Obtencion de carbon activado

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1. Marco Teórico
Desde tiempos remotos los egipcios descubrieron que el carbón de madera podía utilizarse para purificar otros productos e incluso usarse con fines medicinales. En la actualidad, el carbón activado es utilizado para remover color, olor y sabor de una infinidad de productos, por lo cual lo podemos encontrar en aplicaciones tan sencillas como peceras o filtros de refrigerador,hasta complejos sistemas industriales como modernas plantas de tratamiento de aguas residuales o delicados sistemas de elaboración de antibióticos.
Los carbones activados comerciales son preparados a partir de materiales precursores con un alto contenido en carbono, especialmente, materiales orgánicos como; madera, huesos, cascaras de semillas de frutos, como también, carbón mineral,breas, turba y coque. La elección del precursor es fundamentalmente una función de su disponibilidad, precio y pureza, pero el proceso de fabricación y la posible aplicación del producto final deben ser igualmente tomados en cuenta. Los carbones activados tienen un alto costo que va desde $1200 dólares hasta $14,000 dólares la tonelada.
El carbón activado es una forma preparada de carbónque tiene una gran superficie específica que varía de 500 a 2,500 metros cuadrados por gramo (m2/g), dependiendo de la materia prima y del proceso de activación (ver figura 1.1). La estructura del carbón activado está constituida por un conjunto irregular de capas de carbono, con espacios que constituyen la porosidad (ver figura 1.2.).

Figura 1.1. Carbón activado



Figura 1.2. Nanoporosde una muestra de carbón activado, vistos al microscopio electrónico.

El grado típico de carbón para tratamiento de agua tiene un área de superficie de 900 a 1,100 m2/g.
El carbón activado se fabrica a partir de cualquier material carbónico como la madera, el carbón mineral, la cáscara de coco, etc., el cual es clasificado según el tamaño, carbonizado y activado para crear la enormeárea de superficie y la estructura interna del poro que define al carbón activado.
Son las altas temperaturas (1,800-2,000oF = 982-1,093oC), la atmósfera especial del horno y la inyección de vapor del proceso de fabricación del carbón activado lo que “activa” y crea la porosidad, dejando mayormente una “esponja” de esqueleto de carbón. En otras palabras la activación de cualquier carbónconsiste en " multiplicar" el área superficial creando una estructura porosa. Es importante mencionar que el área superficial del carbón activado es interna. Para darnos una idea más clara de la magnitud de la misma, imaginemos un gramo de carbón en trozo el cual moleremos muy fino para incrementar su superficie, como resultado obtendremos un área aproximada de 3 a 4 metros cuadrados, en cambio, alactivar el carbón logramos multiplicar de 200 300 veces este valor. Los poros varían en tamaño desde “microporos” de 20 angstroms y “mesoporos” de 20- 100 angstroms, hasta “macroporos” de >100 angstroms en un rango de hasta más de 100,000 angstroms.
La Acrocomia aculeata, comúnmente llamada coyol, es una planta nativa de México, Centroamérica, El Caribe y Sudamérica, entre otros, quemide de 8 a 12 metros de altura (ver figura 1.3.). El periodo de floración de esta planta empieza en marzo y concluye a finales de junio, en la cual se producen de 250 frutos en promedio por racimo. Estos frutos son redondos y de 3 a 4 cm de diámetro, con un peso fresco promedio de 13.8 g, mientras que el fruto seco al aire pesa entre 9 y 10 g (figura 1.4.). Cada árbol tiene de 4 a 10 racimos poraño y su vida útil es de por lo menos 70 años y tardan de 1 a 5 años en dar sus primeros frutos.
Figura 1.3. Palma de coyol fotografiada desde abajo, con sus pinchos protectores




Figura1.4. Coyoles secos al aire

Si cada palmera produce 45 Kg de frutas de coyol, la cosecha será de alrededor de 22 toneladas por hectárea cada año. La cáscara conforma el 36% de todo...
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