Análisis Trabajo de grado 1


7.1. Análisis Termogravimétrico



Fig. 7.1. Análisis Termogravimétrico del raquis de plátano, realizado en atmosfera inerte (N2), velocidad de calentamiento de 10°C min-1, y temperatura final de 800°C. Equipo: TG-DSC Netzsch STA 409 PC.
La intensión del transcurso de carbonización es dignificar el contenido de carbono y así instituir una porosidad inicial en el residuo carbonoso. Existendiversos parámetros críticos en la elaboración de carbón activado que afligiría su estructura, uno de los cuales es la temperatura de carbonización. Se ha manifestado que a altas temperaturas de carbonización se da lugar a una gran cuantía de sustancias gaseosas que se liberan a partir de la materia prima y, casualmente, interviene así con el rendimiento del producto y la porosidad. [57]
LaTermogravimetría (TG) es una práctica que estudia la cinética de los métodos tales como la desintegración y las reacciones gas-sólido. El objetivo primordial con este estudio es la investigación de la pirólisis de los tallos del raquis de plátano y de allí registrar las bases teóricas para la preparación de carbones activados utilizando este como un precursor. [58]
De acuerdo con los resultados de lapirólisis, la hemicelulosa, celulosa y lignina producen la deshidratación, y la vinculación de reacciones de polimerización. El acrecimiento de la temperatura de carbonización, permite la profundización de la reacción de polimerización, dando lugar al desarrollo de microporos y de igual manera a un aumento en el área superficial BET, y volumen total, obteniendo así un carbón activado con una altacapacidad de adsorción.
El raquis de plátano se componen esencialmente de hemicelulosa, celulosa y lignina, por lo que el modelo de reacción de la pirólisis podría expresarse como: Biomasa → residuo sólido + compuestos volátiles. [58]
Rodriguez- Reinoso y Molina Sabio reafirman que durante la pirólisis de materiales lignocelulósicos, se pueden discrepar tres etapas i) la disminución de agua en el rangode 300-573 °C, ii) la pirólisis principal en el rango de 573-773 °C con el progreso de la mayoría de los gases y alquitranes, dando lugar la formación de la estructura básica del producto de carbonización, y iii) el afianzamiento de la estructura del carbón a 773-1123 °C con una pequeña pérdida de peso.
De acuerdo con los resultados de la figura 7.1, que muestra el análisis termogravimétrico delprecursor raquis de plátano, en donde el rango de temperatura 0 a 150°C se atribuye a la mayor degradación del raquis, la pérdida de peso fue de un 74%. Seguido de una pérdida de peso de un 11% en un intervalo de temperatura de 150 a 300°C, la cual disminuyó gradualmente al aumentar la temperatura. En el rango de temperatura de 400 a 600°C se atribuye la mayor degradación de hemicelulosa ycelulosa, componentes secundarios seguidos de la descomposición de la lignina. La principal descomposición se encuentra en este intervalo, representando un proceso de pirólisis que consta de reacciones de degradación. Además más allá de los 600°C, la reacción más importante conduce a un proceso de aromatización, con una pérdida de masa baja, como se muestra en la figura 7.1. Con el aumento de latemperatura de carbonización, lo productos volátiles se liberaron disminuyendo la cantidad de los compuestos volátiles inestables en las muestras de carbono, y permitiendo un rendimiento del carbón.
La degradación de la lignina se originó inmediatamente a partir de temperaturas bajas hasta una temperatura de 800°C. La curva TG tiende a aplanarse debido a la disgregación de la lignina a temperaturas másaltas.
Todo esto permite entender que a temperaturas mayores a 400°C la carbonización de este precursor podría determinarse, ya que se encuentra una mayor descomposición de compuestos poliméricos, también a temperaturas mayores a 700°C, se evidencia una estabilidad del material permitiendo predecir que la carbonización a temperatura mayores a estas no desarrollaría un sólido poroso con una buena...