CAPITULO III TRATAMIENTO DE DATOS Y DISUCIÓN DE
3.3 MORFOLOGÍA
En la tabla 15 se puede identificar que la adsorción de Azul de Metileno presenta afinidad por el modelo de Freundlich de acuerdo a los datos experimentales indicando una adsorción heterogénea o multicapa.
71
El análisis morfológico del Carbón de residuo de café se realizó mediante el Microscopio Electrónico de Barrido (SEM) de la Facultad de Ingeniería Química, teniendo en cuenta el mecanismo de este análisis en alto vacío y con las señales de electrones secundarios y retro dispersados, la morfología de las muestras fue presentan aparente superficie irregular en forma es decir, una superficie irregular y heterogénea. Además, se apreciaron algunas zonas erosionadas posiblemente producidas durante la evolución de los volátiles.
Finalmente en las figuras a, b, c, d , Se muestra el desarrollo de la estructura del carbón activado a 600°C y 700°C. Teniendo una activación química con H3PO4, considerando que este desarrollo de poros es por la presencia de oxígeno que elimina la interconexión entre átomos de carbono.
CONCLUSIONES
Se obtuvieron carbones activados con áreas superficiales desde 750 m2/g hasta 1125 m2/g, con lo que se puede indicar que las condiciones de activación química usadas son apropiadas para este tipo dematerial. El carbón activado con mayor área superficial fue el carbón con código 560700, que alcanzo un desarrollo de su área superficial de 1125 m2/g, presentó una microporosidad con un volumen de poro de 0,42 cm3 /g en un 58%.
El carbón activado a partir del residuo de café fue apto para la remoción del azul de metileno. La isoterma de adsorción se ajustó al modelo propuesto por Freundlich, lo que indica que existe una adsorción heterogénea y reporta una capacidad máxima deadsorción de 59,336 mg 𝑔−1, esta capacidad de adsorción del carbón obtenido a partir del residuo de café afirma que si es posible alcanzar eficiencia de remoción de colorantes básicos de soluciones acuosas.
La relación de impregnación entre la solución activadora y precursor que es el residuo de café es la variable más significativa que influye en la capacidad de remoción del colorante Azul de metileno, si bien es cierto en esta investigación solo consideramos dosrelaciones deimpregnación de 1/1 y 1/2 con ácido fosfórico a 40%
y 60% de concentración se evidencio que en la relación de impregnación con 5 ml de H3PO4 al 60% de concentración en volumen, a 10 g al residuo de café carbonizado tuvo influencia en el desarrollo de microporos, así también se observa por los resultados del análisis de la propiedad textural que a mayor presencia de ácido fosfórico disminuye el volumen de microporos, como se determinó en la muestra 140600 de relación de impregnación con 1 ml de H3PO4 al 40% de concentración en volumen, a 10 g al residuo de café carbonizado donde se obtuvo
73 0.2 cm3/g del volumen de microporos.
Se determinó que la concentración de ácido fosfórico influye en la adsorción del azul de metileno para esta investigación se trabajó con la concentración de 40% y 60% en volumen, si bien en el la relación de impregnación se menciona que a mayor presencia de ácido fosfórico la formación de microporos se ve disminuido, según los datos se obtuvo mayores valores del área superficial para la concentración de 60% , y menores valores para la concentración de 40%, por lo que podemos concluir que es importante tener en cuenta esta variable y diferenciada de la variablede la relación de impregnación.
Código Muestra
𝑺𝑩𝑬𝑻
(𝑐𝑚2/𝑔)
140600 750
140700 780
160600 960
160700 980
540600 1016
540700 1039
560600 1123
560700 1125
Se determina que la temperatura influye en la capacidad de adsorción del azul de
metileno al evidenciar que a mayor temperatura 700°C de activación del carbón activado se alcanza a desarrollar mayor área superficial, el manejo de estos valores se dio teniendo en cuenta que a temperaturas elevadas se rompen los entrecruzamientos mediados por los ésteres de fosfatos en la celulosa cristalina ocasionando contracción estructural, degradación de celulosa y la lignina los que finalmente son los responsables de la morfología final de carbón poroso), ocurriendo en los mecanismos la volatilización de los ácidos polifosfóricos formados, así también los mecanismos de deshidratación del H3PO4 para formar P2O5
75
RECOMENDACIONES
Realizar el análisis de grupos funcionales superficiales del carbón a partir del residuo de café, para próximas investigaciones por su importancia de poder tener identificado los grupos funcionales que favorecen la propiedad de adsorción de este tipo de carbón activado, teniendo en cuenta que el mecanismo de adsorción implica que las interacciones involucradas son de tipo electrostático por la parte catiónica del colorante, y los grupos funcionales superficiales del carbón activado cargados negativamente.
Realizar investigación para las variables de operación en la adsorción para optimizando el proceso, como es el caso de pH del medio, en este estudio para el proceso deadsorción se mantuvo el pH delmedio igual a 8, se da la recomendación de este estudio teniendo la evidencia que en varias investigaciones se reporta que a valores mayores del pH se incrementa la adsorción lo que relacionan con la ionización de la molécula deazul demetileno cuando pH >pka. Teniendo en cuenta que la superficie del biosorbente está cargada negativamente, se incrementará la electronegatividad del material y contribuirá a la remoción del analito. (Wang, 2005) calcularon el área dela superficie de diversos carbonea activos ocupado por la molécula del analito, lo que demostró que a valores bajos de pH la cobertura del carbón activado por el azul de metileno es menor a su área superficial para cada tipo decarbón, a mayores valores depH=8, la cobertura superficial fue mayorque el área superficial, indicando adsorciónmulticapa.
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VII ANEXOS
Figura 12:Tratamiento del rresiduo de café y carbonización.
Figura 13: Preparación del Azul de Metileno.
81 Figura 14: Medición del pH del Azul de Metileno para curva de equilibrio
Figura 15: Azul de Metileno concentraciones 0.75 a 2.0 mg/l
Figura 16: Preparación de carbón activado para la adsorción
Figura 17: Adsorción del Azul de Metileno
83 Figura 18: BET y SEM equipos para medición del area superficial y morfología del carbon activado,