ES2356765B2 - Proceso para obtener un adsorbente a partir de un material de desecho y uso del adsorbente. - Google Patents
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Abstract
Proceso para obtener un adsorbente a partir de
un material de desecho y uso del adsorbente.
Se da a conocer un procedimiento de obtención de
adsorbente a partir de la semilla del aguacate, su preparación y uso
en la eliminación de contaminantes presentes en agua residual. Las
partículas tienen forma irregular y tamaño variable para rellenar
columnas de diferente diámetro y longitud. El adsorbente tiene
dureza suficiente para evitar que las partículas se colapsen. El
material no se pudre, es regenerable y ecológico. Se describe la
preparación del adsorbente, su pre-activación,
carbonización y aplicación para la eliminación del color en agua
residual textil.
Dicha eliminación y la disminución del contenido
de sales, sólidos totales suspendidos, demanda química de oxígeno
(DQO) y carbono orgánico total (TOC), se realiza haciendo pasar el
agua residual textil por una columna con el adsorbente. En sistema
batch pueden eliminarse metales disueltos en agua.
Description
Proceso para obtener un adsorbente a partir de
un material de desecho y uso del adsorbente.
El presente invento se refiere a un material
adsorbente para ser utilizado en columnas, usado para la
purificación de agua residual, específicamente, el presente invento
se refiere a una masa de partículas sin carbonizar y carbonizadas
después de su pre-activación, de semilla de
aguacate, que, cuando empacados en una columna o puestos en un
sistema batch, son capaces de purificar agua residual.
El agua residual contiene en la mayoría de los
casos contaminantes orgánicos e inorgánicos que producen olor,
sabor, color y espuma. Muchos de los contaminantes son resistentes a
la degradación por métodos biológicos y no pueden ser eliminados por
métodos convencionales de tratamiento como son la coagulación,
sedimentación y filtración.
La adsorción es un método eficiente para la
eliminación de contaminantes orgánicos e inorgánicos y el adsorbente
más usual es el carbón activado. El proceso se realiza comúnmente en
un sistema estático, agregando el carbón a un tanque que contiene el
agua residual, agitando un tiempo determinado, dejando sedimentar el
sólido y extrayendo el agua tratada. El carbón activado adsorbe
eficientemente el 80% de las sustancias tóxicas reconocidas por la
Unión Europea (EUR-Lex-31976L0464) y
una de sus mayores aplicaciones, ya sea en forma granular o en
polvo, es el tratamiento de agua residual.
La materia prima empleada para la preparación de
carbón activado frecuentemente es madera, aserrín, carbón mineral y
hueso. Otros precursores naturales pueden ser la cáscara de coco (I.
Ali, V.K. Gupta, Encyclopedia of Surface and Colloid Science,
2^{nd} Edition, Taylor & Francis, New York, (2006) 149),
huesos de frutos (G. Annadurai y otros, J. Hazard. Mater. B92 (2002)
263, M.P. Elizalde-González, Trends Chem. Eng. 10
(2006) 55) y el fango (A. Méndez y otros, Chem. Eng. J., 108 (2005)
169). Muchos materiales naturales pueden ser carbonizados y las
propiedades finales, tales como la dureza del carbón activado
dependen en gran medida de la materia prima. La demanda mundial
presenta una tendencia ascendente debido al aumento de legislaciones
sanitarias y al desarrollo de plantas de tratamiento emergentes (The
Economics of Activated Carbon, 8th edition, 2008).
La carbonización y la pirólisis de materiales
naturales son consideradas métodos físicos o térmicos de activación,
mientras que para la activación química comúnmente se usan
sustancias, tales como H_{3}PO_{4}, NaOH y ZnCl_{2}. La
activación química es generalmente un paso posterior a la
carbonización y el tratamiento preliminar de la materia prima con
sustancias químicas puede considerarse como
pre-activación.
La semilla de diferentes variedades de aguacate
está compuesta fundamentalmente de almidón, proteína, fibra,
azúcares (L.S. Weatherby y otros, J. Ind. Eng. Chem. 23 (1931)
1421-3) y de las enzimas catalasa y oxidasa (L.S.
Malowan, Enzymologia 5 (193 8) 89-94). De ella se
han aislado proantocianidinas (T.A. Geissman y otros, Phytochemistry
4 (1965) 359-68; D. Jaques y otros, J. Chem. Soc.
Perkin Trans. 1, 23 (1974) 2663-71), alcoholes
polihídricos (N. Richtmyer, Carbohyd. Res. 12 (1970)
135-8), auxinas (M. Nunez y otros, Ciencias, Serie
3: Química 18 (1974) 1-14) y compuestos fenólicos
(D.L. Ichimaru y otros, Coletaza Instituto Tec. Alim. 12 (1982)
67-83).
El aceite extraído de algunas semillas de
aguacate tiene componentes únicos no presentes en el aceite extraído
de su pulpa (M.J. Werman y otros, J. Am. Oil Chem. Soc. 73 (1996)
665-667; C.D. Daulatabad y otros, J. Oil Technol.
Assoc. India 30 (1998) 71-2) y puede estar presente
en cosméticos (patente JP 2001151636 y solicitud de patente en
México No. PA/a/2003/004831), y en componentes terapéuticos (Patente
Británica No. GB 1 14 804). En cuanto a sus componentes
terapéuticos, se han estudiado sus propiedades antioxidantes (S.G.
Lee y otros, Han'guk Sikp'um Yongyang Kwahak Hoechi 37 (2008)
269-275; M. Hirasawa y otros, Nipón Shokuhin Kagaku
Kaishi 55 (2008) 95-101), su actividad antibiótica
(H. Valeri y otros, Rev. Med. Veter. Parasit. 12 (1953)
131-65), su actividad hematoaglutinante (Y.
Yaakobovich y otros, Arch. Toxicol. 6 (1983) 52-7) y
su actividad inhibitoria de la lisil oxidasa (M.J. Werman y otros,
J. Agric. Food Chem. 38 (1990) 2164-8; M.J. Werman y
otros, Conn. Tissue Res. 26 (1991) 1-10; G.
Rosenblat y otros, J. Am. Oil Chem. Soc. 72 (1995)
225-9). Este aceite también ha servido para estudiar
el metabolismo hepático en ratas (M.J. Werman y otros, Food Chem.
Toxicol. 27 (1989) 279-82; M.J. Werman y otros,
Food Chem. Toxicol. 29 (1991) 93-9).
Dentro de las aplicaciones dadas a los residuos
de aguacate se reporta la preparación de carbón a partir de la
cáscara de aguacate (R. Devi y otros, Biores. Technol. 99 (2008)
1853-1860), donde bajo las condiciones óptimas de
operación en sistemas estáticos se obtiene un 99% de reducción,
tanto de la demanda química de oxígeno (DQO), como de la demanda
biológica de oxígeno de agua residual de una planta procesadora de
café. Carbón obtenido del hueso de aguacate por activación química
con H_{3}PO_{4} a 800ºC en flujo de nitrógeno (M.P.
Elizalde-González y otros, J Anal. Appl. Pyr. 78
(2007) 185-93) fue empleado para estudiar la
adsorción (el porcentaje de eliminación que se indica en paréntesis)
de los siguientes colorantes textiles en agua desionizada con
concentraciones 400 mg/l: violeta básico 16 (99%), azul básico
(99%), azul ácido 74 (80%), verde ácido 25 (75%) y negro reactivo 5
(40%).
\newpage
Por lo tanto, es un objeto de la presente
invención el elaborar un adsorbente orgánico, regenerable y
ecológico para su uso en columnas para el tratamiento de aguas
residuales.
La presente invención corresponde a las técnicas
de eliminación de impurezas orgánicas e inorgánicas del agua
residual.
En el presente, se da a conocer un procedimiento
de obtención de adsorbente a partir de un material natural de
desecho, su preparación y su uso para empacar columnas o cargar
cubas batch empleadas en la eliminación de contaminantes presentes
en agua residual. Las partículas del adsorbente tienen forma
irregular y un tamaño variable para rellenar columnas de diferente
diámetro y longitud. El adsorbente tiene la dureza suficiente para
evitar que las partículas se colapsen. El material no se pudre, es
regenerable y ecológico. En la presente invención se describe la
preparación del adsorbente, su pre-activación,
carbonización y aplicación para la eliminación del color y
contaminantes en agua residual textil.
La eliminación del color de agua residual
textil, así como la disminución del contenido de sales, de sólidos
totales suspendidos, contaminantes, de la demanda química de oxígeno
(DQO) y del carbono orgánico total (TOC), se realiza haciendo pasar
el agua residual textil por una columna de vidrio rellena con el
adsorbente preparado. Alternativamente, lo anterior puede ser hecho
en un sistema batch.
La materia prima para la producción del
adsorbente, son partículas de forma irregular obtenidas a partir de
semillas de aguacate de la especie Persea americana Mill, y
más preferentemente de la variedad Hass.
El fruto usualmente se corta transversalmente
para el consumo de su pulpa, y la semilla, conocida como
"hueso", se separa de la pulpa y cáscara, y se deja secar a
temperatura ambiente. Se corta dicha semilla, preferentemente con un
escalpelo en varias partes de tamaño grande y se ponen a secar
dichas partes. Se trituran las partes, preferentemente con un molino
de aspas con un tamiz. Se colectan las partes trituradas y se tamiza
para seleccionar el tamaño de partícula de la fracción de mayor
abundancia.
Para la pre-activación, las
partículas recolectadas después del tamiz, se colocan en un
recipiente y se agrega disolución de hidróxido de sodio (NaOH 2N) y
se agita la mezcla. Se agrega agua, se vuelve a agitar la mezcla;
posteriormente se deja reposar la mezcla. Posteriormente, se decanta
la mezcla. Acto seguido, se lava con agua agitando y decantando
repetidamente la mezcla.
Las partículas se filtran y se transvasan a un
nuevo recipiente en donde se agrega disolución de cloruro de
hidrógeno (HCl 2N) formando una nueva mezcla. Se agita la nueva
mezcla, se le agrega agua, se agita nuevamente la mezcla;
posteriormente se deja reposar la nueva mezcla. Se decanta la nueva
mezcla. Posteriormente se lava con agua agitando y decantando
repetidamente la nueva mezcla. Las partículas de la nueva mezcla se
decantan, filtran y el material de partículas extraído de dicha
filtración se seca a temperatura ambiente.
Una masa del material de partículas
pre-activadas se introduce en un horno para su
carbonización.
Las partículas pre-activadas
carbonizadas de la semilla de aguacate, son empacadas en una columna
en donde se hace pasar agua residual. Las partículas
pre-activadas carbonizadas son capaces de decolorar
el agua residual, así como eliminar compuestos orgánicos,
inorgánicos, iónicos, poliméricos, sales y surfactantes disueltos en
dicha agua residual.
Las características particulares y ventajas de
la invención, así como otros objetos de la invención, serán
aparentes de la siguiente descripción, tomada en conexión con las
figuras acompañantes, las cuales:
La figura 1 es una gráfica que muestra la curva
acumulativa (\blacksquare) y diferencial (\medcirc) de
distribución del tamaño de partícula del material obtenido después
de la molienda de un lote de huesos de aguacate.
La figura 2 es un espectro que muestra la
disminución de coloración de la muestra "M1" de agua residual
textil en dos fracciones sucesivas en forma descendente por la
columna empacada con la materia prima.
La figura 3 es una fotografía de una vista
detallada del material carbonizado.
La figura 4 es una gráfica que muestra la
cinética de decoloración a 275 nm y 560 nm del agua residual textil
"M5" en sistema estático.
La figura 5 es una gráfica que muestra la
isoterma de adsorción a 25ºC de los compuestos coloreados (560 nm)
contenidos en el agua residual "M5" por el carbón en sistema
estático.
\newpage
La figura 6 es una fotografía de una muestra de
agua residual textil "M5" antes y después del tratamiento con
las partículas pre-activadas carbonizadas del
presente invento.
La figura 7 es una fotografía del aspecto de
fracciones sucesivas eluidas por la columna con las partículas
pre-activadas carbonizadas.
La materia prima para la producción del
adsorbente, son partículas de forma irregular obtenidas a partir de
semillas de aguacate de la especie Persea americana Mill, y
más preferentemente de la variedad Hass. Específicamente, la materia
preferible para la producción de adsorbente es el embrión de la
semilla de aguacate de la variedad Hass, en donde la materia para la
producción cuenta con una superficie específica aproximada de \sim
1 m^{2}/g (medida por el método BET de adsorción de nitrógeno),
una porosidad de entre aproximadamente 43 a 56%, preferiblemente
entre aproximadamente 51 a 53% y tiene una densidad en un rango
aproximado de entre 0,37 a 0,4 g/cm^{3}, y más preferentemente
entre 0,39 a 0,4 g/cm^{3}.
La materia prima es adecuada para la preparación
de carbón activado con una superficie específica aproximada de entre
100 a 600 m^{2}/g, y más preferentemente entre 200 a 500
m^{2}/g, y densidad de entre 0,2 a 0,3 g/cm^{3}, y más
preferentemente entre 0,240 a 0,280 g/cm^{3}. La invención
proporciona un sólido adsorbente capaz de decolorar y de eliminar
metales, compuestos orgánicos, inorgánicos, iónicos, poliméricos,
sales y surfactantes, disueltos en agua residual textil empleando el
material obtenido por el método a continuación descrito, a partir de
material de desecho.
La semilla del fruto, conocida como
"hueso", se separa de la pulpa y la cáscara, se recolecta y se
deja secar a temperatura ambiente. Se corta dicha semilla,
preferentemente con un escalpelo en varias partes de tamaño grande y
nuevamente se ponen a secar dichas partes de tamaño grande. Se
trituran las partes de tamaño grande, preferentemente con un molino
de aspas con un tamiz para generar partículas. Se colectan las
partículas y se tamizan dichas partículas para seleccionar el tamaño
de partícula de la fracción de mayor abundancia. Es preferente que
el tamaño de partícula sea menor o igual a 2 mm, más preferentemente
en un rango de 0,3 a 1,5 mm, y aún más preferente entre 0,5 a 0,8
mm, tal como se observa en la figura 1.
Específicamente, en dicha figura 1 se observa la
curva cumulativa con marcadores cuadrados (\blacksquare), así como
la curva diferencial con marcadores circulares (\medcirc), en
donde dichos marcadores muestran la distribución del tamaño de
partícula del material obtenido después de la molienda de un lote de
semillas de aguacate. Específicamente en dicha figura se observan
los puntos preferenciales del tamaño de partícula.
Después del paso de trituración de la semilla de
aguacate para generar partículas, se procede a
pre-activar dichas partículas.
Para la pre-activación, las
partículas recolectadas después del tamiz se colocan en un
recipiente y se agrega disolución de hidróxido de sodio (NaOH 2N) y
se agita. La relación en peso entre el NaOH y las partículas es de
aproximadamente 0,25 kg/l. Las partículas son reposadas en la
solución de NaOH. Posteriormente se agrega agua, se vuelve a agitar
y se deja reposar la mezcla. Posteriormente, se decanta la mezcla.
Acto seguido, se lavan los residuos con agua, agitando y decantando
dichos residuos repetidamente. Preferentemente se decanta la mezcla
con agua al menos dos veces. Preferentemente, la relación en peso
entre el agua y las partículas para el lavado es de aproximadamente
0,25 kg/l.
Las partículas se filtran y se transvasan a un
nuevo recipiente en donde se agrega disolución de cloruro de
hidrógeno (HCl 2N) formando una nueva mezcla, que permitirá
neutralizar a la pre-activación de las partículas.
La relación entre el HCl y las partículas es de aproximadamente 0,25
kg/l. Se agita la nueva mezcla, se le agrega agua, se agita
nuevamente; posteriormente se deja reposar la nueva mezcla. Se
decanta la nueva mezcla. Posteriormente, los residuos de la nueva
mezcla se lavan con agua agitando y decantando repetidamente dichos
residuos de la nueva mezcla. Preferentemente se decanta la mezcla
con agua al menos dos veces. Preferentemente, la relación en peso
entre el agua y las partículas para el lavado es de aproximadamente
0,25 kg/l. Las partículas de la nueva mezcla se decantan, filtran y
el material de partículas extraído de dicha filtración se deja secar
a temperatura ambiente.
Una masa del material de partículas
pre-activadas se introduce en un horno para su
carbonización. El horno puede ser, sin estar limitado a, un tipo de
horno tubular de tubo concéntrico cerámica-cuarzo,
con temperaturas de operación máximas de 1200ºC. El proceso de
carbonización se lleva a cabo en dos distintas temperaturas, de
acuerdo al comportamiento térmico de la materia prima. En la primera
temperatura se lleva a cabo un secado de la materia prima
pre-activada durante un tiempo aproximado de entre
45 a 75 minutos, más preferentemente entre 55 a 70 minutos, a una
temperatura aproximada entre 150 a 250ºC, más preferentemente a una
temperatura aproximada entre 185 a 235ºC, elevando la temperatura
del ambiente a una velocidad aproximada de entre 6 a 12ºC/min, y más
preferentemente entre 8 a 11ºC/min. En la segunda temperatura se
lleva a cabo la carbonización de la materia prima
pre-activada y secada, durante un tiempo aproximado
similar al de la primera temperatura, a una temperatura aproximada
entre 600 a 1200ºC, más preferentemente a una temperatura aproximada
entre 700 a 1100ºC, elevando la temperatura del ambiente a una
velocidad aproximada de entre 3 a 7ºC/min y más preferente entre 4 a
6ºC/min.
\newpage
Las partículas pre-activadas
carbonizadas de la semilla de aguacate, son empacadas en una columna
en donde se hace pasar agua residual. Las partículas
pre-activadas carbonizadas son capaces, de
decolorar el agua residual, así como, en vista de su microporosidad,
adsorber y consecuentemente eliminar compuestos orgánicos,
inorgánicos, iónicos, poliméricos, sales y surfactantes disueltos en
dicha agua residual.
La materia prima, las partículas
pre-activadas y el carbón activado obtenido a partir
de la materia prima pre-activada tienen las
características que se presentan en la Tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Las partículas tienen forma irregular y un
tamaño variable para rellenar columnas de diferente diámetro y
longitud. El adsorbente tiene la dureza suficiente para evitar que
las partículas se colapsen.
Habiendo descrito el proceso por el cual las
partículas pre-activadas carbonizadas y las
partículas pre-activadas son hechas, se procede con
los ejemplos de uso y comparación.
\vskip1.000000\baselineskip
Una columna con una longitud de 240 mm, diámetro
interno de 9 mm y volumen de empacado de 15 cm^{3}, se rellena con
materia prima seca sin pre-activación, en donde el
agua residual se administra en un régimen dinámico ascendente con
tiempo de residencia en la columna de 60 minutos. Las pruebas
realizadas con 4 muestras (M2, M3, M4 y M5) de agua residual de una
industria textil local, recolectadas en diferentes días a las 19:00
horas de la misma cisterna arrojaron los siguientes valores de
máxima decoloración a 560 nm tal como se muestra en la Tabla 2.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Una columna con una longitud de 300 mm, un
diámetro interno de 10 mm, y un volumen empacado de 24 cm^{3}, se
rellena con materia prima húmeda sin pre-activación.
Las pruebas realizadas con flujo descendente de la muestra
"M1" de agua residual de una industria textil local no
produjeron variación de los valores de pH y conductividad, sin
embargo disminuyeron el 80% de la demanda química de oxígeno (DQO) y
el 90% del carbono orgánico total (TOC por sus siglas en inglés) tal
como se muestra en la Tabla 3. En la región visible del espectro
electromagnético se logró un 64% de decoloración (560 nm) y 47% de
de disminución de la banda a 330 nm como se observa en la Figura
2.
\vskip1.000000\baselineskip
Una columna con una longitud de 240 mm, un
diámetro interno de 9 mm, y un volumen de empacado de 15 cm^{3},
se rellena con materia prima húmeda sin
pre-activación, y se hace pasar agua residual por
la columna en un régimen dinámico ascendente con un tiempo de
residencia de dicha agua en la columna de 72 minutos. Las pruebas
realizadas con la muestra "M4" de agua residual filtrada
previamente disminuyeron el 50% de la coloración a 560 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
La materia prima (6 g) con tamaño de partícula
0,5 mm se empaca como suspensión en metanol en una columna de
longitud 24 cm y diámetro interno 0,9 cm. A continuación se pasan
con flujo ascendente 50 ml de agua residual textil M4 con una
velocidad de flujo de 0,11 ml/min. En la fracción correspondiente a
7 ml eluidos, la banda a 271 nm disminuye 75%, la banda a 351 nm
decrece 40% y la banda a 565 nm se reduce 60%.
\vskip1.000000\baselineskip
Si la muestra M4 es filtrada previamente, en
condiciones idénticas de elución, en la fracción correspondiente a
40 ml eluidos, la disminución de las bandas es de 40% con respecto a
la muestra M4 filtrada.
\vskip1.000000\baselineskip
Lavando la columna con 50 ml de agua destilada,
la columna empacada con materia prima puede reusarse, produciendo en
condiciones idénticas de elución, la disminución de las bandas en un
50% en la fracción correspondiente a 7 ml eluidos.
\vskip1.000000\baselineskip
La materia prima empleada para la decoloración
de varias muestras de agua residual fue desempacada de una columna.
Posteriormente fue carbonizada a 1000ºC y usada como adsorbente con
valor agregado en un sistema batch que contiene 400 mg del carbón
con superficie específica de 200 m^{2}/g y 20 ml de agua que
contiene 15 mg/l de Níquel y 84 mg/l de Zinc. El carbón preparado
por el procedimiento descrito elimina 92% de Níquel y 99% de
Zinc.
\vskip1.000000\baselineskip
Una columna con longitud de 240 mm, un diámetro
interno de 9 mm, y volumen de empacado de 13,3 cm^{3}, se rellena
con el carbón pre-activado preparado conforme al
método anteriormente descrito. Las pruebas realizadas con la muestra
de agua residual "M5" de una industria textil local retienen el
50% de las sales contenidas en la muestra de agua residual, como lo
demuestra la disminución de la conductividad de un valor de 3400
\muS hasta 1700 \muS.
\vskip1.000000\baselineskip
Una columna con una longitud de 240 mm, un
diámetro interno de 9 mm, y un volumen de empacado de 13,3 cm^{3},
se rellena con el carbón pre-activado preparado
conforme al método anteriormente descrito. Las pruebas realizadas
con la muestra de agua residual "M5" de una industria textil
local mostraron que la columna se satura con 30 ml eluidos. Se
produjo decoloración del amarillo, rojo y azul, una disminución del
DQO y del TOC y un ligero aumento del pH con un volumen eluido de 10
ml. Los resultados se muestran en la Tabla 4. El tono rojo global
disminuyó como se observa en la Figura 7.
Las partículas de materia prima obtenidas a
partir de semillas de aguacate de la especie Persea americana
Mill, y más preferentemente de la variedad Hass se cortan,
tamizan y preactivan por el procedimiento descrito empleando
primeramente disolución de activante NaOH, seguido por disolución de
activante HCl. La relación en peso entre el NaOH y las partículas es
de aproximadamente 0,25 kg/l. La pre-activación
produce un adsorbente con 43% de rendimiento con respecto a la masa
de la materia prima, que cuenta con una superficie específica
aproximada de
\sim 1 m^{2}/g (medida por el método BET de adsorción de nitrógeno) y una densidad de 0,506 g/cm^{3}. En un sistema batch estático que contiene el 1,4 gramos del carbón obtenido, se agregan 25 ml de la muestra de agua residual textil "M3" a 25ºC. El adsorbente preparado por el procedimiento descrito anteriormente, produce un 35% de pérdida de la coloración azul a la longitud de onda de 560 nm y de 34% de la coloración verde a 400 nm después de 3 días.
\sim 1 m^{2}/g (medida por el método BET de adsorción de nitrógeno) y una densidad de 0,506 g/cm^{3}. En un sistema batch estático que contiene el 1,4 gramos del carbón obtenido, se agregan 25 ml de la muestra de agua residual textil "M3" a 25ºC. El adsorbente preparado por el procedimiento descrito anteriormente, produce un 35% de pérdida de la coloración azul a la longitud de onda de 560 nm y de 34% de la coloración verde a 400 nm después de 3 días.
\vskip1.000000\baselineskip
El mismo material del ejemplo 10 produce un 54%
de pérdida de la coloración azul a la longitud de onda de 560 nm y
de 44% de la coloración verde a 400 nm después de 3 días.
\vskip1.000000\baselineskip
En un sistema estático que contiene carbón
obtenido por pre-activación de la materia prima tal
como se muestra en la Figura 3, se mezcla la muestra de agua
residual textil "M5" a 25ºC. El carbón preparado por el
procedimiento descrito anteriormente, produce un 60% de pérdida de
la coloración azul después de 3 días y no reduce la absorbancia
producida por compuestos aromáticos a 275 nm tal como se observa en
la Figura 4.
\vskip1.000000\baselineskip
Serie de cinco (5) sistemas batch que contienen
140 mg de carbón activado preparado con
pre-activación y 2 ml de la muestra de agua
residual textil "M5" a 25ºC con diferentes concentraciones de
compuestos coloreados, obtenidas por dilución de la muestra
"M5". El carbón preparado por el procedimiento descrito
anteriormente, tiene una capacidad de saturación de 1,5 mg/g (con
respecto al valor inicial del TOC de 1200 mg/l) con compuestos
coloreados con absorbancia a 560 nm después de 24 horas tal como se
observa en la Figura 5. La muestra de agua residual textil "M5"
tiene el aspecto final que se presenta en la Figura 6.
\vskip1.000000\baselineskip
En un sistema batch que contiene 200 mg de
carbón pre-activado preparado conforme al método
anteriormente descrito, se le vierte 20 ml de agua desionizada que
contiene 1 mg/l del colorante básico Azul de metileno. El carbón
preparado por el procedimiento descrito, produce un 6% de pérdida de
la coloración azul después de 4 días, mientras que el carbón
comercial empleado para comparación, elimina 22% de la coloración
azul durante el mismo periodo. La materia prima empleada en la
producción del carbón es material de desecho y el carbón preparado
en esta invención tiene un costo reducido.
\vskip1.000000\baselineskip
Un sistema batch que contiene 200 mg de carbón
pre-activado preparado conforme al método
anteriormente descrito, le es vertido 20 ml de agua desionizada que
contiene 1 mg/l del colorante ácido Naranja Ácido 7. El carbón
preparado por el procedimiento descrito produce un 23% de pérdida de
la coloración naranja después de 4 días, mientras que el carbón
comercial empleado para comparación elimina 90% de la coloración
naranja en el mismo periodo de tiempo.
\vskip1.000000\baselineskip
Un sistema batch que contiene 200 mg de carbón
pre-activado preparado conforme al método
anteriormente descrito, le es vertido 20 ml de agua residual textil
"M3" que presenta coloración amarillo verdoso (banda a
370-400 nm) y violeta (banda a
560-575 nm). El carbón preparado por el
procedimiento descrito produce un 14% de pérdida de la coloración
amarillo verdoso después de 4 días y 35% de pérdida de la coloración
violeta. En comparación, un carbón comercial elimina 16% de la
coloración amarillo verdoso y 32% de la coloración violeta en el
mismo periodo de tiempo.
\vskip1.000000\baselineskip
Un sistema batch que contiene 200 mg de carbón
pre-activado preparado conforme al método
anteriormente descrito, se le vierte 20 ml de mezcla de azúcares que
contiene 10 g/l de melaza y 1,6 g/l de lactosa. El carbón preparado
por el procedimiento descrito produce un 20% de decoloración de la
mezcla, semejante a la que produce en condiciones idénticas un
carbón comercial empleado para comparación.
\vskip1.000000\baselineskip
Un sistema batch que contiene 400 mg de carbón
pre-activado preparado conforme al método
anteriormente descrito, se le vierte 20 ml de agua que contiene 35
mg/l de Níquel y 55 mg/l de Zinc. El carbón preparado por el
procedimiento descrito elimina 20% de Níquel y 50% de Zinc. En
condiciones idénticas un carbón comercial empleado para comparación
no tuvo capacidad para eliminar estos iones metálicos.
\vskip1.000000\baselineskip
Las partículas de materia prima obtenidas a
partir de semillas de aguacate de la especie Persea americana
Mill, y más preferentemente de la variedad Hass se cortan,
tamizan y preactivan por el procedimiento descrito empleando
primeramente disolución de activante NaOH, seguido por disolución de
activante HCl. La relación en peso entre el NaOH y las partículas es
de aproximadamente 0,25 kg/l. La carbonización a 700ºC produce un
adsorbente con 27% de rendimiento con respecto a la masa de la
materia prima, que cuenta con una superficie específica aproximada
de \sim 1 m^{2}/g (medida por el método BET de adsorción de
nitrógeno) y una densidad de 0,244 g/cm^{3}. En un sistema batch
estático que contiene el 1,4 gramos del carbón obtenido, se agregan
25 ml de la muestra de agua residual textil "M3" a 25ºC. El
carbón preparado por el procedimiento descrito anteriormente,
produce un 45-53% de pérdida de la coloración azul a
la longitud de onda de 560 nm y de 54% de la coloración verde a 400
nm después de 3 días.
\vskip1.000000\baselineskip
El mismo material del ejemplo 19 produce un
23-26% de pérdida de la coloración azul a la
longitud de onda de 560 nm y de 31% de la coloración verde a 400 nm
después de 3 días.
Debe hacerse notar que existen formas
alternativas para implementar la presente invención. De acuerdo con
lo anterior, las presentes modalidades y ejemplos son para
considerarse como ilustrativos y no restrictivos, y la invención no
debe limitarse a los detalles dados en la presente, sino puede
modificarse dentro del alcance y equivalentes de cualquier
reivindicación(es) emitidas a partir de la presente.
Claims (16)
1. Método para la preparación de un adsorbente
pre-activado basado en semillas de aguacate que
comprende:
- a.
- triturar o cortar dicha semilla de aguacate hasta obtener partículas de un tamaño deseado; y
- b.
- pre-activar dichas partículas trituradas o cortadas con los pasos de
- i.
- agregar hidróxido de sodio (NaOH) a dichas partículas formando una mezcla primaria;
- ii.
- decantar dicha mezcla primaria dejando residuos primarios;
- iii.
- agregar cloruro de hidrógeno (HC1) a dichos residuos primarios formando una mezcla secundaria;
- iv.
- decantar y filtrar a dicha mezcla secundaria dejando residuos secundarios.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Método de acuerdo a la reivindicación 1, en
donde el aguacate es de la variedad Hass, y en donde la semilla es
el embrión de la semilla de aguacate.
3. Método de acuerdo a la reivindicación 1 ó 2,
en donde previo al paso de la trituración o corte de la semilla,
dicha semilla se deja secar a temperatura ambiente, y donde
posterior al paso de la trituración o corte de la semilla, dicha
semilla se deja secar.
4. Método de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en donde el tamaño de partícula de dicha
semilla triturada o cortada es menor o igual a 2 mm.
5. Método, de acuerdo a la reivindicación 4, en
donde el tamaño de partículo de dicha semilla triturada o cortada es
de entre 0,3 y 1,5 mm.
6. Método, de acuerdo a la reivindicación 5, en
donde el tamaño de partícula de dicha semilla triturada es de entre
0,5 y 0,8 mm.
7. Método de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en donde el método comprende
- agitar dicha mezcla primaria;
- reposar dicha primera mezcla primaria;
- agregar agua a dicha mezcla primaria formando una mezcla primaria con agua;
- agitar dicha mezcla primaria con agua; y
- reposar a dicha mezcla primaria con agua.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Método de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en donde el método comprende
- lavar dichos residuos primarios con agua;
- agitar dichos residuos primarios con agua; y
- decantar dichos residuos primarios repetidamente.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Método de acuerdo a la reivindicación 8, en
donde el paso de lavar, agitar y decantar dichos residuos primarios
se lleva a cabo al menos dos veces.
10. Método de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en donde el método comprende
- agitar dicha mezcla secundaria;
- agregar agua a dicha mezcla secundaria;
- agitar dicha mezcla secundaria con agua; y
- reposar dicha mezcla secundaria con agua.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Método de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en donde el método comprende
- secar dichos residuos secundarios.
\vskip1.000000\baselineskip
12. El método de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en donde el método comprende:
- c.
- carbonizar los residuos secundarios en al menos un horno a al menos dos distintas temperaturas, formando así partículas pre-activadas carbonizadas.
\vskip1.000000\baselineskip
13. Método de acuerdo a la reivindicación 12, en
donde a una primera temperatura se lleva a cabo el paso de
- secado de dichos residuos secundarios durante un tiempo aproximado de entre 45 a 75 minutos, a una temperatura aproximada entre 150 a 250ºC, elevando la temperatura del ambiente a una velocidad aproximada de entre 6 a 12ºC/min; y
- en donde en una segunda temperatura se lleva a cabo el paso de
- carbonizar dichos residuos secundarios durante un tiempo aproximado de entre 45 a 75 minutos, a una temperatura aproximada entre 600 a 1200ºC, elevando la temperatura del ambiente a una velocidad aproximada de entre 3 a 7ºC/min.
\vskip1.000000\baselineskip
14. Método, según la reivindicación 13, en donde
a una primera temperatura se lleva a cabo el paso de
- secado de dichos residuos secundarios durante un tiempo aproximado de entre 55 a 70 minutos, a una temperatura aproximada entre 185 a 235ºC, elevando la temperatura del ambiente a una velocidad aproximada de entre 8 a 11ºC/min; y
- en donde en una segunda temperatura se lleva a cabo el paso de
- carbonizar dichos residuos secundarios durante un tiempo aproximado de entre 55 a 70 minutos, a una temperatura aproximada entre 700 a 1100ºC, elevando la temperatura del ambiente a una velocidad aproximada de entre 4 a 6ºC/min.
\vskip1.000000\baselineskip
15. Método, para reutilizar las partículas de
carbón adsorbente obtenidas de conformidad con un método según
cualquiera de las reivindicaciones 1-14, que
comprende los siguientes pasos:
- a)
- Obtener las partículas empleadas previamente en el tratamiento de efluentes de la industria textil,
- b)
- Separar las partículas modificadas,
- c)
- Secar las partículas a temperatura ambiente, y
- d)
- Carbonizar las partículas a 1000ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
16. Método para la eliminación de contaminantes
metálicos de los efluentes de la Industria de recubrimientos
metálicos, que comprende los siguientes pasos:
- a)
- Verter el efluente que contiene los contaminantes metálicos a un sistema batch estático, en donde los contaminantes metálicos son níquel en una concentración de 15 mg/l y Zinc en una concentración de 84 mg/l; y
- b)
- Agregar las partículas de carbón obtenidas por el método de la reivindicación 15.
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| ES201030987A ES2356765B2 (es) | 2009-06-26 | 2010-06-25 | Proceso para obtener un adsorbente a partir de un material de desecho y uso del adsorbente. |
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| US12/492,227 | 2009-06-26 | ||
| ES201030987A ES2356765B2 (es) | 2009-06-26 | 2010-06-25 | Proceso para obtener un adsorbente a partir de un material de desecho y uso del adsorbente. |
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