Adsorción de azul de metileno sobre carbón activado

1. Operaciones Unitarias II
Adsorción de azul de metileno sobre carbón
activado producido a partir de las cascaras de
semillas de té (Camellia sinensis L.)
Estudiante: Alan Daniel Matzumiya Zazueta
12 de Marzo del 2015

2. Autores:
• Jun-jie GAO (1)
• Ye-bo QIN (2)
• Tao ZHOU (1)
• Dong-dong CAO (3)
• Ping XU (1)
• Danielle HOCHSTETTER (1)
• Yue-fei WANG (1,4)
Adsorción de azul de metileno sobre carbón
activado producido a partir de las cascaras de
semillas de té (Camellia sinensis L.)
1. (Departamento de ciencias, Universidad de Zhejiang, Hangzhou,
China)
2. (Departamento agricola de la provincia de Zhejiang,
Hangzhou,China)
3. (Academia de ciencias agricolas de Zhejiang, Hangzhou, China)
4. (Laboratorio clave del crecimiento de plantas horticulas, Ministerio
de agricultura, Hangzhou, China)
Nombre de la revista: Journal of Zhejiang University-SCIENCE
(Biomedicine & Biotechnology) , Paginas : 650-658, Publicado : julio de 2013

3. Indice
• Introduccion
• Objetivo
• Materiales y metodos
• Resultados y discusiones
• Conclusiones

4. Introducción

5. Introduccion
• Los colorantes sintéticos son utilizados
ampliamente en la industria textil, papel, industrias
de impresión y las tintorerías .
• Esto ha resultado ser una fuente significativa de los
contaminantes de los ecosistemas acuáticos.

6. • Efluentes de la industria de teñido constituyen una
de las aguas residuales más problemáticas.

7. • Recientemente, la eliminación de tintes de las aguas residuales a
través de técnicas de adsorción ha demostrado ser prometedor
debido a su simplicidad, bajo costo y eficiencia
• Por ejemplo el carbón activado es conocida por sus propiedades
únicas: estructura porosa, superficies específicas elevadas y grandes
capacidades de sorción.

8. Objetivo

9. Objetivo
• Prepararacion del carbón activado a partir de cáscaras
de semilla de té (Camellia sinensis L.) usando un
método de activación con ZnCl2.
• Investigar su textura, caracterización química
superficial y estudiar la adsorción de metileno azul (el
MB) incluyendo estudios de cinética, equilibrio
químico y termodinámicos.

10. Materiales y metodos

11. Materia prima: La semilla de té (Camellia sinensis L.) usada para la
preparación de carbón activado.
Adsorbato: colorante catiónico, Azul de metileno (MB) Las soluciones madre
de 500 mg / L de colorante eran preparado con agua destilada y las
concentraciones requeridas se obtuvieron por dilución.
Cloruro de metillitionina

12. Preparacion del carbon activado
Trituracion y
tamizado
Materia prima
Agente activante
(ZnCl2)
24 horas
Secado
110 ºC
6 horas
Horno
N2 a 500 ºC
1 hora
Carbón
activado
Destilado
con agua
Secado,
molido y
Tamizado
Rendimiento (%) =
𝑚
𝑀
x 100
m = peso del carbon activado
M = peso antes de la activacion
Lavado
(HCl, 0,1 M)
PH = 7

13. • La caracterización de textura del carbón activado se midió por
adsorción de nitrógeno a 77 K con un analizador de quimisorcion, un
espectrometro de masas y un microscopio electronico de barrido.

14. Estudios de adsorcion
• La investigación de adsorción de equilibrio se
completó mediante la adición de una cantidad fija de
carbón activado en 25 ml de diferentes concentraciones
iniciales de MB.
• Los estudios de cinética de adsorción se realizaron
mediante la adición de 0,2 g de carbón activado en 200
ml de diferentes concentraciones iniciales de MB.

15. • Las muestras acuosas se tomaron a intervalos de tiempo
preestablecidos y se determinaron sus concentraciones.
• La cantidad de adsorción de MB en el equilibrio fue calculada por
qe =
(𝑪𝒐−𝑪𝒆)
𝑽
W
qe = Cantidad de MB por cada gramo de adsorbente (mg/g)
Co y Ce son las concentraciones inicial y en equilibrio respectivamente
(mg/L)
V = volumen de la solucion (L)
W = masa del adsorbente (g)
Para calcular la adsorcion en cualquier instante de tiempo es
qt =
(𝑪𝒐−𝑪𝒕)
𝑽
W
Donde Ct es la concentracion de MB a cualquier instante de tiempo

16. Resultados y discusiones

17. • se puede ver en la Tabla 1 un alto rendimiento de carbon activado de te (TAC) con
buenas caracteristicas, esto se debe a la menor temperatura utilizada en la
activación química, lo cual reduce la cantidad de compuestos liberados por la
volatilización

18. La adsorción y desorción de N2 a 77 K de TAC
• puede verse que un fuerte aumento de volumen de adsorción se produjo a baja
presión y a alta presión la adsorción de volumen llegó al maximo.
• la isoterma se clasifica como tipo I, que indica la presencia de grandes fracciones de
microporos y en algunos casos mesoporos

21. El estudio cinético para el proceso de adsorción
• Los datos experimentales se ajustaron a modelos de pseudo-primer orden y pseudo-
segundo orden
• Las formas lineales del seudo-primer orden y el seudo-segundo orden están
representados por:
• Donde K1 (min-1) y K2 (g·mg-1·min-1) son las constantes de velocidad de pseudo-
primer orden y pseudo-segundo orden, respectivamente.

22. • Para evaluar la contribución de los mecanismos de reacción para el
mecanismo de sorción se ajustaron los datos a la siguiente ecuacion:
Donde Kp (mg· g-1·min-0.5), representa la constante de velocidad
C (mg / g) , es una constante determinada para cada concentracion inicial

24. Modelo de isoterma de Langmuir
Donde qm (mg / g) y KL (L / mg)

25. Modelo de isoterma Freundlich
Donde n y KF ((mg / g) (L / mg) 1 / n) son constantes de Freundlich
relacionados con la favorabilidad de proceso de adsorción y la
capacidad de adsorción del adsorbato

27. Parametros Termodinamicos
Donde KL (L / mol) es de la ecuación de Langmuir
R = es la constante de los gases (8.314J / (mol·K)
T = es la temperatura en grados Kelvin.

29. Conclusiones

30. • Las cáscaras de semilla de té fueron modificadas mediante el uso de
ZnCl2 en un método de un solo paso en el consumo de energía
relativamente bajo.
• La adsorción cinética cumplió con el modelo de pseudo-segundo
orden. Los resultados del modelo de mecanismos de reacción
sugieren que mecanismos de reacción no era el único paso
determinante del ritmo.
• Se encontró que el modelo de isoterma de Langmuir se obtienen
mejores datos de equilibrio con la adsorción máxima de monocapa de
324,7 mg / g de azul de metileno.
• Termodinámica estudios indicaron la naturaleza espontánea y
exotérmica del proceso de sorción
Conclusiones

31. Gracias por su
atencion