANTIDAD DE CARBON A UT IL IZAR PARA LLEGAR

A LA CONCENTRACION F INAL DESEADA.

LA ISOTERMA DE ADSORCION SE UT IL IZA PARA PRONOSTICAR LA CANTIDAD

NECESARIA DE CARBON ACTIVADO PARA LLEGAR DE UNA CONCENTRACION —

IN I C I A L A UNA CONCENTRACION FINAL DE UNA SUSTANCIA A LA QUE SE -

LE DESEA EL IMINAR IMPUREZAS; Y SE DEF INE COMO UNA EXPRESION FUN­

CIONAL PARA LA VARIACION DE ADSORCION CON CONCENTRACION DE ADSOR

BATO EN VOLUMEN DE SOLUCION A UNA TEMPERATURA DETERMINADA.

SE EXPRESA EN TERMINOS DE REMOCION DE IMPUREZAS (COLOR/ SABOR, -

OLOR/ ECT . ) POR UNIDAD DE PESO DEL CARBON ACTIVADO COMO UNA FUN­

CION DE EQU IL IBR IO DE IMPUREZAS REMOVIDAS EN SOLUCION.

LA ECUACION EMPIR ICA DE FREUNDLICH NOS SIRVE PARA REALIZAR LAS -

I s o t e r m a s , la c u a l es v a l i d a t a n t o para s u s t a n c i a s p uras como —

PARA ALGUNAS AGUAS RESIDUALES, ESTA APLICACION ES L IM ITADA EN —

CIERTOS CASOS CUANDO UNA CANTIDAD S IG N I F I CA T IVA DE LAS IMPUREZAS

ORGANICAS NO SON FACILES DE CONDUCIR MEDIANTE EL FENOMENO DE AD­

SORCION, LO QUE OR IG INA UNA CONSTANTE RESIDUAL NO ADSORBIBLE A -

LA DOSIS DE CARBON. ESTA ECUACION SE EXPESA MATEMATICAMENTE :

- 77 -

x / r = k c 1/N

X,- ES LA CANTIDAD DE IMPUREZAS ADSORBIDAS (GR,/ML.)

M ,- ES EL PESO DEL CARBON (GR.)

C .- ES LA CONCENTRACION DE EQU IL IBR IO DE IMPUREZAS EN

SOLUCION ÍGR ./ mL . )

K ,N . ~ SON CONSTANTES

LAS CONSTANTES N Y K SE PUEDEN USAR PARA DEF IN IR ENTRE LA NA­

TURALEZA DEL CARBON Y EL ADSORBATO; UN VALOR ALTO DE N Y K "

NOS INDICA BUENA ADSORCION EN TODOS LOS ASPECTOS; UN VALOR BA.

JO DE N Y K INDICA UNA ADSORCION INFERIOR A CONCENTRACIONES D IL _

LJIDAS CON ADSORCION ALTA A NIVELES MAS CONCENTRADOS, LA CUAL -

VEREMOS MAS ADELANTE EN EL CAPITULO IV DE INTERPRETACION DE LAS

I sot ermas ,

Donde :

- 78 -

3 .2 .1 SELECCION DE LAS CONDICIONES PARA LA DETERMINACION

DE LAS ISOTERMAS,

LA ELECCION DE CONDICIONES ADECUADAS DEPENDERA NATURALMENTE DE -

LAS CIRCUNSTANCIAS QUE RODEAN AL PROCESO, SUPONGAMOS UNA SOLU­

CION A LA QUE SE DESEA QUITAR EL 90 1 DEL COLOR (SOLUCION CON —

100 1 COLOR , BAJAR A 10 55) ,

PRIMERO ES CALCULAR LA DOSIS MAXIMA DE CARBON QUE PUEDA J U S T I F I ­

CARSE ECONOMICAMENTE, DESPUES MEDIR DOSIS PROPORCIONALES MAS PE­

QUEÑAS 70/ 60, 50 1 DEL MAXIMO, MINIMO SE DEBEN TOMAR 4 PUNTOS,

DESPUES SE AÑADE EN FRASCOS, UNA CANTIDAD IGUAL DE LIQUIDO A DE­

COLORAR EN CADA FRASCO, SE AGITA LA MEZCLA DURANTE 15 A 50 MINU­

TOS, (LA EXPERIENCIA NOS D ICE QUE CON ESTE TIEMPO DE 15 A 30 M I ­

NUTOS ES SUFIC IENTE PARA EL CONTACTO CON EL CARBON ACTIVADO Y LA

SOLUCION A DECOLORAR O PUR IF ICAR , PERO HAY OCACIONES QUE SE RE­

QUIERE UNA HORA O MAS),

SE F ILTRA Y SE MIDE LA PUREZA DE CADA FILTRADO POR UNA PRUEBA -

ADECUADA Y POR ULTIMO SE GRAFICAN LOS VALORES OBTENIDOS,

EL RESULTADO DE LA GRAFICA NO INDICA LA CANTIDAD DE CARBON NECE­

SARIO PARA LLEGAR A LA CONCENTRACION DESEADA,

POR COMODIDAD EL EXPERIMENTO I N I C IA L DEBE REALIZARSE A LA TEMPE­

RATURA QUE SE ENCONTRARA PROBABLEMENTE EN LAS CONDICIONES DE OPE.

RACION NORMALES DE FABRICA,

DESPUES SE REALIZAN PRUEBAS, MODIFICANDO LAS CONDICIONES QUE PU£

DAN INFLUIR EN LA ADSORCION COMO SON : TEMPERATURA, T IEMPO, PH ,

Y AGITACION ENTRE LAS PRINCIPALES,

S I PARA COMENZAR LA PRUEBA NO SE T IENE IDEA DE QUE T IPO DE CAR­

BON ES EL MAS CONVENIENTE A UT IL IZAR , DE CADA UNO DE LOS TIPOS -

- 79 -

DE CARBON SE PESA LA DOSIS MAXIMA DE CARBON Y AÑADIRLE CANTIDADES

IGUALES DE L IQU IDO PROBLEMA; SE AGITA DE 15 A 30 MINUTOS, SE AG I ­

TA Y SE MIDE LA PUREZA; Y DE ACUERDO AL RESULTADO UNO O DOS CARBO

NES SON LOS QUE NOS INDICAN SER LOS ADECUADOS. DE ESTOS CARBONES

SE PROCEDE ENTONCES A EXPERIMENTAR COMO SE EXPLICO EN EL PARRAFO

ANTERIOR.

GENERALMENTE SE BUSCA LA ECONOMIA EN LA CANTIDAD NECESARIA DE —

CARBON ACTIVADO POR LA APLICACION EN CONTRACORRIENTE/ Y DE LA 1-

ECUACION MATEMATICA DE FREUNDLICH PARA CALCULAR LA CANTIDAD DE -

CARBON QUE SE NECESITA EN UN SISTEMA EN CONTRACORRIENTE, PERO -

CON FRECUENCIA SE USA UN METODO DE TANTEO, EN DONDE PRIMERO SE -

BUSCA LA CANTIDAD DE CARBON NECESARIA EN EL TRATAMIENTO EN UNA -

SOLA FASE; DESPUES SE EMPLEAN FRACCIONARIAS (1/2, 2/3, 3/4)', EN

UN TRATAMIENTO REAL DE DOS FASES EN EL LABORATORIO.

CUANDO SE DESEA MAS EXACTITUD PUEDEN UT IL IZARSE LOS RESULTADOS -

COMO BASE PARA PRUEBAS MAS F INAS .

- 80 -

3,2 ,2 VARIA3LES DE OPERACION PUE DETERMINAN LA CAPÍC IDAD

1)1 ADSORCION.

SON MUCHAS LAS SUSTANCIAS QUE PUEDEN SER ADSORBIDAS DE UNA SOLU­

CION POR EL CARBON ACTIVADO, PERO EL GRADO DE ADSORCION VARIA MU

CH IS IMO , A S I , EL IODO PUEDE SER ADSORBIDO EN CANTIDAD IGUAL AL -

PESO DE CARBON EMPLEADO, Y MUCHAS SALES INORGANICAS NO SON ADSOR.

BIDAS DE MANERA APRECIABLE EN NINGUNAS COND IC IONES,

A CAUSA DE LA DIVERSIDAD DEL PODER ADSORBENTE DE LOS DIVERSOS —

CARBONES, NO ES POSIBLE INDICAR LA ADSORBABILIDAD RELATIVA DE -

DIFERENTES SOLUTOS CON ALGUNA EXACTITUD. S IN EMBARGO, PUEDEN IN

DICARSE CIERTAS TENDENCIAS ¡ PARA MOLECULAS DE ESTRUCTURA SEME­

JANTE, LA ADSORCION SUELE AUMENTAR CON EL TAMAÑO DE LA MOLECULA

COMO EN EL CASO DE ACIDOS AL IFAT ICOS , ALCOHOLES Y CETONAS,

PARA COMPUESTOS DE ESTRUCTURA DESEMEJANTE, EL FACTOR TAMAÑO ES

A MENUDO COMPENSADO CON CRECES POR INFLUENCIAS DE LA CONST ITU ­

C ION . LOS GRUPOS H IDROX ILO , AMINO CARBOXILO Y CARBONILO D ISM INU

YEN POR LO GENERAL LA ADSORBABILIDAD, PERO AL GRADO DE LA INFLU

ENCIA DEPENDE DE LA ESTRUCTURA QUIMICA DE LA MOLECUAL HUESPED;-

LA INTRODUCCION DE UN GRUPO HIDROXILO EN EL ACIDO BENZOICO PARA

FORMAR ACIDO S A L IC I L I C O EJERCE MENOS EFECTO SOBRE LA ADSORBABI-

LIDAD QUE LA INTRODUCCION DE UN GRUPO HIDROXILO EN ACIDO S U C C I1

NICO PARA FORMAR ACIDO MALICO, LOS ENLACES DOBLES AUMENTAN LA -

ADSORCION EN ALGUNAS ESTRUCTURAS, PERO PRODUCEN DISMINUCION EN

OTRAS, LOS HALOGENOS MUESTRAN UNA INFLUENCIA IRREGULAR SEMEJANTE.

-81 -

LAS CADENAS RAMIFICADAS SON MENOS ADSORBIBLES QUE LAS CADENAS D I ­

RECTAS Y EL EFECTO DE UN GRUPO SUSTITUYENTE DEPENDE DE LA POS I ­

CION OCUPADA, POR LO QUE HAY QUE CONSIDERAR LOS S IGUIENTES FACTO

RES :

1.- I n f l u e n c i a d e l d i s o l v e n t e ':

EN LA ADSORCION DE UNA SOLUC ION/-

EL CARBON Y EL DISOLVENTE SE DISPUTAN EL SOLUTO, EL AUMENTO

DE SOLUBILIDAD EN EL AGUA QUE ACOMPAÑA LA INTRODUCCION DE UN

GRUPO POLAR EN UN COMPUESTO ORGANICO PUEDE EXPLICAR POR QUE

ESOS GRUPOS DISMINUYEN LA ADSORBABILIDAD, PERO UNA BAJA SOLU

B I L I DAD NO CONFIERE NECESARIAMENTE ADSORBABILI DAD YA QUE MU­

CHOS COMPUESTOS QUE SOLO SON LIGERAMENTE SOLUBLES NO PUEDEN

SER ADSORBIDOS.

EN ALGUNOS CASOS SE ADSORBE MEJOR EL DISOLVENTE, CON EL CUAL

EL SOLUTO QUEDA MAS CONCENTRADO EN LA SOLUCION RESTANTE, FE ­

NOMENO CONOCIDO CON EL NOMBRE DE ADSORCION NEGATIVA,

2 ,- ADSORCION DE SOLUTOS MEZCLADOS :

LA PRESCENCIA SIMULTANEA DE

DOS O MAS SOLUTOS PUEDE PRODUCIR DIVERSOS EFECTOS. CUANDO -

ESTAN PRESENTES EN UNA SOLUCION VARIAS SUSTANCIAS ADSORBI —

BLES, SE DISPUTAN LA SUPERF IC IE DEL CARBON; EN CONSECUENCIA

CADA UNA DE ELLAS PUEDE SER MENOS ADSORBIDA DE UNA MEZCLA -

QUE CUANDO ES ADSORBIDA EN UNA SOLUCION QUE SOLO CONTIENE -

UN SOLUTO,

EL GRADO EN QUE DIFERENTES SUSTANCIAS SE DESPLAZAN UNAS A -

OTRAS DE LA SUPERF IC IE DEL CARBON NO ES EL MISMO PARA TODOS

LOS DISOLVENTES,

- 82 -

En OTROS CASOS SE OBSERVA UN AUMENTO EN LA ADSORCION CUANDO

VARIOS SOLUTOS SON SIMULTANEOS ADSORBIDOS DE UNA MEZCLA, FE

NOMENO CONOCIDO CON EL NOMBRE DE COADSORCION,

OTROS EFECTOS PUEDEN ATR IBUIRSE A LOS CAMBIOS EN LAS PROPIA

DADES DE LA SOLUCION; EL CLORURO DE SODIO ELEVA LA ADSOR­

CION DE LOS ACIDOS AL IFATICOS DE UNA SOLUCION ACUOSA, PRO­

PIEDAD QUE SE ATRIBUYE A LA MENOR SOLUBIL IDAD DE ESOS A C I ­

DOS EN PRESCENCIA DE SALES, EFECTO LLAMADO DE SAL INACION ,

3 .- INFLUENCIA DEL PH :

LA CONCENTRACION DEL ION HIDROXILO Y EL

ION HIDROGENO INFLUYE EN MUCHAS ADSORCIONES, LA INFLUENCIA

ES ESPEC IF I CA Y DEPENDE DE LA NATURALEZA QUIMICA DE TODO -

EL S ISTEMA,

ALGUNA INFLUENCIA PUEDE ATR IBUIRSE A UN EFECTO DIRECTO DEL

PH SOBRE EL CARBON, PERO EL GRADO EN QUE INFLUYE EL pH NO

ES EL MISMO EN TODOS LOS CARBONES,

LA ADSORCION DE ACIDOS ORGANICOS AUMENTA CUANDO EL pH DE -

LA SOLUCION DESCIENDE POR AD IC ION DE UN ACIDO MINERAL,

ESTO OCURRE PORQUE EL ACIDO MINERAL REDUCE LA ION IZAC ION -

DEL ACIDO ORGANICO, CON LO QUE AUMENTA LA PROPORCION DE ES

TE EN LA FORMA NO IONIZADA Y MAS ADSORBIBLE ,

RECIPROCAMENTE, CUANDO SE ELEVA EL PH DE UN ACIDO ORGANICO

CON UN ALCAL I , DISMINUYE LA ADSORCION A CONSECUENCIA DE LA

FORMACION DE UNA SAL DEBILMENTE ADSORB IBLE ,

LA INFLUENCIA DEL pH SE OBSERVA POR LO GENERAL EN LOS SOLU

TOS ION IZABLES , PERO SE HAN DESCRITO CASCOS EN QUE EL PH -

INFLUYE SOBRE LA ADSORCION DE NO ELECTROLITOS,

- 83 -

6.- I n f l u e n c i a d e l t i e m p o :

COMO EL CARBON ACTIVADO AGOTA RAPIDA­

MENTE SU CAPACIDAD DE ADSORCION, ES NECESARIO AGITAR MODERA­

DAMENTE PARA OUE LAS PARTICULAS DE CARBON ENTREN EN CONTACTO

CON NUEVAS PORCIONES DEL L IQU IDO ,

LA VELOCIDAD DE ADSORCION ES MAXIMA AL PR INC IP IO Y DESPUES -

DISMINUYE GRADUALMENTE, PERO NO SE SABE REALMENTE CUANDO SE

COMPLETA LA ADSORCION.

S IN EMBARGO, EN LAS APLICACIONES INDUSTRIALES POCAS VECES -

ES NECESARIO EL CONTACTO PROLONGADO,

ES MUY POCO LO QUE SE GANA DESPUES DE UNA HORA, PERO A ME­

NUDO ES SUF IC IENTE UN CONTACTO DE 10 A 15 MINUTOS.

EL TIEMPO OPTIMO VARIA SEGUN LA NATURALEZA DEL CARBON, DEL

SOLUTO Y DEL DISOLVENTE,

LAS SOLUCIONES MUY VISCOSAS EXIGEN MAS TIEMPO DE CONTACTO,

7,- I n f l u e n c i a de la t e m p e r a t u r a :

LAS VARIACIONES DE TEMPERATU

RA PEQUEÑAS RARA VEZ INFLUYEN DE MANERA NOTABLE EN UN PRO­

CESO DE ADSORCION, PERO UN CAMBIO DE TEMPERATURA IMPORTAN­

TE PUEDE ALTERARLO CONSIDERABLEMENTE EN CANTIDAD,

ALGUNOS EFECTOS DE LA TEMPERATURA PUEDEN ATR IBUIRSE A CAM­

BIOS EN LAS PROPIEDADES DE LA SOLUCION, COMO LA SO LUB IL I ­

DAD, O A CAMBIOS QUE AUMENTAN O DISMINUYEN LA ADSORCION DE

OTRAS SUSTANCIAS COMPETIDORAS, ENTRE ELLAS EL DISOLVENTE,

- 84 -

3,2 ,3 ELABORACION DE LAS ISOTERMAS.

LA ELABORACION DE LAS ISOTERMAS ES DE UNA MANERA SENCILLA Y - —

PRACTICA, LA CUAL SE OBTIENE DE LA EL IM INAC ION DE IMPUREZAS DE

UNA SUSTANCIA, LA CUAL SE HA PUESTO EN CONTACTO CON CARBON ACTj_

VADO, PERO S I LO OUE DESEAMOS ES DETERMINAR LA CAPACIDAD DE AD­

SORCION DE UN CARBON ACTIVADO, SE REALIZAN VARIAS PRUEBAS U T I L !

ZANDO DIFERENTES CANTIDADES DE CARBON EN UNA MISMA CANTIDAD DE

SOLUCION PROBLEMA,

PARA EJEMPL IF ICAR MAS COMO SE REALIZAN LAS ISOTERMAS, MENCIONA­

REMOS COMO SE REALIZA EN LA DETERMINACION DE IND ICE DE MELAZA Y

EN EL NO. DE IODO,

IND ICE DE MELAZA :

SUPONGAMOS SE PROBARON DOS T IPOS DE CARBON AC

TIVADO EN UNA SOLUCION DE AZUCAR MASCABADO O MELAZA; SE PESAN -

CANTIDADES PROPORCIONALES DE CARBON ACTIVADO (MINIMO 4 PUNTOS),

DESPUES DE REALIZAR LA DETERMINACION COMO SE EXPLICA EN EL CAP I

TULO I I , DE CADA PARTE PROPORCIONAL SE OBTIENE UNA LECTURA F I ­

NAL DE DECOLORACION Y DE SU ECUACION :

1 DECOLORACION _ LECTURA MUESTRA X 100 LECTURA MELAZA

PARA F INES PRACTICOS, A LA CONCENTRACION I N I C I A L ( cQ) SE TOMA­

RA COMO 100 7c: POR LO TANTO Cf = Cq - ^DECOLORACION, Y DE -

LA ECUACION DE FREUNDLICH :

M M

- 85 -

POR LO QUE NOS DEBE QUEDAR UNA TABLA DE LA S IGUIENTE FORMA

MUESTRA ^CARBON PESO CARBON LECT. %cF x /m

Y POR ULTIMO SE GRAFICAN LOS PUNTOS OBTENIDOS DE Cp CONTRA x/m

Y SE INTERPRETAN CADA UNA DE LAS PENDIENTES PARA ELEGIR LA QUE

MAS CONVENGA,

NO, DE IODO :

DE MANERA SIM ILAR QUE EN EL IND ICE DE DECOLORACION

SE TOMAN LOS PUNTOS DE CADA UNO DE LOS CARBONES A PROBAR, Y S I ­

GUIENDO EL METODO COMO SE EXPLICA EN EL CAPITULO 11, EN DONDE

SE OBTIENEN LOS M IL IL I TROS GASTADOS, Y DE LOS CALCULOS SE OB­

T IENEN :

A = (6346,5) (NORMALIDAD IODO) ---------- C0

b = (304,632) (n o r m a l i d a d t i o s u l f a t o ) (m l , g a s t a d o s ) --- c F

Y DE LA ECUACION DE FREUNDLICH ;

X = C0 CF B . A , B

M M M

POR LO QUE NOS DEBE QUEDAR UNA TABLA DE LA S IGUIENTE FORMA í

MUESTRA.

"humedad PESO GASTO ML, B ( ^ C F ) x /m (a -b /m ) i

- 86 -

POR ULTIMO SE 6 RAFICAN LOS PUNTOS OBTENIDOS DE Cp CONTRA X/M

Y SE INTERPRETAN CADA UNA DE LAS PENDIENTES PARA ELEGIR LA QUE

MAS CONVENGA,

EXISTE OTRO METODO LLAMADO DARCOGRAPH, EL CUAL HA LLEGADO A LA

S IMPL IF ICAC ION DE LAS IMPUREZAS REMOVIDAS (x) CONTRA LA IMPURE.

ZA REMANENTE ( c p ) COMO UNA GUIA EN PAPEL LOGARITMICO.

ENTOCES, PAPA CUALQUIER VALOP DE LOG C EL CORRESPONDIENTE VA­

LOR DE LOG X ESTA AUTOMATICAMENTE FIJADO EN LA CARTA, LA ES ­

CALA LOGARITMICA DE LA DOSIS DE CARBON (M EN LA ECUACION DE -

FREUNDLICH) ESTA IMPRESA POR SEPARADO EN UNA REGLA DE PLAST I ­

CO, DONDE LOG x/M ES LOG X - LOG M, EL VALOR DE LOG x/M ESTA

GRAFICADO EN EL DARCOGRAPH COMO LA D IFERENC IA ENTRE EL LOG DE

M VALOR EN LA ESCALA DE LA REGLA, Y LOG X VALOR GRAFICADO EN

LA CARTA,

PARA TRATAMIENTOS SIMPLES DE CARBON, EL DARCOGRAPH DA INMEDIA

TAMENTE LAS LECTURAS D IRECTAS , LA DOSIS DE CARBON QUE SON NE

CESARIAS PARA LLEGAR A UN N IVEL DE PUREZA DESEADO CON CUAL­

QUIER DOSIS DE CARBON YA F IJADA,

S I LA PENDIENTE DE LA ISOTERMA DE FREUNDLICH ES MUY ESCARPADA

UN TRATAMIENTO DE DOSIS SIMPLE ES PROBABLE QUE SEA IMPRACTICO

O COSTOSO, EN TALES CASOS EL DARCOGRAPH S IMPL ICA EL CALCULO -

DE DOSIS A CONTRACORRIENTE EN DOS PASOS.

USANDO DARCOGRAPH SE PUEDE DETERMINAR C IENT IF ICAMENTE LA CAN­

TIDAD DE CARBON NECESARIO, OUE CARBON ES EL MAS CONVENIENTE,

Y QUE COSTO TENDRA UNIFORMEMENTE DE EMBARQUE A EMBARQUE.

- 87 -

INTERPRETACION DE ISOTERMAS

4.1 EVALUACION DEL CARBON ACTIVADO

4 .2 CR ITER IOS DE APLICACION

CAPITULO IV

- 88 -

INTERPRETACION DE ISOTERMAS.

CUANDO UNA SOLUCION COLOREADA SE PONE EN CONTACTO CON EL CARBON

ACTIVADO, PARTE DEL COLOR SE F IJA EN LA SUPERF IC IE DEL CARBON.

PERO LA TRANSFERENCIA PUEDE SER SOLO PARCIAL PORQUE EL PODER DE

DISOLUCION DEL L IQU IDO LLEGA A CONSERVAR UN POCO DEL COLOR EN -

SOLUCION, HASTA QUE HAY UN EQU IL IBR IO EN LA D ISTR IBUC ION DEL CQ.

LOR ENTRE EL CARBON Y LA FASE L IQU IDA .

DESPUES DEL E Q U I L I B R IO , S I SE ADIC IONA MAS CONCENTRACION DE SO­

LUCION COLOREADA, EL CARBON ADQUIERE MAS COLOR HASTA QUE UN NUE

VO EQU IL IBR IO ES ALCANZADO.

EL PROCESO DE TRANSFERENCIA PUEDE CONTINUAR POR CANTIDADES —

FUERTES DE CARBON Y SOLUCIONES COLOREADAS FUERTES.

EL PROCESO DE LABORATORIO PARA DETERMINAR LA D ISTR IBUC ION ENTRE

LA CANTIDAD ADSORBIDA Y LA CONCENTRACION FALTANTE EN LA SOLU--

CION ES DE LA S IGU IENTE FORMA :

A)' SE PESAN DIFERENTES CANTIDADES DE CARBON Y SON ADICIONADOS A

FRASCOS SEPARADOS LOS CUALES CONTIENEN IGUAL VOLUMEN DE SOLU

CION A ESTUDIAR.

B) EL CONTENIDO DE LOS FRASCOS SON AGITADOS Y CON UNA TEMPERATU

RA UNIFORME HASTA QUE ALCANCE UN EQU IL IBR IO LA ADSORCION, —

(QUE PUEDE SER DE 15 A 30 MINUTOS).

C) EL CARBON ES SEPARADO DEL SISTEMA POR F ILTRAC ION Y LA CON­

CENTRACION QUEDA EN LO FILTRADO Y SE MIDE CON UN FOTOCOLORI-

METRO O APARATO PARA MEDIR LA CONCENTRACION F INAL .

LOS DATOS SON :

Co ES LA CONCENTRACION IN I C I A L

- 89 -

C CONCENTRACION FINAL

X CANTIDAD ADSORVIDA ( Co - C )

M CANTIDAD DE CARBON USADO

X/M CANTIDAD ADSORBIDA / UNIDAD DE PESO DEL CARBON

RELACIONANDO ENTRE LA CANTIDAD DE SUSTANCIA ADSORBIDA Y LA CON­

CENTRACION QUE NO SE ADSORBE ES DE GRAN UT IL IDAD ,

MUCHAS RESEÑAS MUESTRAN QUE LA CONCENTRACION EN EL ADSORBENTE -

ES GENERALMENTE PROPORCIONAL A UN PODER FRACCIONAL DE LA CONCEN

TRACION QUE NO SE ADSORBE/ MATEMETICAMENTE :

X / M ES PROPORCIONAL A C ^ N

AGREGANDOLE UNA CONSTANTE (K) SE OBTIENE LA ECUACION DE F rEUND-

L ICH :

X / M = K C 1/n

Donde :

X .- CANTIDAD DE IMPUREZA ADSORBIDA Y PUEDE SER OBTE­

NIDA POR LA D IFERENC IA EN LA CONCENTRACION I N I ­

C IAL CO Y LA CONCENTRACION F INAL C.

M,- ES EL PESO DEL CARBON

EXPREZADA EN FORMA LOGARITMICA QUEDA :

LOG ( CO - C ) = LOG K + 1/N LOG CM

- 90 -

M - Es EL PESO DEL CARBÓN,

Ex p r e s a d a en forma l o g a r í t m i c a q u e d a :

.■LOG i _ C o ~ C„) . = L0G K + 1 /n L0G q

Es t a e s la e c u a c i ó n d e una l í n e a r e c t a en do n d e i /n es la p e n ­

d i e n t e Y K ES LA ORDENADA AL ORIGEN , LAS VARIABLES DE ESTA —

ECUACIÓN SERÁN x /m Y C QUE PUEDEN SER GRAFICADAS EN PAPEL —

LOGARÍTMICO OBTENIENDO UNA LÍNEA RECTA DENOMINADA I S OTERMA , -

LA CUAL NOS AYUDA A PREDECIR EL COMPORTAMIENTO DEL CARBÓN ACT1

VADO/ EN RELACIÓN A OTROS CARBONES PROBADOS CON LA MISMA SOLU­

CIÓN A ESTUDIAR Y EN LAS MISMAS CONDICIONES DE OPERACIÓN.

LOS MISMOS DATOS PUEDEN SER GRAFICADOS EN COORDENADAS CARTEGI&

ÑAS, ORIGINANDO UNA CURVA QUE PUEDE INTRODUCIR MUCHAS P O S IB I L L

DADES DE ERROR,

Cuando la l í n e a de la i s o t e r m a e s t á a 45° s e p r e s e n t a n c a m b i o s

EN LA CONCENTRACIÓN ADSORBENTE Y CAMBIOS EN LA CONCENTRACIÓN -

DE LA SOLUCIÓN.

Una ISOTERMA PUEDE SER VISTA COMO UN MAPA DEL CAMINO EN EL CUAL

UN SOLUTO ADSORBIBLE D ISTR IBU ÍDO ENTRE EL ADSORBENTE Y EL SOL­

VENTE.

- 91 -

Al EXAMINAR ALGUNAS ISOTERMAS, YA SEA QUE TENGAN UN ALTO NIVEL

CONCENTRACIÓN O MUY BAJO, ES RELATIVO EL GRADO DE D ISTR IBUCIÓN

DEL SOLUTO ADSORBIBLE SOBRE EL ADSORBENTE,

EN EL CASO DE ISOTERMAS CON NIVELES BAJOS DE CONCENTRACIÓN SIS.

N I F I C A MAYOR PROPORCIÓN EN LA CONCENTRACIÓN DEL SOLVENTE.

Por EJEMPLO CUANDO UNA ISOTERMA ESTÁ EN UN N IV EL ALTO Y T IENE-

UNA SOLA INCL INAC IÓN (COMO SE MUESTRA EN A) NOS IND ICA QUE LA-

ADSORCIÓN ES M ÍN IMA , ALARGANDO EL RANGO DE LA CONCENTRACIÓN ES

TUDIADA, RECÍPROCAMENTE UNA LÍNEA ISOTÉRMICAMENTE S IM ILAR A UN

NIVEL BAJO (COMO SE MUESTRA EN B) IND ICA CONCENTRACIÓN PROPOR-

CIONALMENTE BAJA, VER F I G .

c X/M80 8010 50

C X/M80 3010 15

Ahora b i e n , con s id erarlos una i s o t e r m a con una p e n d i e n t e a s e n

TADA COMO s e MUESTRA EN LA SIGU IENTE F IGURA, LA CUAL NOS MUES­TRA QUE ES MAYOR LA ADSORCION A CONCENTRACIONES FUEPTES, - PE­RO MUCHO MENOR A CONCENTRACIONES D ILU ÍDAS ,

- 92 -

c x/m

50 8030 30

Para la c o m p a r a c i ó n con d i f e r e n t e s c a r b o n e s como s e o b s e r v a en

LA S IGU IENTE FIGURA/ EL CARBÓN "H" T IENE DOS VECES MÁS E F I C I E Ü

C IA QUE EL CARBÓN " J " DE UNA SOLUCIÓN CON UNA CONCENTRACIÓN DE

10 PPM. PERO A UNA CONCENTRACIÓN DE 30 PPM, LOS DOS CARBONES -

SON IGUALES; Y A UNA SOLUCIÓN RESIDUAL CON UNA CONCENTRACIÓN -

DE 100 PPM. EL CARBÓN " J " T IENE DOS VECES LA E F I C I E N C IA QUE EL

CARBÓN "H"

C x /m .1 0 0 180

1 0 40

Cf

- 93 -

ESTA EVALUACION DEBE BASARSE SIEMPRE EN PRUEBAS CON SOLUCIONES

REPERESENTATIVAS DEL PROCESO Y EN LAS CONDIC IONES EXACTAS EN -

QUE SE USAN,

LAS COMPARACIONES DE DIFERENTES CARBONES ACTIVADOS DEBEN BASAR

SE SIEMPRE EN LA CANTIDAD RELATIVA DE CADA UNO QUE SE NECESITA

PARA LOGRAR EL MISMO GRADO DE PUR IF ICAC ION .

GENERALMENTE ES D I F I C I L O COMPLICADO EL REALIZAR LAS PRUEBAS -

CON EL PRODUCTO REAL/ PARA REALIZAR DICHAS PRUEBAS A N IVEL LA­

BORATORIO Y ESTO NO ES APROPIADO PARA COMPROBAR LA UNIFORMIDAD

DE LAS CANTIDADES DE CARBON ACTIVADO. DEBIDO A ESTO,PODEMOS --

USAR ALGUNAS PRUEBAS INDIRECTAS EN LAS CUALES SE MIDE EL PO­

DER ADSORBENTE CON DIVERSOS COLORANTES O COMPUESTOS QUIMICOS -

ADSORBIBLES COMO EL NO. DE IODO, EL IND ICE DE MELAZA, IND I C E -

d e Azu l de Me t i l e n o ,

EN ALGUNAS OPERACIONES ES CONVENIENTE EXAMINAR MAS A FONDO LAS

PROPIEDADES DEL CARBON ADEMAS DE SU PODER ADSORBENTE/ POR EJE&

PLO : LA CANTIDAD DE CENIZAS/ SOLUBLES/ NO CAUSA NINGUNA D I F I ­

CULTAD; PERO EN ALGUNOS CASOS SERA NECESARIO UT IL IZAR UN CAR­

BON QUE NO CONTENGA CENIZAS SOLUBLES,

SIEMPRE SE RECOMIENDA ELEGIR UN CARBON CON UN pH COMPATIBLE —

CON EL L IQU IDO QUE SE TRATA, POR EJEMPLO J PARA EL AZUCAR DE -

CAÑA SE REQUIERE UN CARBON DE UN pH DE 7 APROXIMADAMENTE, Y --

PARA LA GLUCOSA UN pH DE 5 A 6 , ADEMAS EL CARBON DEBE TENER —

UNA TEXTURA QUE PERMITA FACIL IDAD EN LA F ILTRAC ION , ESTO ES, -

EN EL CASO DE CARBON PULVERIZADO NO DEBERA CONTENER UN EXCESO

DE SUPERFINOS/ YA QUE EN ESTOS CON EL PASO DEL L IQU IDO Y SU -

BAJO PESO, SE VAN ACOMODANDO EN EL F ILTRO , FORMANDO UNA TORTA

- 94 -

4,1 EVALUACION DE LOS CARBONES ACTIVADOS.

DE SUPERFINOS, YA QUE EN ESTOS CON EL PASO DEL L IQUIDO Y SU B&

JO PESO, SE VAN ACOMODANDO EN EL F ILTRO , FORMANDO UNA TORTA —

COMPACTA, DIFICULTANDO ASI EL PASO DEL L IQU IDO .

4 ,2 CR ITER IOS DE APL ICAC ION ,-

UNA DEMOSTRACION PRACTICA DE COMO SE REALIZAN LAS ISOTERMAS Y

TOMANDO EN CUENTA LOS RESULTADOS, SE VAN EVALUANDO LOS CARBO­

NES ACTIVADOS; SE REALIZARON PRUEBAS EXPERIMENTALES DE D I F E ­

RENTES CARBONES ACTIVADOS EN DETERMINACIONES DE NO, DE IODO,

IND ICE DE MELAZA, LAS CUALES SE MUESTRAN A CONTINUACION :

- 95 -

COMPARACION DE CARBONES ACTIVADOS VEGETALES ¡CARBON NEUTRO (CAL) ,

CARBON NEUTRO (SOSA), CARBON ALCALINO; Y CARBON ACTIVADO MINERAL -

NEUTRO. EN EL QUE SE DESEA SABER CUAL ES EL MEJOR CARBON DE CAPA­

CIDAD ADSORTIVA EN NO. DE IODO.

EL PROCEDIMIENTO SE REALIZA DE ACUERDO AL METODO DE LA DETERMINA­

CION DEL NO. DE IODO EL CUAL SE EXPLICA EN EL CAPITULO I I .

LOS RESULTADOS OBTENIDOS SON LOS S IGUIENTES :

CASO NO. 1 ISOTERMA DE NO, DE IODO.

MUESTRA . %HUMEDAD PESO (GR) ML.GAST, B(%Cr ) x /m (a -b /m )

CAL 9.1 0,25 15,2

. ..... j

457.48 1041,40CAL 9,1 0.5 8.1 243.79 851,76CAL 9.1 0.75 4,2 126.41 724,34CAL 9,1 1.0 2,4 72.23 597,43SOSA 8,8 0.25 13,5 406.32 1053,40SOSA 8.8 0.5 7,7 231,75 875,84SOSA 8.8 0,75 9,9 297.97 495,60SOSA 3.8 1.0 1.9 57.18 612,48ALCAL 8.3 0.25 13.9 418,36 1005,24ALCAL, 8.3 0.5 8.6 258.84 821,66ALCAL. 8.3 0.75 5.0 150.49 692.24ALCAL. 8.3 1.0 2.5 75,24 594,42MINER . 7.9 0,25 15,2 457.48 848,76MINER. 7.9 0.5 • 10,7 322,04 695,26MINER. 7.9 0,75 6.6 198,64 628,03MINER, 7,9 1.0 4,0 120,39 549,28

BLANCO .- A= 669,67

COMO SE PODRA OBSERVAR EN LA ISOTERMA, EL CARBON VEGETAL (SOSA)

T I ENE UN MEJOR NO, DE IODO POR LO QUE SE RECOMIENDA MAS QUE LOS

DEMAS CARBONES,

- 96 -

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CASO 2 : ISOTERMA DE DECOLORACION,

COMPARACION DE CARBONES ACTIVADOS PULVERIZADOS VEGETALES :

CARBON AC IDO , CARBON NEUTRO (CAL ) , CARBON NEUTRO (SOSA), CARBON

ALCALINO.

PROCEDIMIENTO : ESTE SE REALIZA DE ACUERDO AL METODO DE IND IC E -

DE DECOLORACION COMO SE EXPLICA EN EL CAPITULO

I I .RESULTADOS ¡

MUESTRA %Hu m . %CARBON p e s o (g r ) LECTUR. £d e c o l . %cF x /m

ACIDO 7.9 0.5 0.25 95 80 20 320ACIDO 7.9 1,0 0.5 30 93,7 6.3 187,4ACIDO 7.9 1.5 0.75 28 94.1 5.9 125.5ACIDO 7.9 2.0 1.0 25 94.7 5.3 94.7CAL 9.1 0.5 0.25 150 68.4 31.6 273.7CAL 9.1 1.0 0.5 80 83.2 16.8 166.3CAL 9.1 1.5 0.75 45 90.5 9.5 120.7CAL 9.1 2.0 1.0 25 94.7 5 .3 94.7SOSA 8.8 0.5 0.25 140 70.5 29.5 282.1SOSA 8.8 1.0 0.5 70 85,3 14.7 170.5SOSA 8.8 1,5 0.75 50 89.5 10.5 119.3SOSA 8.8 2.0 1.0 35 92.6 7.4 92.6ALCALINO 8.3 0.5 0.25 148 68.8 31.1 275.4ALCALINO 8.3 1.0 0.5 70 85,3 14.7 170.5ALCALINO 8.3 1.5 0.75 53 88.8 11.2 118.5ALCALINO 8.3 2.0 1.0 30 93.7 6.3 93.7

COMO SE OBSERVA, LA PENDIENTE DEL CARBON ACIDO ES EL MAS INDICADO

A UT IL IZAR , Y CON LA QUE PODEMOS LLEGAR A LA CONCENTRACION F INAL

DESEADA CON UNA CANTIDAD MENOR DE CARBON,

- 93 -

LA INTERSECCION DE LOS TRES CARBONES RESTANTES, NOS INDICA QUE -

A ESA CANTIDAD DE CARBON SE LLEGA A UNA MISMA CONCENTRACION F INAL ,

ESTA CANTIDAD DE CARBON SE OBTIENE DE LA S IGU IENTE MANERA :

-JL s C0 ~ 215M M

215, 100 - 21M

m = 79 = 0,36 g r .215

- 99 -

CASO 3 : ISOTERMA DE DECOLORACION.

COMAPARACION DE DOS T IPOS DE CARBONES : MINERAL CONTRA UN CARBON

VEGETAL LLAMADO CARBONES MEXICANOS PARA D E F IN IR EL MEJOR CARBON

A UT IL IZAR PARA EL INGENIO DE SAN CRISTOBAL.

PROCEDIMIENTO : VER CAPITULO I I .RESULTADOS :

MUESTRA %HUM. ^CARBON p e s o (g r ) LECT. %DECOL. %c F x /m

MEXICAN. 1.5 0.5 0.25 210 55.8 223.2MEXICAN. 1.5 1.0 0,5 130 72.63 27.37 145.2MEXICAN. 1.5 1.5 0.75 90 81.05 18.95 108.1MEXICAN. 1.5 2.0 1.0 50 89,5 10.5 89.5MINERAL 3.5 0.5 0.25 70 85.26 14.7 341.0MINERAL 3.5 1.0 0.5 35 92.6 7 A 185.3MINERAL 3.5 1.5 0.75 10 97.9 2.11 130.5MINERAL 3.5 2.0 1.0 5 98.9 1.1 98.9

COMO SE PODRA OBSERVAR EN LA GRAFICA, LA PENDIENTE DEL CARBON M I ­

NERAL T IENE UN MUY BUEN IND ICE DE DECOLORACION, EL CUAL SE RECO--

MIENDA PARA DICHO USO.

AHORA BIEN S I SE QU IS IERA CONOCER LA CANTIDAD DE CARBON QUE SE —

NECESITA PARA UNA CONCENTRACION F INAL DE 5 ES :

_X_ = _CQ ,t_. Cf _ = 200M M

200 _ 100 - 5M

- 101 -

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CASO 4 : ISOTERMA DE DECOLORACION ,

SE REQUIERE DE LA DECOLORACION DE UN AZUCAR DE CENTROAMERICA DEL

SALVADOR POR EMBOTELLADORA DE COCA-COLA CON DOS TIPOS DE CARBON:

CARBON NEUTRO (CAL) Y CARBON NEUTRO (SOSA) .

LAS CONDICONES DE OPERACION QUE SOL IC ITA EL CLIENTE : LA SOLU­

CION DE AZUCAR DEBE TENER 60 GRADOS BAUME, PARA CADA MUESTRA DE

CARBON SE REQUIEREN DE 100 ML . DE SOLUCION, A 80 “C , CON AG ITA­

CION DURANTE 40 MINUTOS. EL PROCEDIMIENTO CONTINUA COMO SE EXPLL

CA EN EL CAPITULO I I ,

RESULTADOS :

MUESTRA %HUM. %CARBON p e s o (g r ) LECT. %DECOL. %cf x /m

SOSA 8,8 0.5 0.5 1 4 0 46.9 53.0 93.9SOSA 8.8 0,75 0.75 105 60.2 39,8 80.3SOSA OO OO 1.0 1.0 78 70,4 29,5 79.5SOSA 8.8 1.25 1.25 66 75.0 25.0 60.0CAL 9.1 0,5 0.5 130 50.7 49.2 101,5CAL 9.1 0.75 0.75 88 66.6 33.3 88.8CAL 9.1 1.0 1.0 60 77.3 22,7 77.3CAL 9.1 1.25 1.25 25 90.5 9,5 72,4

COMO SE PODRA OBSERVAR, EL CARBON NEUTRO CON CAL T IENE UNA PEN­

DIENTE EN LA QUE NOS IND ICA QUE ES EL MEJOR, ADEMAS DE QUE (POR

SU IN CL INAC ION ) , SE REQUIERE DE UNA CANTIDAD MENOR DE CARBON AC­

TIVADO PARA LLEGAR A UNA CONCENTRACION FINALDE 101 S I ES EL DESEA

DO.

- 103 -

CASO 5 : ISOTERMA DE DECOLORACION Y DE NO, DE IODO.

COMPARACION DE DOS T IPOS DE CARBON PARA LA C IA , F ILTRACION DE

CENTROAMERICA EN DONDE REQUIEREN DE UN CARBON ACTIVADO CON GRAN

CAPACIDAD ADSORTIVA PARA TRATAMIENTOS DE AGUAS. LOS TIPOS DE CAR­

BON SON : CARBON PULVERIZADO NEUTRO (SOSA) Y CARBON MINERAL.

PROCEDIMIENTO : VER EL CAPITULO I í .

RESULTADOS I IND ICE DE DECOLORACION,

MUESTRA %HUM, %CARBON p e s o (g r ) LECT , /oDECOL, %CF x /m

MINERAL 5.1 0.5 0.5 125 72.5 27.5 290.1MINERAL 5.1 1 . 0 1 . 0 46 89.9 10.1 179.8

MINERAL 5.1 1.5 1.5 2 0 95.6 4.4 127.5MINERAL 5.1 2 . 0 2 . 0 6 98.7 1.3 98.7SOSA 8 . 8 0.5 0,5 67 85.3 14,3 341.1SOSA 8 . 8 1 . 0 1 , 0 33 92,7 7,3 185.5SOSA 8 . 8 1.5 1,5 9 98.0 2,0 130.7

SOSA 8 . 8 2 . 0 2 . 0 5 98,2 1.1 98.9

RESULTADOS; : NO. DE IODO.

MUESTRA %HUM, %CARBON p e s o (g r ) 7oCF (b ) x /m (a -b /m )

MINERAL 5.1 0.5 0,5 478.7 707.2MINERAL 5.1 1 . 0 1 , 0 322.1 626.9MINERAL 5.1 1.5 1.5 195.2 587.1MINERAL 5.1 2 , 0 2 . 0 104.1 531.4SOSA 8 , 8 0.5 0.5 377.4 1032.6SOSA 8 . 8 1 . 0 1 . 0 195.2 880.7SOSA 8 , 8 1.5 1,5 87.8 730.3SOSA 8 . 8 2 . 0 2 , 0 42.3 593.3

- 105 -

EN LAS DOS DETERMINACIONES EL CARBON NEUTRO SOSA, T IENE UNA MAYOR

CAPACIDAD DE ADSORCION, EN DONDE EN EL NO, DE IODO, SU PENDIENTE

MAS ACENTUADA, ME IND ICA QUE PARA LLEGAR A UNA CONCENTRACION DE -

MENOR DE 10, REQUIERE DE MENOR CANTIDAD DE CARBON, PERO SE RE­

QUIERE DE MAYOR CANTIDAD DE CARBON SI LO RELACIONAMOS CON EL I N ­

D ICE DE MELAZA O DECOLORACION, YA QUE LA PENDIENTE SE ENCUENTRA

EN LA PARTE SUPERIOR DE LA GRAFICA.

- 106 -

APLICACIONES INDUSTRIALES

INDUSTRIA AL IMENT IC IA

INDUSTRIA FmRMACEUTICA

INDUSTRIA QUIMICA

CAPITULO V

- 109 -

5.1 INDUSTRIA A L IM E N T I C IA .-

EN LA INDUSTRIA AL IMENT IC IA , SU USO ES MUY AMPLIO, YA QUE SE -

UT IL IZA EN LO S IGUIENTE :

- AZUCAR : PARA LA REFINACION DEL AZUCAR DE CAÑA EL CUAL HA -

SIDO ADOPTADO POR MUCHAS REF INER IAS , ASI COMO LA -

INDUSTRIA DE LA GLUCOSA DANDO AL PRODUCTO UNA ME­

JOR CALIDAD Y MAYOR FLEX IB IL IDAD EN LA FABRICACION.

PARA EL AZUCAR, EL T IPO DE CARBON MAS COMUNMENTE -

USADO ES EL CARBON NEUTRO (CAL) PRINCIPALMENTE POR

SU PH NEUTRO Y A QUE DECOLORA EL AZUCAR MORENA O -

MASCABADO EN UN 98 1 DE DECOLORACION, LO CUAL ES -

SUF IC IENTE PARA SU VENTA AL PUBLICO. DICHO T IPO DE

CARBON SE UT IL IZA ADEMAS POR SU EQUIPO QUE ES A --

BASE DE MEZCLADORAS Y DESPUES LO HACEN PASAR POR -

F ILTROS . PARA EL CASO DE UN EQUIPO DE COLUMNAS SE

RECOMIENDA EL CAPEON TIPO MINERAL 10x35, CON PH -

NEUTRO, OBTENIENDO EL 100% DE DECOLORACION.

- ACEITES Y GRASAS COMESTIBLES : LAS INDUSTRIAS QUE REFINAN -

ACEITES Y GRASAS COMESTIBLES Y OTROS PRODUCTOS CON

ELLAS RELACIONADAS FUERON UNAS DE LAS PRIMERAS --

QUE EMPLEARON EL CARBON ACTIVADO PARA F INES DE PU

R I F I C A C IO N , POR EJEMPLO : ACE ITE DE COCO, DE L INA

ZA, DE SOJA, MANTECA DE CERDO, CEBO, ADEMAS SE Eü

PLEA EN LA ELIMINACION DE JABONES Y PEROXIDOS HACE

QUE EL ACEITE NO EJERZA UN EFECTO VENENOSO SOBRE -

LOS CATALIZADORES CUANDO ES HIDROGENADO,

EL T IPO DE CARBON A UT IL IZAR EN EL CASO DE LA MAN

TECA DE CERDO, ES EL T IPO AC IDO , YA OUE POR SU PH

- 110 -

ES ENTRE 3.0 Y 3 ,5 , SE OBTIENE UNA BUENA DECOLORA­

C ION , DANDOLE UN ASPECTO MAS AGRADABLE ADEMAS DE —

ELIMINARLE EN GRAN PROPORCION EL OLOR A CEBO,

EN EL CASO DE ACEITES COMESTIBLES, EL T IPO DE CAR­

BON A UT IL IZAR ES EL CARBON NEUTRO (CAL) , POR SU -

PH, Y EL PROCESO INDUSTRIAL SE LLEVA A CABO EN UN

REC IP IENTE DE ACERO INOXIDABLE EN DONDE SE MEZCLA

EL ACE ITE CON EL CARBON, Y DESPUES DE UNA HORA, SE

PASA POR UNOS FILTROS DE PLACAS LOS CUALES T IENEN

UNA TELA ESPECIAL EN DONDE SE RETIENE EL CARBON AC

T IVADO , Y OBTENIENDO EL ACE ITE CON UN LIGERO COLOR

AMARILLO,

- OTROS PRODUCTOS COMESTIBLES : EL CARBON ACTIVADO SE UT IL IZA

PARA MEJORAR EL COLOR Y EL SABOR DE MUCHOS PRODUC­

TOS AL IMENT IC IOS COMO LA GELATINA, LAS SOPAS Y EL

VINAGRE, MUCHOS DE LOS PRODUCTOS AL IMENT IC IOS NO -

PUEDEN PURIF ICARSE POR CR ISTAL IZACION O DESTILACION

Y LAS NORMAS PARA LA PUREZA DE LOS ALIMENTOS L I M I ­

TAN EL USO DE METODOS QU IM ICOS , Y EL CARBON ACT IVA ­

DO T IENE LA VENTAJA DE QUE SOLO ACTUA EN LA DESAPA­

R IC ION DE IMPUREZAS ADSORBIDAS ADEMAS DE SER INSOLU

BLE. EJEMPLOS DE EL USO DE CARBON ACTIVADO EN OTROS

PRODUCTOS, ES EN EL CASO DE LOS JUGOS, LOS CUALES -

PARA LA DECOLORACION SE EMPLEA EL T IPO ACIDO; EN EL

CASO DE LA GLUCOSA SE EMPLEA EL T IPO NEUTRO CON SO­

SA, YA QUE LAS SALES DE CAL DEL OTRO TIPO NEUTRO —

REACCIONAN CON LA GLUCOSA, PROVOCANDO QUE ESTA SE -

FERMENTE, Y EN LUGAR DE BENEF IC IARLE , LO PERJUD ICA .

- 111 -

Y POR ULTIMO EN EL CASO DE LA INDUSTRIA REFRESQUERA

COMO UTIL IZAN UNA SOLUCION DE AZUCAR MUY CONCENTRADA

EL L IQU IDO TOMA UN COLOR AMARILLOSO, POR LO QUE SE

UT IL IZA EL CARBON TIPO NEUTRO (CAL) , POR SU GRAN PO­

DER DECOLORANTE, PERMITIENDO QUE LAS BEBIDAS CLARAS

O TRANSPARENTES, TENGAN ESA APARIENCIA ,

- BEBIDAS ALCOHOLICAS : ALGUNAS DE LAS BEBIDAS ALCOHOLICAS T I E ­

NEN UN SABOR DESAGRADABLE Y EL CARBON ACTIVADO E L I ­

MINA UNA BUENA PARTE DE ESTE SABOR, POR EJEMPLO : EL

WHISKY, EL V INO , LA CERVEZA, EL AGUARDIENTE Y LOS ES

P IR ITUS NEUTROS MEJORAN MUCHO DURANTE SU ALMACENA­

MIENTO,

LA INDUSTRIA CERVECERA ES LA OUE MAS CARBON ACTIVADO

CONSUME TANTO PARA SU TRATAMIENTO DE AGUAS CON EL --

T IPO DE CARBON MINERAL 14x35 COMO PARA SU PROCESO EL

CARBON TIPO PULVERIZADO NEUTRO (SOSA) EL CUAL ACTUA

COMO CATALIZADOR,

5.2 INDUSTRIA FARMACEUTICA,-

- PRODUCTOS FARMACEUTICOS Y QUIMICOS : SE UT IL IZA EL CARBON AC­

TIVADO PARA MEJORAR LA CALIDAD DE LAS SUSTANCIAS Y -

D ISM INU IR SU COSTO DE FABR ICACION , POR EJEMPLO :

- ACETANILIDA - ACIDO SULFANIL ICO GLUTAMATO DE

ACETATO DE SODIO - ACIDO FTALICO SODIO

- ACIDO C ITR ICO BENZOATO DE SODIO HIDROQUINONA

ACIDO FOSFORICO CAFEINA PEN IC I L INA

ACIDO GALICO - ESTREPTOMICINA PROCAINA

ACIDO GLUTAMICO FERROCIANURO DE

112

- ACIDO LACTICO - GL IC ER INA .

LA ADSORCION DE IMPUREZAS INCOLORAS DE UNA SOLUCION

ANTES DE LA CR ISTAL IZACION DA COMO RESULTADO UN REN

DIMIENTO MAS ELEVADO DE CR ISTALES , ADEMAS SE NECESL

TAN MENOS RECRISTAL IZAC IONES PARA OBTENER UNA PURE­

ZA DETERMINADA, LOS COMPUESTOS QUIMICOS QUE SON SO­

LIDOS A TEMPERATURA DE TRABAJO SE TRATAN EN SOLUCION

LA ELECCION DEL DISOLVENTE DEPENDE DE LAS COND IC IO ­

NES DE UN CASO DETERMINADO.

5,3 INDUSTRIA QU IM ICA .

- RECUPERACION DE DISOLVENTES ¡ EL USO DEL CARBON ACTIVADO —

PROPORCIONA UN TRATAMIENTO SENCILLO Y DE BAJO COSTO

SE TRATAN DE ESTA MANERA LAS SOLUCIONES PARA LA L IM

PIEZA EN SECO, ACEITES COMESTIBLES Y SOLUCIONES EM­

PLEADAS POR LAS FABRICAS DE CONSERVAS DE CARNE PARA

CURAR SUS PRODUCTOS .

- RECUPERACION DE SUSTANCIAS ADSORBIDAS : OTRO DE LOS USOS DEL

CARBON ACTIVADO ES EN LA RECUPERACION DEL ORO, DES ­

PUES DE SU EXTRACCION DEL MINERAL POR EL PROCEDIMIEN

TO DEL CIANURO; EN LA RECUPERACION DEL IODO DE LAS -

SALMUERAS DE LOS POZOS DE PETROLEO; PARA LA RECUPERA

CION DE COMPUESTOS BIOQUIM ICOS ADSORBIBLES OBTENIDOS

DE MATERIAS PRIMAS D I F I C I L E S DE PURIF ICAR POR OTROS

METODOS DE SEPARACION; PARA LA PREPARACION DE LA PE­

N I C I L I N A EN CANTIDADES COMERCIALES, DESPUES SE HAN -

IDEADO PROCEDIMIENTOS SEMEJANTES PARA LA ESTREPTOMI -

- 113 -

CIÑA Y PARA CIERTAS VITAMINAS Y HOPMONAS.

- CATALIS IS ; EL CARBON ACTIVADO SE USA COMO CATALIZADOR EN D I ­

VERSAS REACCIONES POR EJEMPLO : CATALIZAR LA FORMA­

CION DE CLORUROS DE SULFURILO POR UNION DEL GAS SUL­

FUROSO Y EL CLORO; TAMBIEN PUEDE ACTUAR COMO PROMO­

TOR E INFLU IR SOBRE LA RAPIDEZ DE LA REACCION PUEDE

FAVORECER UNA REACCION EN LUGAP DE OTRA DE DOS REAC­

CIONES ALTERNATIVAS

- ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES : LA APLICACION MAS NOTABLE

DEL CARBON ACTIVADO ES LA EL IM INAC ION DE OLORES Y -

SABORES DE LAS AGUAS RESIDUALES DEBIDO A LA S EN C I ­

LLEZ DEL TRATAMIENTO Y A SU BAJO COSTO, EL USO DEL

CARBON ACTIVADO SE HA EXTENDIDO RAPIDAMENTE POR TODO

EL MUNDO. UTILIZANDO PRINCIPALMENTE EL T IPO DE CAR­

BON MINERAL 14x35 EL CUAL T IENE MAS CAPACIDAD DE —

ADSORCION PAPA IMPUREZAS ORGANICAS,

- 114 -

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- LOS DIFERENTES T IPOS DE CARBON ACTIVADO LOS CUALES PUEDEN SER

PULVERIZADOS O GRANULARES/ ASI CO^O DE ORIGEN VEGETAL O M INE ­

RAL PROPORCIONANDOLE AL CARBON ACTIVADO UNA CARACTERISTICA --

MUY ESPECIAL DE CAPACIDAD ADSORTIVA,

- LAS PRINCIPALES DETERMINACIONES PARA LA CARACTERIZACION DE --

LOS CARBONES ACTIVADOS SON EL PH, IND ICE DE MELAZA, NO, DE --

IODO Y AZUL DE METI LEÑO.

- LA CAPACIDAD DE ADSORCION SE OBTIENE POR TRATAMIENTO MEDIANTE

UN AGENTE OXIDANTE LA QUE PROPORCIONA AL CARBON LA CARACTERIS

T ICA DE ATRAER IMPUREZAS INDESEABLES QUE AFECTAN LA CALIDAD -

DE UN PRODUCTO.

- EL PF . 'ESO DE ASERRIN CON ACIDO FOSFORICO SE EMPLEA A N IVEL -

NACIONAL DEBIDO A LA ECONOMIA DE SU MATERIA PRIMA ASI COMO POR

LA RECUPERACION AL 40 1 DEL AGENTE OXIDANTE.

- LA DETERMINACION DE LAS ISOTERMAS DE ADSORCION ES EL CR ITER IO

FUNDAMENTAL PARA ELEGIR EL T IPO DE CARBON ACTIVADO MAS CONVE­

NIENTE PARA LA APLICACION EN UN PROCESO PARTICULAR,

DE ACUERDO A LAS VARIABLES DE OPERACION MAS IMPORTANTES COMO

SON EL T IEMPO, LA TEMPERATURA, p H , AG ITAC ION .

- SE RECOMIENDA LLEVAR A CABO PRUEBAS EXPERIMENTALES DONDE SE -

SIMULEN LAS CONDICIONES PEALES DE OPERACION PARA QUE LOS DA­

TOS QUE SE OBTENGAN ACERCA DE LA E F I C I E N C IA DE ADSORCION SEA

CONFIABLE.

- 115 -

- PARA PROCESOS MUY ESPECIALES EN OUE SE NECESITE UN CARBON -

CON ALTA CAPACIDAD DE ADSORCION, RES ISTENC IA MECANICA Y RE-

GENERABLE EN UN 80 %, ES PREFERIBLE UT IL IZAR EL CARBON PELE

T IZADO,

- 116 -

B IBL IOGRAF IA .

1) J .W . HASSLER,

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CARACTERIZACION DEL CARBON ACTIVADO).

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- 119 -