Producción y caracterización de carbón

RESUMEN
En el presente trabajo se reporta la producción de carbón activado utilizando vaina de frijol (Phaseolus vulgaris). El tratamiento térmico de la vaina se lleva a cabo a 270 °C en atmósfera de Ar, seguido de activación química usando HNO3. El material se caracterizó mediante análisis termo gravimétricos (TGA), espectroscopia de infrarrojo (IR), microscopio electrónico de transmisión(TEM) y microscopio electrónico de barrido (SEM-EDX). Los estudios de porción del Cd2+ se llevaron a cabo a diferentes concentraciones, con el fi n de determinar la efe ciencia de los materiales. La capacidad de adsorción de Cd2+ fue 11, 60 y 180 mg/g para el carbón comercial, original y activado, respectivamente. El mecanismo de porción se discute en términos de las propiedades de la superficieactivada.
PALABRAS CLAVE
Vaina de frijol, cadmio, carbón vítreo, carbón amorfo.

ABSTRACT
We reported the production of a modified carbon by heat treating bean husk (Phaseolus vulgaris) at 270 °C in Are, followed by chemical activation using HNO3. The material was studied using thermogravimetric analysis (TGA), infrared spectroscopy (IR), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM),energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and scanning electron microscopy (SEM). Cd2+ sorption studies were carried out at different concentrations. It was found that Cd2+ is effectively removed; the adsorption was 11 mg/g for commercial carbon, 60mg/g for original carbon and 180 mg/ g for activated carbon. The sorption mechanism is discussed in terms of the activated surface properties.KEYWORDS
Bean husk, cadmium, glassy carbon, amorphous carbon.

INTRODUCCIÓN
El uso intensivo que se le ha dado a metales tóxicos en procesos industriales, ha motivado la investigación enfocada a la utilización de materiales orgánicos de desecho, para remover metales y otros contaminantes del agua. Varios métodos han sido establecidos para extraer contaminantes de medios acuosos. Entre lastecnologías de adsorción desarrolladas, las más importantes son: el intercambio iónico, la precipitación química, la filtración, la electro flotación y la adsorción por medio de carbones activados o modificados.1 En particular, el carbón activado (CA) representa una ruta más económica para adsorber metales pesados en el agua, al ser comparado con otros métodos. Estos CAs pueden ser producidos por lacarbonización de una amplia variedad de materiales orgánicos y sus aplicaciones incluyen el uso de madera para el almacenamiento de metano,2 la cáscara de coco1 para la adsorción de Cd2+ en soluciones acuosas, bagazo de semillas desechadas en la extracción de aceite (soya, sésamo) para remover compuestos organoclorados,3 la cascarilla de arroz de colorar azúcar sin refi nar,4 la mazorca de maíz para laadsorción de Pb2+ y metileno,5 polímeros para remover Cu6 y la adsorción de Ag2+, Cd2+, Cu2+, usando diferentes fuentes como madera de abeto, corteza de pino, corcho y carbón bituminoso.7
Las superfi cies de estos materiales necesitan ser activadas por procesos físicos o químicos. En general, la activación física es realizada por medio del paso de gases como vapor de agua,8 CO2 9 y aire6 sobre losmateriales carbonizados (o pirolizados) a temperaturas que van de los 500 a los 1000° C para diferentes períodos de tiempo (por ejemplo, 1-5 h). La activación química se lleva a cabo por medio de la impregnación del material con un agente como el H3PO4,10 ZnCl2 11 o HNO3,12 antes o después de la carbonización, ocurriendo usualmente entre los 400-800 ºC con el fi n de crear grupos funcionalescomo: hidroxilos, carbonilos, carboxilos, quinonas, lactonas y fenoles.13
El cadmio es considerado como uno de los metales más tóxicos ya que causa severos problemas de salud tanto en animales como en seres humanos.14,15 Los límites de tolerancia establecidos para la concentración de metales en el agua potable pueden variar dependiendo del país; por ejemplo, en México y Estados Unidos, estos...