18) rincon garcia daniel andres

1. Adsorción De COV Con Carbón
Activado Hecho A Partir De
Aserrín Del Proceso De
Manufactura De Muebles De
Madera De Hevea
Operaciones Unitarias II Daniel Andrés Rincón García
Prof. Marco Antonio Núñez Esquer 22 de Marzo del 2012

2. Adsorption of VOCs by Activated Charcoal
Produced from Saw Dust in Para-rubber
Wood Furniture Manufacturing
Preechaya Chaisarn , Tunlawit Satapanajaru and Jukkrit Mahujchariyawong
Environmental Technology and Management program, Department of Environmental Science,
Faculty of Science, Kasetsart University, Bangkok 10900, Thailand.
Tassanee Prueksasit
Department of General Science, Faculty of Science, Chulalongkorn University,
Bangkok 10330, Thailand.
Thammasat Int. J. Sc. Tech., Vol.13
Special Edition, P. 92-99, November 2008

3. Índice
1. Introducción
2. Justificación
3. Materiales
4. Elaboración y Experimentación
5. Resultados y Discusión
6. Conclusiones

4. Introducció
n
La manufactura de muebles con madera de
Hevea es una industria de exportación importante
en Tailandia. Los problemas ambientales del
proceso son el gran desperdicio de madera y la
emisión de contaminantes a la atmosfera en las
líneas de producción.
Los contaminantes provienen de las emisiones
de los secadores, y las emisiones volátiles de la
aplicación de recubrimientos en el acabado de
los muebles.

5. Introducció
n
Los compuestos orgánicos volátiles (COV) de los
materiales de recubrimiento se liberan a la
atmosfera cuando se aplican a los productos en
cámaras de espreado y los hornos de secado.
Más aún, los COV también se pueden liberar a la
atmosfera cuando sus contenedores se dejen
abiertos.

6. Justificació
n
• Los COV están presentes en la mayoría de los
efluentes industriales.
• Estos son muy dañinos para ambos, la salud
humana y el medio ambiente.
• Especialmente en la salud humana, se sabe
que son fuertes agentes cancerígenos y
mutagénicos.
• El carbón activado es una solución de
adsorción barata y eficiente dada su hidrofobia
y alta área superficial.

7. Materiales
Se utilizo aserrín
proveniente del proceso de
manufactura de muebles de
Hevea de la provincia de
Chonburri, Tailandia, con
un tamaño de partícula en
el rango de 0.5 a 2 mm
Como materia prima para
la preparación de carbón
activado.

8. Elaboración y
Experimentació
n

9. Preparación del Carbón
Activado
1. Se mezcla el aserrín con ácido fosfórico en
una relación de 2 a 1 (ácido: aserrín).
2. Se empapa la mezcla en acido al 50% durante
una noche.
3. Se toman 50g de material y se extiende una
capa delgada sobre una placa.
4. La placa se coloca en un horno de secado a
105°C por 2 horas.

10. Preparación del Carbón
Activado
5. Se quema el material en un horno de mufla a
450°C y 550°c, por lapsos de 60, 90 o 120 min.
6. Después de la activación se lava el material
con agua destilada hasta que el efluente alcance
un pH casi neutral (~6.5).
7. Se seca el material de nuevo a 105°C por 2
horas.
8. Se escoge y almacena la fracción de
partículas entre los 0.5 y 2mm

11. Caracterización del Material
 Índice de Yodo (método DIN 53582)
 Método BET para determinación de área
superficial (77.35K, Quanta ChromeAutosorb-1)
 Morfología de Superficie (JEOL-JSM 5600 LV SEM)

12. Preparación del Experimento
Fig. 1 Se utilizó como base de estudio un tubo
para adsorción de gases comercial (a, Hygitest
ST-CN 870), y una replica fabricada en el
laboratorio con el carbón activado de aserrín de
Hevea (b).

13. Experimentos de Adsorción
1. Se utilizaron 4 COV encontrados en gran
medida en el efluente del proceso de
manufactura. (Tolueno, Etilbenceno, P-Xyleno y O-
Xyleno)
2. Los experimentos se llevaron a cabo a
temperatura y presión estándar (25°C,1atm)
3. Seañade1mgdecarbónactivadoenunaampolletade2ml
4. Se inyectan diferentes COV’s a concentraciones de 500,
1000,2000,3000,4000y5000 ng/ml
5. Seesperan24horasparaalcanzarelequilibriodeadsorción

14. Experimento de Campo
Se tomó una muestra de aire de la cámara de
aspreado por 30 min.
Se colocaron dos muestreadores (con los tubos
de referencia a y b) para verificar la eficiencia de
adsorción del carbón activado preparado.
Se conecto cada tubo a una bomba chica con un
flujo fijo de 50 ml/min

15. Prueba de Desorción
Se inyectó una cantidad de 938 ng/ml de
Tolueno-d8 en uno de los tubos de prueba, con la
ayuda de una micro jeringa.
Dos pruebas más sin tolueno (blancos), y la
inoculada, se dejaron reposar después por un
lapso de 30 min.

16. Extracción
Cada muestra se coloco después en un tubo de
ensaye con 1 ml de disulfuro de carbono, y se
tapó con fuerza.
Cada tubo se agito durante 5 min. A temperatura
ambiente, y después se dejo al aire libre por 1
hora.
Después se centrifugaron a 5000 rpm y 4°C
durante 5 min.
Se colocó después 1 ml de las muestras en
ampolletas para el Análisis GC/MS

17. Análisis GC/MS
Se utilizo una estación de trabajo químico HP
(6890 GC, 5973 MS, 6890 AS), Una columna
capilar DB-5MS (60 m largo, .32 mm d.i., ancho
de película de 1 µg)
Se usó helio puro como gas portador y puro
nitrógeno como gas de reposición, con caudales
de 1.5 y 54 ml/min respectivamente.
El volumen de inyección fue1 µl.
La temp. inicial de la columna era de 35 °C (10
min.) para incrementarse hasta 220 °C(10 min.) a
5°C/min.

18. Resultados y
Discusión

19. Caracterización del material
primario
T1. Análisis aproximado y final de la composición
del material primario utilizado en la elaboración
del carbón activado.

20. Caracterización de Carbón
Activado
T2. Condiciones de activación del carbón
activado elaborado; índice de yodo y área
superficial

21. De la tabla 2 utilizamos el índice yodo como un
indicador propio de la capacidad preliminar
adsortiva del carbón. Aunque la muestra C arroja
un mejor resultado en este indicador, (incluso
sobre el carbón comercial) se optó por proseguir
con la prueba de BET, para determinar el valor de
área superficial como indicador definitivo. Aquí se
descubrió que a los valores de 450 °C y 120 min
(muestra C) se tenia una mejor área superficial
como resultado.

22. Fig 2. Micrografía por escaneo electrónico del
carbón activado producido a 450 °C por 120 min;
(A)x500, (B)x200.

23. Experimentos de Adsorción
Fig 3. Las isotermas de adsorción de 4 COV´s a
25°C en carbón activado a partir de aserrín de
Hevea a diferentes concentraciones relativas.

24. Experimentos de Adsorción
R2 entre 0.9361 y 0.9834
Fig 4. Ajustes de Freundlich de adsorción de 4
COV´s a 25°C en carbón activado a partir de
aserrín de Hevea a diferentes concentraciones
relativas.

25. La gran diferencia del valor de KF (representando
este el nivel de adsorción) se puede atribuir a la
diferencia de tamaño de molécula del Tolueno a
los otros 3 COV´s.
(0.6 nm contra 2.54 nm)
T3. Valores de las isotermas de Freundlich en
carbón activado a 25 °C

26. Comparación con Carbón
Comercial
La eficiencia de adsorción de los dos tubos se
muestra en la Tabla 4. Para 20 de los COV´s se
muestran valores con un nivel de confianza del
95%, con resultados aceptables. Para el caso del
1,2,4-Trimetilbenceno se analizó con un nivel de
confianza del 75 %, también con resultados
aceptables. De aquí que el carbón activado
producido con el aserrín de hevea resultante del
proceso de manufactura de muebles, sea un
buen candidato de bajo costo para monitorear las
emisiones de la planta.

28. Conclusiones

29. Conclusiones
• Las condiciones optimas de preparación del
carbón activado fueron radio de impregnación
de H3PO4 2 a 1; activación a 450°C por 120
min.
• El índice de yodo y valor de área superficial de
este carbón fueron 786.71 y 1635.65 m2/g,
respectivamente.
• Se encontraron 21 COV´s presentes en el
proceso, aunque solo 4 en concentraciones
considerablemente contaminantes (tolueno,
etilbenceno, p-xyleno y o-xyleno)

30. Conclusiones
• Estos 4 contaminantes se ajustaron a una
isoterma de Freundlich con valores de R2 de
0.9361, 0.9834, 0.9810 y 0.9828.
• La eficiencia de adsorción se comparo con los
valores del carbón activado comercial al 95 y
75 % de nivel de confianza, con buenos
resultados.
• El carbón activado elaborado es un buen
sustituto del carbón activado comercial para el
control y monitoreo de COV´s contaminantes
en el proceso.

31. Gracias por su
Atención