Determinación de las condiciones óptimas para la producción de carbón activado granular a partir de residuos de café para la eliminación de fenol en solución acuosa

Próposito y Método de Estudio: El interés de este estudio se centra en establecer las condiciones de operación óptimas para el proceso de producción de carbón activado granular a partir de residuo de café por activación química con ZnCl2 con y sin carboximetilcelulosa como aglutinante, por medio de un diseño factorial 23 , tomando como factores la temperatura, el tiempo, la relación de impregnación y la relación de aglutinación, y como variables a estudiar el área superficial, el rendimiento y el porcentaje de carbón activado granular. El carbón producido se estudió en el proceso de adsorción de fenol en solución acuosa. La sustentabilidad de esta investigación radica en la conversión de residuos en materiales útiles y valiosos, en este caso como adsorbentes, para remover contaminantes de soluciones acuosas. Contribuciones y Conclusiones: En este estudio se demostró la factibilidad técnica de utilizar residuos de café como precursor para la obtención de carbón activado granular sin o con aglutinante. Los mejores valores de rendimiento, área superficial y porcentaje de carbón activado granular se obtuvieron en las condiciones experimentales de 600 ºC, 40 min y una relación de impregnación de 1.5 g ZnCl2/ g de residuo de café, dichas condiciones fueron obtenidas mediante el análisis de superficie de respuesta. El carbón activado granular obtenido presentó una superficie preferentemente ácida, dada la mayor cantidad de sitios ácidos en su superficie. Se determinaron los parámetros de los modelos de Langmuir, Freundlich y Redlich Peterson, resultando que el modelo de Freundlich para dosificación alta es el que mejor describe el comportamiento de los datos experimentales. En el estudio cinético de adsorción de fenol en el carbón activado, el modelo de pseudo segundo orden resultó con mejor ajuste, pero debido que no describe el mecanismo de difusión. Se realizó el ajuste por el modelo de difusión intraparticula de Weber y Morris, presentando una multilinealidad en las curvas de los datos experimentales. La primer sección lineal es debido a la adsorción superficial externa o etapa de adsorción instantánea, la segunda sección lineal corresponde a la etapa de adsorción gradual, donde la difusión intraparticula es la velocidad controlante, y la última sección lineal es la etapa final de equilibrio, donde la difusión intraparticula comienza a disminuir, debido a la concentración baja del adsorbato en la solución. Este modelo presenta una muy buena correlación de ajuste