ENERGÍA Y MECÁNICA

INGENIERIA PETROQUÍMICA

PERFIL DEL PROYECTO INTEGRADOR

NIVEL: IV

COMPARACIÓN DE LA EFICIENCIA DEL CARBÓN ACTIVO OBTENIDO

EN FORMA INDUSTRIAL CON EL CARBÓN ACTIVO OBTENIDO DE UNA

FORMA CASERA A PARTIR DE LA CÁSCARA DE COCO.

GRUPO DE PROYECTO:

MARTÍNEZ EDUARDO

NARANJO HEIDY

REAL CRISTIAN

LATACUNGA – ..…………………..

Contenido

1. Tema..................................................................................................................3

2. Definición y Justifica del problema.....................................................................4

3. Formulación del problema.................................................................................5

5. Campo de investigación....................................................................................5

6. Sistema de objetivos..........................................................................................6

6.1. Objetivo general:............................................................................................6

6.2. Objeticos específicos:....................................................................................6

7. Hipótesis............................................................................................................7

8. Marco teórico.....................................................................................................7

8.1 Adsorción....................................................................................................7

8.2 Carbón........................................................................................................7

8.3 Carbón activo..............................................................................................8

8.4 Tipos de carbón activado............................................................................8

8.5 Carbón activo a partir de la cascara de coco.................................................9

9. Resultados esperados.....................................................................................11

10. Cronograma..................................................................................................11

11. Bibliografía....................................................................................................11

1. Tema.

Comparación de la eficiencia del carbón activo obtenido en forma industrial con el

carbón activo obtenido de una forma casera a partir de la cáscara de coco.

2. Definición y Justifica del problema.

Estudiar la eficiencia de un carbón activo, nos permite verificar que proceso de

activación es el más adecuado para obtener un carbón con un nivel alto de

absorción, para usarlo más adelante en diferentes aplicaciones, como la absorción

de desechos e impurezas en las aguas residuales.

La efectividad de un carbón activo está relacionada con la capacidad para

remover olor, sabor y color de una gama de productos, por lo cual podemos

encontrarlo en aplicaciones tan sencillas como filtros usados en refrigeradores,

máscaras para vapores orgánicos, hasta en sistemas industriales como modernas

plantas de tratamiento de aguas residuales o delicados sistemas de elaboración

de antibióticos.

Las características principales en las que se basan las aplicaciones del carbón

activo son: la elevada capacidad de eliminación de sustancias y la baja

selectividad de retención, donde la elevada capacidad de eliminación de

sustancias depende de la alta superficie interna que posee, su porosidad y de la

distribución adecuada del tamaño de los poros presentes en el mismo. En

consecuencia, los microporos le confieren una elevada superficie y capacidad de

retención, mientras que los mesoporos y macroporos son necesarios para retener

moléculas de un tamaño más elevado, como pueden ser colorantes o coloides, y

favorecer el acceso y la rápida difusión de las moléculas a la superficie interna del

sólido. Por otra parte, el carbón activo tiene escasa aplicación ante un proceso de

retención, por lo cual es un adsorbente universal.

3. Formulación del problema.¿De qué manera se puede determinar la eficiencia de un carbón activo obtenida de dos formas distintas, por métodos químicos y físicos?

4. Objeto de estudio.

El carbón activo podría utilizarse para purificar otros productos que no sean precisamente aguas residuales e incluso usarse con fines medicinales. Por consecuencia es necesario saber la eficiencia del carbón que se utilizará para ciertos fines, pues es importante saber si el nivel de absorción es el adecuado para aplicarlo en distintos elementos como son las aguas residuales u otros compuestos que contienen desechos e impurezas.

La técnica usada para determinar la eficiencia de absorción y retención de impurezas a partir del carbón activo no depende únicamente de la superficie y la porosidad del mismo, sino que intervienen otros factores en particular, como son la polaridad de las sustancias que se purificaran, puesto que las sustancias polares se retienen débilmente sobre la superficie apolar del carbón. Entonces cuando la sustancia que se desea eliminar tiene una polaridad apreciable, bajo volumen molecular y está muy diluida en aire, la retención a temperatura ambiente por el carbón sólo es efectiva si se impregna con reactivos específicos o se aprovechan las propiedades catalíticas del carbón. De esta manera, tras la adsorción se producen unas reacciones químicas que transforman los productos tóxicos en inertes que quedan retenidos en la porosidad del carbón.

Un aspecto importante a considerar en esta técnica es que mientras más eficiente sea el carbón activo obtenido por cualquiera de las dos formas, industrial y en forma casera, tendrá mayor capacidad de retener partículas toxicas, y mejorar la calidad del producto que se purificará.

5. Campo de investigación.

La elaboración de este proyecto pertenece al campo químico, el cual nos permite determinar la eficiencia de un carbón activo obtenido de dos formas distintas. En el campo de la química podemos determinar de qué elementos está compuesto el carbón activo obtenido de las dos maneras. En el caso de obtención de la forma casera nos permite determinar los reactivos utilizados para activar el carbón vegetal obtenido a partir de cascaras de coco, y las reacciones que se producen

para llegar a activar dicho carbón y que posea las propiedades de absorción que lo caracteriza, y lo mismo nos permite determinar las diferentes propiedades del carbón obtenido industrialmente, y su capacidad para retener impurezas y especies toxicas en el elemento contaminado.

La rama de la física nos permite determinar el tamaño de del carbón, de los cuales se pueden distinguir tres tipos de poros según su radio: macroporos (r>25 nm), mesoporos (25>r>1 nm) y microporos (r<1 nm).

5.1 Personal operativo.

Director de proyecto Dr. Roman Rodríguez

Tutor de proyecto Ing. Giovanna Castillo

Ejecutores de proyecto Naranjo Heidy

Martínez Eduardo

Real Cristian

Experto colaborador Qm. Carlos Orbea

La fecha de iniciación del proyecto es el martes 27 de Octubre del 2015 y

La fecha de finalización es el 16 de noviembre del 2015.

El lugar en el que se llevara a cabo la experimentación tiene como características ser un lugar seco, para que de esa manera no se pueda perjudicar el proceso de activación del carbón y por ende no baje su nivel de eficiencia de retención de impurezas.

6. Sistema de objetivos.

6.1. Objetivo general:

Determinar la efectividad que posee el carbón activo industrial en comparación con el carbón activo obtenido de forma casera por combustión de corteza vegetal, en función de sus propiedades absorbentes y de captación de impurezas.

6.2. Objeticos específicos:

Obtener de forma casera carbón a partir de corteza vegetal, para activarlo mediante procesos químicos.

Establecer comparación entre el carbón activo industrial y casero en términos de su efectividad como purificador y captador de sedimentos en muestras de agua.

7. Hipótesis.

El carbón activo de origen casero presenta alta efectividad como el de origen industrial, en el tratamiento de aire contaminado, eliminación de colores, olores, sabores indeseables en líquidos y bebidas, así como la remoción de contaminantes en agua potable y residual tratada y no tratada.

8. Metodología investigativa.

9. Marco teórico.

9.1 Adsorción

La adsorción es un proceso por el cual los átomos en la superficie de un sólido,

atraen y retienen moléculas de otros compuestos. Estas fuerzas de atracción son

conocidas como " fuerzas de Van Der Waals". Por lo tanto al ser un fenómeno que

ocurre en la superficie mientras mayor área superficial disponible tenga un sólido,

mejor adsorbente podrá ser.

9.2 Carbón

El carbón es un mineral de origen orgánico constituido básicamente por carbono.

Su formación es el resultado de la condensación gradual de la materia de plantas

parcialmente descompuestas a lo largo de millones de años. Las plantas al

descomponerse forman una capa llamada turba. Hay tres tipos básicos de carbón:

Lignito.

Se forma una vez comprimida la turba. Es el carbón de menor valor calórico,

porque se formó en épocas más recientes y contiene aproximadamente 30% de

carbón. Es una sustancia parda y desmenuzable en la que se pueden reconocer

algunas estructuras vegetales.

Hulla.

Se origina por la compresión del lignito. Tiene un importante poder calorífico por lo

que se utiliza en las plantas de producción de energía. Es dura y quebradiza, de

color negro. La concentración de carbono está entre el 75 y el 80%.

Antracita.

Procede de la transformación de la hulla. Es el mejor de los carbones, muy poco

contaminante y de altor poder calorífico. Arde con dificultad pero desprende

mucho calor y poco humo. Es negro, brillante y muy duro. Tiene una concentración

de hasta el 95% de carbono.

9.3 Carbón activo

El carbón activado es un producto que posee una estructura cristalina reticular

similar a la del grafito; es extremadamente poroso y puede llegar a desarrollar

áreas superficiales del orden de 1,5 metros cuadrados, por gramo de carbón.

Todos los átomos de carbón en la superficie de un cristal son capaces de atraer

moléculas de compuestos que causan color, olor o sabor indeseables; la

diferencia con un carbón activado consiste en la cantidad de átomos en la

superficie disponibles para realizar la adsorción.

9.4 Tipos de carbón activado

Existen distintos tipos de Carbón Activo, los cuales tienen distintas características

que se adaptan a cada necesidad Industrial:

Carbones para purificación en fase liquida.

Utilizados ampliamente para remover compuestos orgánicos que provocan

algunos olores, colores o sabores indeseables en algunos líquidos, (filtrado de

vinos, gaseosas y jugos concentrados).

Carbón activo granular.

Está formado principalmente de gránulos irregulares, los cuales están instalados

dentro de un recipiente por el que se hace circular el líquido a tratar.

Carbón activo pulverizado.

El tamaño de su partícula es menor y este se agrega al producto a purificar en un

tanque agitado para mantener una suspensión homogénea.

Carbones para purificación en fase gaseosa.

Contienen un mayor promedio de microporos útiles para adsorber moléculas muy

pequeñas. Se utiliza en la purificación de aire, gases de proceso, recuperación de

solventes, protección ambiental y como catalizador.

9.5 Carbón activo a partir de la cascara de coco.

A partir de la cascara de coco es posible obtener diferentes tipos de carbones

activados para aplicaciones diversas variando las condiciones de preparación.

Por ejemplo, activando la cascara de coco a alta temperatura (800 °C) en

presencia de vapor de agua se puede obtener un carbón hidrofílico con alta

afinidad con el agua, microporoso con microporos aproximadamente de diámetros

menor a 0.7 nm, apropiado para aplicaciones que involucran separación de gases;

pero, si se activa a menor temperatura (450 °C) usando un agente químico, como

ácido fosfórico o cloruro de zinc, se puede obtener un carbón hidrofílico de poros

más anchos con un diámetro mayor a 2 nm, apropiado para aplicaciones en fase

líquida [Reinoso, (2005)].

Además, de obtener una amplia distribución de poros, el carbón activado obtenido

de la cascara de coco resulta con mayor dureza y resistencia, comparado con el

obtenido de madera. Otra ventaja que ofrecen los carbones activados obtenidos

de materiales orgánicos, en relación a los obtenidos de materiales inorgánicos, es

que en los primeros, el porcentaje de cenizas es menor.

10.Resultados esperados

Variables Carbón activo industrial Carbón vegetal (casero)

11.Cronograma.

12.Bibliografía.