Carbon Activo

El CARBÓN ACTIVADO EN PROCESOS DE DESCONTAMINACIÓN
F. Rodríguez Reinoso y M. Molina Sabio Departamento de Química Inorgánica. Universidad de Alicante. España. E-mail: reinoso@ua.es 1. CARBÓN ACTIVADO. El carbón activado es un material de carbón que se prepara en la industria para que tenga una elevada superficie interna y así poder adsorber (retener sobre su superficie) una gran cantidad decompuestos muy diversos, tanto en fase gaseosa como en disolución. Son dos las características fundamentales en las que se basan las aplicaciones del carbón activado: elevada capacidad y baja selectividad de retención. La elevada capacidad de eliminación de sustancias se debe a la alta superficie interna que posee, si bien porosidad y distribución de tamaño de poros juegan un papel importante. Engeneral, los microporos (tamaño inferior a 2nm) le confieren la elevada superficie y capacidad de retención, mientras que los mesoporos (tamaño comprendido entre 2-50nm) y macroporos (tamaño>50nm) son necesarios para retener moléculas de gran tamaño, como pueden ser colorantes o coloides, y para favorecer el acceso y la rápida difusión de las moléculas a la superficie interna del sólido[1]. Por otraparte, el carbón activado tiene escasa especificidad ante un proceso de retención, es un adsorbente “universal”. No obstante, por su naturaleza apolar y por el tipo de fuerzas implicadas en el proceso de adsorción, retendrá preferentemente moléculas apolares y de alto volumen molecular (hidrocarburos, fenoles, colorantes..), mientras que sustancias como el nitrógeno, oxígeno y agua prácticamente nose retienen por el carbón a temperatura ambiente. De ahí que más de 190.000 Tm/año (de las 375.000 producidas) se destinen a la eliminación de contaminantes procedentes de sectores muy variados, tanto en fase gas (sulfuro de hidrógeno, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, vapores de gasolinas...) como líquida (aguas potables, industriales y residuales, tintorerías...). Las propiedadesadsorbentes de un carbón activado no dependen únicamente de la superficie y porosidad. En particular, las sustancias polares se retienen débilmente sobre la superficie (apolar) del carbón. En estos casos, la fijación al carbono de “heteroátomos”, principalmente oxígeno e hidrógeno, formando estructuras o grupos funcionales tipo ácido carboxílico, lactonas, carbonilo, etc, eleva la afinidad de lassustancias polares por la superficie del adsorbente , pudiendo imprimir un carácter ácido-base al carbón. Finalmente, cuando la sustancia a eliminar tiene una polaridad apreciable, bajo volumen molecular y está muy diluída en aire la retención a temperatura ambiente por el carbón sólo es efectiva si se impregna con reactivos específicos o se aprovechan las propiedades catalíticas del carbón. De estamanera, tras la adsorción se producen unas reacciones químicas que transforman los productos tóxicos en inertes que se desorben o quedan retenidos en la porosidad del carbón. 2. INFLUENCIA DE LA POROSIDAD EN LA ADSORCIÓN EN FASES GAS LIQUIDA. Una forma simple de seleccionar un carbón activado para su uso en procesos eliminación de gases apolares (p.e. hidrocarburos) o de sustancias disueltas (p.e.fenoles) cuantificando su superficie. En general, una mayor superficie conlleva mayor capacidad retención de contaminantes, y la forma de aumentarla es prolongando el nivel o grado Y de es de de

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activación (cuantificado a través del porcentaje de carbono perdido durante el proceso o porcentaje de quemado). En la Figura 1 se muestra la evolución de la superficie con el grado deactivación[2]. También se incluye la capacidad de retención de n-butano e iso-octano, dos hidrocarburos con dimensiones moleculares mínimas diferentes (0.43 y 0.59 nm respectivamente). Se puede observar que la superficie es una buena referencia para estimar las posibilidades de retención del carbón, ya que las tendencias encontradas son similares. No obstante, a bajos grados de activación la capacidad de...