1 GUÍA OBTENCIÓN DE CARBÓN ACTIVADO A PARTIR DE LAS CASCARA DE PLÁTANO

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GUÍA DE LABORATORIO PARA PROCESOS QUÍMICOS
OBTENCIÓN DE CARBÓN ACTIVADO A PARTIR DE LAS CASCARA DE PLÁTANO
REALIZADO POR:
GIAN CARLOS NARANJO ROJAS LUIS EDUARDO GIRALDO CARLOS ALBERTO TORO GÓMEZ
UNIVERSIDAD DEL QUINDIO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS PROGRAMA DE QUIMICA ARMENIA – QUINDIO 03 DE ABRIL DEL 2020 
RESUMEN:
En la actualidad son generados residuos agroindustriales, a partir de las materias primas, siendo Colombia un exportador de materias primas e importador de productos elaborados, el medio ambiente pide a gritos que actuemos, la mejor manera es dándole valor agregado a los subproductos o residuos de la agroindustria, un claro ejemplo es la producción de carbón activado. Sustancia utilizada en la remoción de contaminantes o remediación, para llevar a cabo este proceso se procede a recolectar el material vegetal, triturarlo y posteriormente secarlo. A continuación, se calcinan las muestras a temperaturas que rondan (400 -600 °C), para después mediante la activación (química o física). Estas son trituradas para obtener un tamaño de partícula idóneo, para así poder evaluar su poder en la remoción de los contaminantes. 
INTRODUCCION 
Colombia es el 5 país a nivel mundial en la exportación de plátano, el valor de las exportaciones asciende a (1,08 B) [1], esto ha ocasionado que se generen gran cantidad de desechos ya que solo (5%) del plátano se consume mientras que el (95%) correspondiente al tallo, pseudotallo, vástago (de donde cuelga la fruta), cascara de la fruta, mancha (líquido que se desprende al ser cortada) son residuos generados en la agroindustria del plátano [2].
La propiedad del carbón activado es que presenta en su estructura cristalina reticular que se asemeja al grafito, siendo muy poroso y presentando áreas superficiales del orden de (500-1500 metros cuadrados por gramos de carbón), siendo los átomos de carbón que se sitúan en la parte exterior del cristal los encargados de atraer moléculas, compuestos los cuales son causantes del (olor, color) la función del carbón activado es atraer mediante el uso de “las fuerzas de Van Der Waals” provocando la disminución en su turbidez, malos olores entre otros aspectos así mismo mejorando la calidad del agua tratada [3].
La obtención del carbón activado presenta dos procesos fundamentales métodos físicos o químicos, en un inicio para la preparación de la muestra se debe en primera instancia realizar la carbonización del material vegetal y seguido de esto la activación del producto carbonizado, para su posterior activación mediante el método de calentamiento húmedo y luego la activación mediante el uso de microondas [4].
MATERIALES Y METODOS
	Agua destilada
	Beaker de 100 mL
	Microondas (350-3000 W)
	Mufla
	Autoclave
	Cajas Petri
	Plancha de calefacción-agitación y magneto
	Tamizador eléctrico
	Mortero
	Equipo de filtración 
· Preparación de la muestra.
El carbón activado se puede producir por diferentes medios, sin embargo, esta práctica se centrará en la obtencion por medio de activación física y activación quimica. Los precursores deben someterse a un paso de pretratamiento antes del proceso de activación. La materia prima a utilizar es la cascara de plátano esta primeramente debe ser lavada con agua para asi poder eliminar el componente orgánico, arena, polvo e impurezas comunes [5]; se prevé que haya un solo lavado con agua seguido de varios momentos de secado, puesto que un alto contenido de ceniza reduce la capacidad de adsorción y afecta la resistencia mecánica del carbón activado Sintetizado. Después de la etapa de lavado y secado, las cascaras de plátano se reduce de tamaño mediante técnicas de molienda, una vez realizado este proceso se pesan 20 g de la muestra, se realizará un lavado con agua destilada a una temperatura de unos (60-80°C) previo al tratamiento térmico (carbonización) y su posterior activación física, finalmente se procede a pesar la muestra (También se puede hacer una activación quimica).
· Proceso de activación
· Activación física
La activación física hace referencia a un mecanismo de dos etapas que comprende un proceso de carbonización(pirólisis) bajo atmósfera inerte, seguido de una activación bajo la atmósfera de un gas oxidante como el vapor, dióxido de carbono (CO2), mezcla binaria de CO2 y nitrógeno (N2), o aire a temperatura elevada entre 800 y 1.000 °C [6]. Teniendo los 20 g de nuestra muestra vegetal completamente seca, este es sometido a tratamiento térmico a unos 700 °c; el autoclave (vapor de agua) debe estar a una temperatura de 110 ° C a 15 Psi durante 45 minutos, provocando la activación mediante el uso de vapor, se pesa nuevamente para tener un registro de este, continuando se somete la muestra a la radiación del (microondas), por un tiempo de 30 minutos a una potencia de 2000 W, en este punto del proceso se pesa nuevamente la muestra.
· Activación quimica
Otra manera de obtener carbón activado es por medio de la activación química el cual un proceso de una sola etapa (directo) que incluye un paso de remojo previo al tratamiento térmico en atmósfera inerte a temperatura de 400-600 °C. Comparado con la activación física, este proceso es viable económicamente debido a que la temperatura de activación es menor, el tiempo de procesamiento es más corto y el rendimiento de carbón es mayor. 
Entre los agentes activadores están los del grupo alcalino, tales como el hidróxido de potasio (KOH) y el carbonato de potasio (K2CO3); el grupo ácido, como en el caso del ácido fosfórico (H3PO4) y el ácido sulfúrico (H2SO4); y la sal metálica de transición, como el cloruro de zinc (ZnCl2). Los distintos tipos de químicos reaccionan de manera diferente a los precursores y, por tanto, influyen en el comportamiento de adsorción [6].
· Preparacion del carbón activado (activación quimica)
Una vez activado el material vegetal (si este se activo por medio de activación quimica), se procede a lavar con agua destilada con el objetivo de remover el agente activante sobrante. Si para la activación quimica se hizo con acido este debe ser neutralizada con una base fuerte como el NaOH antes de ser llevado a una mufla eléctrica a 400-600 °C.
· Proceso de tamizaje
El carbón activado se somete a un proceso de tamizaje en un tamiz N°100 a 200 rpm durante 2 minutos para obtener un carbón activado uniforme y de un tamaño determinado.
· Caracterización del carbón activado
Para realizar la caracterización del carbón activado sintetizado, se hará uso de diversas técnicas espectroscópicas, para eso se pesan 0.01 g del carbón activado y se evalúan por microscopio electrónico de barrido (SEM) para evaluar la morfología del carbón activado sintetizado y microscopia electronica de transmisión para revelar el tamaño de partícula [5].
· Proceso de evaluación del carbón activado 
Se toman 0,25 g de carbón activado y 50 mL del agua a tratar, se agita a temperatura ambiente durante 30 minutos, para finalizar se procede a filtrar al vacío usando un filtro de 0,22 µm, mediante el pH-metro tomamos su pH. 
· Evaluación de los resultados arrojados por el espectrofotómetro UV-Vis a (430, 525 y 620 nm), de acuerdo con la norma ISO 7887
· Mediante el uso del espectrofotómetro se pasarán todas las muestras, analizando los intervalos previamente definidos cumpliendo conla norma ISO 7887 y realizando una tabla con el nombre de cada grupo. Para determinar el porcentaje de remoción, se utiliza la siguiente relación:
(100-(A agua tratada/A agua sin tratar) *100). Como blanco se emplea agua destilada.
ANALISIS DE RESULTADOS
Los análisis deben estar sujetos a información de fuentes confiables, por medio de artículos nacionales e internacionales.
CUESTIONARIO
1. Porque para la activación quimica se emplearon los anteriores reactivos, que pasaría al variar la concentracion. 
2. De acuerdo a fuentes confiables, que otros medios de activación diferentes a la física y quimica se pueden usar. 
BIBLIOGRAFIA
[1] OEC. (2020). Obtenido de https://oec.world/es/profile/hs92/0803/
[2] CARACOL RADIO. (04 de 03 de 2011). Obtenido de Los residuos del plátano se pueden aprovechar eficientemente: https://caracol.com.co/radio/2011/03/04/ecologia/1299231060_434552.html
[3] El carbon activado y sus propiedades. (s.f.). Obtenido de http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/20980/capitulo1.pdf
[4] Rashidi, N. A. (2017). Revisión sobre avances tecnológicos recientes en la producción de carbon activado. Chemical Engineering Journal, 86-118.
[5] Abdul-Khalil, H. P. S., Jawaid, M., Firoozian, P., Rashid, U., Islam, A., & Akil, H. M. (2013). Activated carbon from various agricultural wastes by chemical activation with KOH: preparation and characterization. J. Biobased Mater. Bioenergy, 7, 708-714.
[6] Bhatnagar, A., Hogland, W., Marques, M., & Sillanpaa, M. (2013). An overview of the modification methods of activated carbon for its water treatment applications. Chem. Eng. J., 219, 499-511.