Carbon activado para los gases

Adsorción de carbón activado

El estudio de la adsorción de CO2 sobre materiales adsorbentes es un tema actual de interés para la investigación. Aunque en circunstancias operativas reales, las condiciones de eliminación de este gas se realizan a temperaturas entre 290 y 303 K y 1 Bar de presión o altas presiones, es útil, como aproximación preliminar, determinar la capacidad de adsorción de CO2 a 273K y 1 Bar y realizar un estudio termodinámico de los calores de adsorción de CO2 sobre materiales carbonosos preparados por activación química a partir de cáscara de palma africana con soluciones de CaCl2 y H3PO4, posteriormente modificados con HNO3 y NH4OH, con el objetivo de establecer la influencia que estos tratamientos tienen sobre las propiedades texturales y químicas de los carbones activados y su relación con la capacidad de adsorción de CO2. Los materiales carbonosos se caracterizaron mediante adsorción física de N2 a 77K, CO2 a 273K, análisis proximal, valoraciones de Boehm y calorimetría de inmersión en agua y benceno. Los carbones activados tenían un área BET entre 634 y 865 m2g-1, con un volumen de microporos entre 0,25 y 0,34 cm3g-1. Los resultados experimentales indicaron que la modificación del carbón activado con HNO3 y NH4OH generó una disminución del área superficial y del volumen de poros del material, así como un aumento de los grupos superficiales que favorecieron la adsorción de CO2, lo que se evidenció en un aumento de la capacidad de adsorción y del calor de adsorción.

Tipos de carbón activado

ResumenSe utilizaron siete tipos de carbón activado para investigar el efecto de su estructura en la separación de CO2 de la mezcla de gases (H2 + CO2) por el método de adsorción a temperatura ambiente y presiones más altas. Los resultados mostraron que los factores limitantes para la separación del CO2 de la mezcla de 53,6 mol% de H2 + 46,4 mol% de CO2 y de la mezcla de 85,1 mol% de H2 + 14,9 mol% de CO2 eran diferentes a 20 °C y unos 2 MPa. El mejor resultado de separación se consiguió cuando el diámetro de los poros del carbón activado oscilaba entre 0,77 y 1,20 nm, y el tamaño medio de las partículas era de unos 2,07 µm para la mezcla de 53,6 mol% de H2 + 46,4 mol% de CO2 y de 1,41 µm para la mezcla de 85,1 mol% de H2 + 14,9 mol% de CO2. El efecto del área específica y del diámetro de los poros del carbón activado en la separación del CO2 de la mezcla de 53,6 mol% de H2 + 46,4 mol% de CO2 fue más significativo que el de la mezcla de 85,1 mol% de H2 + 14,9 mol% de CO2. El CO2 en la fase gaseosa puede reducirse de 46,4 mol% a 2,3 mol%-4,3 mol% con un proceso de separación en dos etapas.
ConclusiónSe examinaron siete tipos de carbón activado para determinar los factores limitantes de la estructura de los carbones activados para separar mezclas de gas (53,6 mol% H2 + 46,4 mol% CO2) y (85,1 mol% H2 + 14,9 mol% CO2) a 10 °C y aproximadamente 2 MPa. Los datos experimentales muestran que: para 53,6 mol% de H2 + 46,4 mol% de CO2, el diámetro de los poros y el tamaño medio de las partículas limitan la selectividad de los carbones activados; para 85,1 mol% de H2 + 14,9 mol% de CO2, el tamaño medio de las partículas limita la selectividad de los carbones activados; el mejor rendimiento de separación puede alcanzarse para los dos tipos de mezcla de gases cuando el diámetro de los poros del carbón activado oscila entre 0. Además, la fracción molar de CO2 en la mezcla de gas de equilibrio puede reducirse del 46,4% a menos del 4,3% en dos etapas utilizando carbón activado. En general, nuestros hallazgos son beneficiosos para la separación de mezclas de gases industriales que contienen CO2 utilizando carbones activados a temperatura ambiente y presiones más altas.

Filtro de carbón activado

El carbón activado, también llamado carbón vegetal activado, es una forma de carbón procesado para tener poros pequeños y de poco volumen que aumentan la superficie[1][2] disponible para la adsorción o las reacciones químicas[3].
Debido a su alto grado de microporosidad, un gramo de carbón activado tiene un área superficial superior a 3.000 m2 (32.000 pies cuadrados)[1][2][4] según lo determinado por la adsorción de gases[1][2][5] Un nivel de activación suficiente para una aplicación útil puede obtenerse únicamente a partir de una alta área superficial. Un tratamiento químico posterior suele mejorar las propiedades de adsorción.
El carbón activado se utiliza en el almacenamiento de metano e hidrógeno,[1][2] en la purificación del aire, en la recuperación de disolventes, en la descafeinización, en la purificación del oro, en la extracción de metales, en la purificación del agua, en la medicina, en el tratamiento de aguas residuales, en los filtros de aire de los respiradores, en los filtros de aire comprimido, en el blanqueamiento dental, en la producción de cloruro de hidrógeno y en muchas otras aplicaciones.
Una de las principales aplicaciones industriales es el uso de carbón activado en el acabado de metales para la purificación de soluciones de galvanoplastia. Por ejemplo, es la principal técnica de purificación para eliminar las impurezas orgánicas de las soluciones de niquelado brillante. Se añaden diversos productos químicos orgánicos a las soluciones de galvanoplastia para mejorar sus cualidades de depósito y para aumentar propiedades como el brillo, la suavidad, la ductilidad, etc. Debido al paso de la corriente continua y a las reacciones electrolíticas de oxidación anódica y reducción catódica, los aditivos orgánicos generan productos de descomposición no deseados en la solución. Su excesiva acumulación puede afectar negativamente a la calidad del revestimiento y a las propiedades físicas del metal depositado. El tratamiento con carbón activado elimina estas impurezas y restablece el rendimiento del metal depositado al nivel deseado.

El carbón activado se utiliza para eliminar

En las salas de instrumentos de precisión, en las salas de intercambio telefónico y en las galerías de arte, el filtro de carbón activado de pellets o de fibra se utiliza para evitar la contaminación o la corrosión de los equipos de precisión y los objetos de arte y para purificar el aire de ventilación. Los filtros de carbón activado también se utilizan en los purificadores de aire domésticos.
El ozono se genera en las plantas de purificación donde se realiza la ozonización y en las máquinas copiadoras. Dicho ozono se transforma en oxígeno por la acción catalítica del carbón activo. El carbón activado granulado se utiliza en las plantas de purificación de agua, y el carbón activado de tipo panal se utiliza en las máquinas copiadoras.
El carbón activado granulado y/o el carbón impregnado se utilizan para la desodorización de aguas residuales o residuos humanos. Los odorantes incluyen compuestos de azufre, como el sulfuro de hidrógeno, el amoníaco y el mercaptano, etc. Los valores umbral de los odorantes son los siguientes.
El carbón activado granulado se coloca en un recipiente transpirable en la esquina del frigorífico. El frigorífico se desodoriza por convección de gases debido a las diferencias de temperatura. El carbón activado tiene una vida útil de aproximadamente 1 año, y debe sustituirse por un nuevo desodorizante. Actualmente, Kuraray está desarrollando un catalizador desodorizante de larga duración a baja temperatura.