Adsorción de fenol usando diferentes tipos de bentonita activadaFERNANDO GONZÁLEZ GÓMEZ7 DE ABRIL DEL 2016

Operaciones Unitarias II

Adsorción de fenol usando diferentes tipos de bentonita activadaSameer Al-Asheh, Fawzi Banat, Leena Abu-AitahDepartamento de Ingeniería Química, Universidad de Ciencia y Tecnología de Jordania, P.O. Box 3030, Irbid 22110, JordaniaRecibido el 20 de Junio del 2002; recibido en forma revisada 28 de Septiembre del 2002; aceptado 1 de Octubre del 2002

Índice1. Introducción2. Objetivos3. Materiales y métodos

3.1 Adsorbente3.2 Bentonita Tensoactiva Catiónica3.3 Bentonita con pilarización de aluminio3.4 Bentonita CTAB|Al (modificada)3.5 Bentonita ciclohexano3.6 Bentonita térmica3.7 Experimentos de adsorción Batch3.8 Difracción de rayos X

4. Resultados y discusión4.1 Efectos de la concentración de los adsorbentes4.2 Cinética del proceso de adsorción 4.3 Isotermas de equilibrio4.4 Efecto de adición de sales4.5 Efecto de la temperatura4.6 Efecto del pH inicial

5. Conclusiones6. Referencias

Introducción

Introducción Los fenoles son contaminantes comunes en aguas residuales generado del petróleo y petroquímicos, industrias de conversión de carbón y producción de fenol.

Hay muchos métodos para remover el fenol de soluciones acuosas, como la adsorción, intercambio iónico, procesos de membrana, etc. Uso de materiales de arcilla naturalesBentonita – adsorbente de bajo costo y alta área superficial.

Objetivos

Objetivos1. Determinar la habilidad para adsorber fenol desde

soluciones acuosas usando bentonita activada físicamente y químicamente.

2. Comparar la eficiencia para remover fenol de la bentonita tratada con la bentonita natural.

3. Estudiar los efectos de diferentes parámetros operadores en estos procesos de adsorción, tales como la concentración inicial del material siendo adsorbido, temperatura, adición de sales y el valor del pH. Un análisis de difracción de rayos X para la bentonita natural y las activadas fue realizado con el propósito de explorar la naturaleza de sus superficies.

Materiales y métodos

Adsorbente La bentonita pura fue obtenida en forma de polvo de Suppilco Chemicals (UK) Enriquecida con una solución 1 M de NaCl y lavada varias veces con agua destilada hasta que quedó libre de cloruro. Verificación agregando AgNO3. Partículas solidas filtradas de la solución y secadas a 70°C Na-Bentonita

Bentonita Tensoactiva Catiónica Surfactante: Bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB)

Se agregó 20 g de bentonita de sodio a una solución de 200 ml 4% CTAB y se agitó mecánicamente durante 48 horas. Separación por filtración, lavado dos veces con agua destilada, secado a 70°C y almacenamiento. CTAB-Bentonita

Bentonita con pilarización de aluminio

Se prepara una solución de policatión de hidroxialuminio

La Bentonita de hidroxialuminio fue preparada agregando lentamente 300 ml de hidroxialuminio a 15 g de bentonita de sodio con constante agitación.

Separación por filtración, lavado con agua destilada, secado a 70°C y almacenamiento.

Al-Bentonita

Bentonita CTAB|Al (modificada) Combinación de tratamiento de bentonita tratada con surfactantes y pilarización.

Se adiciona CTAB por goteo a la mezcla de Al-Bentonita. Se agregan 300 ml de solución de esta solución a 15 g de Na-Bentonita y se mezcla durante 48 horas.

Separación por filtración, lavado con agua destilada, secado a 70°C y almacenamiento.

M-Bentonita (Bentonita modificada)

Bentonita ciclohexano Se reportó que la estructura cristalina de la bentonita era destruida cuando se agregaba ciclohexano aumentando la adsorción.

La bentonita se sumergía en ciclohexano durante 24 horas. Después el sólido se separaba por filtración, se lavaba con agua destilada, se secaba a 70°C y se almacenaba.

C-Bentonita

Bentonita térmica Tratamiento físico. Se calienta hasta 850°C la Na-Bentonita por 30 minutos en un horno y después se almacenaba.

T-Bentonita (Bentonita térmica)

Experimentos de adsorción Batch

Cierta cantidad de adsorbente fue transferido a botellas conteniendo 50 ml de solución de fenol para que la concentración final del adsorbente fuera 5 mg/ml.

Las concentraciones de fenol fueron en el rango de 20-100 ppm. Se usó un agitador de temperatura controlada fue usado para agitar la mezcla a la temperatura deseada. Muestras de las soluciones se tomaron a determinados intervalos de tiempo para estudiar la cinética del proceso de adsorción. El adsorbente fue separado de las muestras por centrifugación (300 x g, 15 min) y luego se analizó el sobrenadante para concentración residual de fenol.Experimentos de adsorción fueron realizados a distintas temperaturas.El efecto del pH se determinó usando un rango de pH entre 4-12.

Difracción de rayos X El efecto de la adsorción de fenol por diferentes tipos de bentonitas tratadas en el espaciamiento interlaminar fue estudiado usando una técnica de análisis de la difracción de rayos X.

Muestras cargadas con fenol que fueron tratadas con bentonita fueron preparadas. Después se prepararon las muestras orientadas permitiendo unas pocas de gotas de cada suspensión de secarse lentamente en una lámina de vidrio. Se analizaron las muestras orientadas usando un difractómetro de rayos X y se calculó el espacio interlaminar con la ley de Bragg:

d= espacio interlaminar, θ= ángulo de difracción, λ= longitud de onda, n= diferenicas de trayectoria entre las ondas reflejadas

Resultados y discusión

Efectos de la concentración de los adsorbentes

En contacto con una concentración inicial fija de fenol.

40 ppm, pH=7, T=25°C

Cinética del proceso de adsorción

La relación entre el tiempo de contacto y la captación de fenol se indican en las siguientes gráficas:

Bentonita modificada Al-Bentonita

CTAB-Bentonita T-Bentonita

Captación de fenol en equilibrio para una concentración de 60 ppm

Difusión intraparticular Bentonita modificada T-Bentonita

Isotermas de equilibrio Se encontró que los isotermas de equilibrio se describían muy bien por el modelo linealizado de Freundlich:

es la captación de fenol a la concentración de equilibrio y y son las constantes de Freundlich relacionadas con la capacidad de adsorción e intensidad de adsorción.

Efecto de adición de sales Se sabe que las sales tienen un efecto significante en los procesos de adsorción.

Se usaron NaCl y KCl para investigar su influencia en la adsorción del fenol por bentonita modificada.

Sales en un rango de .01-.5 M Concentración inicial del fenol en un rango de 20-80 ppm Concentración del adsorbente en 5 mg/l

Efecto de la temperatura Para estudiar la influencia de la temperatura en el proceso de adsorción, se utilizaron isotermas a 25, 35 y 45 °C para la bentonita modificada.

La captación de fenol disminuye mientras se aumenta la temperatura.

Efecto del pH Se estudió la adsorción de fenol a varios niveles de pH Niveles de pH: 4, 7 y 12 Concentración de fenol: 20-80 ppm Concentración de adsorbente: 5 mg/ml

Bentonita modificada T-Bentonita

Conclusiones

Conclusiones M-Bentonita > Al-Bentonita > CTAB-Bentonita > T-Bentonita > C-Bentonita > Bentonita pura.

El incremento de concentración de fenol resulto en un aumento en la captación de fenol.

La adición de sales no tuvo efecto en la adsorción de fenol por la M-Bentonita.

El incremento del pH inicial de la solución de fenol resultó en un incremento en la captación de fenol por la M-Bentonita, pero ningún efecto cuando se usó la T-Bentonita.

Los resultados de los isotermas presentados fueron representados por el modelo Freundlich, el cual se ajusta a los datos experimentales razonablemente bien.

Gracias por su atención