Adsorción de moléculas con distinta polaridad en carbones activosEfecto de la porosidad y grado de oxidación superficial

Resumen

En esta memoria se evalúa la influencia de la porosidad y la naturaleza química de carbones activos en procesos de adsorción en fase gaseosa de moléculas con distinta polaridad (So2, metanol, agua) y en disolución acuosa (fenol y paranitrofenol). Se prepararon 4 carbones activos con diferente volumen y distribución de tamaño de microporos y se oxidaron con HNO3, H2O2 y aire, introduciendo diferente cantidad y tipo de grupos superficiales sin modificar sustancialmente la porosidad del carbón original. El estudio de la naturaleza química superficial se realizó por valoración acido-base y desorción térmica programada, determinándose que el grado de oxidación aumenta al hacerlo el volumen de microporos de menor tamaño del carbón, siendo el ácido nítrico el oxidante que fija el mayor número de grupos superficiales. Se realizaron seguidamente las isotermas de adsorción en fase gas de los adsortivos citados, las cuales difieren fundamentalmente a bajas presiones relativas: la cantidad adsorbida disminuye con la polaridad del adsortivo y aumenta al oxidar el carbón, debido a una interacción adicional grupo superficial-adsortivo. Así, la adsorción de N2 depende solo de la porosidad del adsorbente, mientras que la adsorción de agua depende fundamentalmente de la cantidad de grupos superficiales. Los mecanismos de adsorción de SO2 y metanol son intermedios dependiendo, a bajas presiones relativas, tanto de la porosidad como del número de grupos superficiales; a altas presiones relativas, la porosidad del solido controla el proceso de adsorción. La adsorción de fenol y PNF a 298k muestra que cuando el carbón no está oxidado, toda la superficie del carbón es accesible a ambos solutos, salvo si hay efecto de tamiz molecular. En carbones oxidados, disminuye la capacidad adsorbente respecto de los no oxidados debido a que, en general, las moleculas de agua tienden a adsorberse de forma preferente sobre los grupos superficiales.