Se presenta un estudio sobre la remoción del colorante violeta de metilo mediante adsorción sobre carbón activado.

1. ADSORCIÓN DE VIOLETA DE METILO EN
CARBÓN ACTIVADO MODIFICADO CON ÁCIDO:
ISOTERMAS Y TERMODINÁMICA
Ireri Artemisa Moroyoqui Castro
15 de octubre de 2015
Operaciones Unitarias 2

2. ADSORCIÓN DE VIOLETA DE METILO EN CARBÓN
ACTIVADO MODIFICADO CON ÁCIDO: ISOTERMAS
Y TERMODINÁMICA
Autores:
Azam T. Mohd Din
Bassim H. Hameed
Escuela de Ingeniería Química, Campus de Ingeniería, Universiti
Sains Malaysia, 14300 Nibong Tebal, Penang, Malaysia
Datos de la revista: Journal of applied sciences in enviromental
sanitation
Volume V, Páginas: 151-160, April - June, 2010

3. ÍNDICE
• Introducción
• Materiales y métodos
• Experimento de adsorción por lotes
• Funciones de error
• Resultados y discusión
• Termodinámica

4. INTRODUCCIÓN

5. • Contaminación por colorantes
• Técnicas utilizadas
• Procesos de adsorción
• Isotermas de adsorción
• Violeta de metilo

6. MATERIALES Y MÉTODOS

7. • Preparación del adsorbente F200C
– Lavado inicial (HCl 0.01 M y agua destilada caliente) y posteriormente
se seca en un horno a 110°C por 24 horas.
– Después es tratado con una solución de H2SO4 al 15% en peso y se
vuelve a secar en un horno a 110°C por 24 horas antes de ser utilizado.
Tabla 1: Propiedades del área de la superficie del F200C
Propiedades
Área total de la superficie (m2 g.1) 676.4
Área de microporos (m2 g.1) 625.3
Área de mesoporos (m2 g.1) 51.1
Volumen total de poros (cm3 g.1) 0.379
Tamaño promedio de poros (nm) 2.243

8. • Análisis del violeta de metilo
– Espectrofotómetro Genesys 20

9. EXPERIMENTOS DE ADSORCIÓN POR LOTES

10. • Soluciones de violeta de metilo
– 1 g de tinte en polvo por 1000 mL y después se prepararon diferentes
soluciones a concentraciones iniciales (50 a 250 mg por litro).
• Se añade el adsorbente
– 0.2 g por cada 200 mL de solución.
• Se ponen las soluciones en un
agitador con baño caliente.
• Se extraen muestras a intervalos de tiempo.

11. Cantidad de adsorbato adsorbido (q)
• Cantidad de adsorbato adsorbido en el tiempo
t, qt (mg g-1)
• Cantidad de adsorbato adsorbido en el
equilibrio, qe (mg g-1)

12. FUNCIONES DE ERROR

13. • Coeficientes de regresión lineal (R2)
• Suma de cuadrados de error (SSE)
• Prueba de chi cuadrado (X2)

14. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

15. • Prueba de las isotermas
– Langmuir
– Freundlich
– Temkin
– D-R

16. Tabla 2: Constantes de las isotermas para el sistema de adsorción
violeta de metilo – F200C
Modelo Constante Temperatura, K
303 313 323
Langmuir Qm (mg g.1) 83.3 90.1 88.5
KL x 10-3 (L mg-1) 6.084 6.112 7.097
Freundlich KF (mg g-1)(L mg-1)1/n 1.338 1.684 1.866
n 1.49 1.55 1.56
Temkin β ( kJ mol-1) 17.70 19.26 20.03
KT (L mg-1) 0.060 0.063 0.068
D-R q (mg g-1) 40.41 42.82 47.04
KD x 10-4 (mol2 kJ-2) 2.350 1.747 1.728

17. Fig. 2. Gráfica de la isoterma de Langmuir para la adsorción de violeta
de metilo en F200C

18. Fig. 3. Gráfica de la isoterma de Freundlich para la adsorción de violeta
de metilo en F200C

19. Fig. 4. Gráfica de la isoterma de Temkin para la adsorción de violeta de
metilo en F200C

20. Fig. 4. Gráfica de la isoterma D-R para la adsorción de violeta de metilo
en F200C

21. Análisis del error
• Se puede concluir que las isotermas que mejor se
ajustan al sistema de adsorción violeta de metilo –
F200C son la de Freundlich y la de Temkin.
• Los coeficientes de regresión lineal para la isoterma
de Langmuir a 303 y 323 K son menos de 0.9, pero
los errores obtenidos de forma no lineal son
pequeños.
• La isoterma D-R es la menos aplicable tomando en
cuenta las R2 y los altos valores de error.

22. TERMODINÁMICA

23. • Conocer el resultado de la energía libre de Gibbs, ΔG°
es importante para saber de la espontaneidad de la
adsorción.
• La entropía, ΔS° se utiliza para conocer el grado de
libertad de las moléculas dentro del sistema.
• Por otro lado la entalpía, ΔH° es útil para saber si el
proceso es exotérmico o endotérmico.

24. Para obtener la energía libre de Gibbs se utilizó la
siguiente fórmula:
Donde KL se toma de los resultados del parámetro
utilizado en la isoterma de Langmuir a diferentes
temperaturas.
La siguiente es la ecuación de Van’t Hoff y se utiliza
para conocer la entropía y la entalpía,
respectivamente.

25. Temperatura, K -ΔG° (kJ mol-1) Ea (kJ mol-1) ΔH° (kJ mol-1) ΔS° (J mol-1K-1)
303 19.604 46.1
6.201 84.889
313 20.263 53.5
323 21.312 53.8
Tabla 4: Propiedades termodinámicas del sistema de adsorción violeta de
metilo – F200C

26. • La energía libre de Gibbs negativa indica que
la adsorción es espontánea naturalmente.
• El valor positivo de la entalpía sugiere que la
adsorción es endotérmica.
• El valor positivo de la entropía indica que la
aleateoriedad aumenta en la interfase sólido-
solución durante la adsorción.
• Valores arriba de los 40 kJ mol-1 para la
energía de activación indica que hay
quimisorción.

27. CONCLUSIONES

28. • Se puede concluir que las isotermas se ajustaban
al sistema de adsorción violeta de metilo - F200C
de la siguiente manera:
Freundlich > Temkin > Langmuir > D-R
• Regresión lineal y funciones de error no lineales
• Las propiedades termodinámicas del proceso
indican que la adsorción es espontánea,
endotérmica, con tendencia a la aleatoriedad y
que hay quimisorción.

29. GRACIAS POR SU ATENCIÓN