Se realizaron estudios de adsorción de fenol en bentonita tratada con sodio, adicionada con diferentes substancias. El efecto de la temperatura del sistema fué que disminuyó la adsorción del solulto. La isoterma de Freundlich modeló de manera adecuada los datos experimentales.
1. Adsorción de fenol usando
diferentes tipos de bentonita
activada
FERNANDO GONZÁLEZ GÓMEZ
7 DE ABRIL DEL 2016
Operaciones Unitarias II
2. Adsorción de fenol usando
diferentes tipos de bentonita
activada
Sameer Al-Asheh, Fawzi Banat, Leena Abu-Aitah
Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Ciencia y
Tecnología de Jordania, P.O. Box 3030, Irbid 22110, Jordania
Recibido el 20 de Junio del 2002; recibido en forma revisada 28
de Septiembre del 2002; aceptado 1 de Octubre del 2002
3. Índice
1. Introducción
2. Objetivos
3. Materiales y métodos
3.1 Adsorbente
3.2 Bentonita Tensoactiva
Catiónica
3.3 Bentonita con
pilarización de
aluminio
3.4 Bentonita CTAB|Al
(modificada)
3.5 Bentonita ciclohexano
3.6 Bentonita térmica
3.7 Experimentos de
adsorción Batch
4. Resultados y discusión
4.1 Efectos de la
concentración de los
adsorbentes
4.2 Cinética del proceso de
adsorción
4.3 Isotermas de equilibrio
4.4 Efecto de adición de
sales
4.5 Efecto de la
temperatura
4.6 Efecto del pH inicial
5. Conclusiones
6. Referencias
5. 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 naturales
Bentonita – adsorbente de bajo costo y alta área
superficial.
7. Objetivos
1. 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
9. 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
10. Bentonita Tensoactiva Catiónica
Surfactante: Bromuro de hexadeciltrimetilamonio
(CTAB)
𝐂𝐇 𝟑 𝐂𝐇 𝟐 𝟏𝟓 𝐍+
𝐂𝐇 𝟑 𝟑 𝐁𝐫−
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
11. Bentonita con pilarización de
aluminio
Se prepara una solución de policatión de
hidroxialuminio
𝐀𝐥 𝟏𝟑 𝐎 𝟒 𝐎𝐇 𝟐𝟒 𝐇 𝟐 𝐎 𝟏𝟐
+𝟕
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
12. 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)
13. 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
14. 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)
15. 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.
16. 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: 2𝑑 sin 𝜃 = 𝑛𝜆
d= espacio interlaminar, θ= ángulo de difracción, λ= longitud de onda, n=
diferenicas de trayectoria entre las ondas reflejadas
18. Efectos de la concentración de
los adsorbentes
En contacto con una
concentración inicial fija de fenol.
40 ppm, pH=7, T=25°C
19. 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
22. Isotermas de equilibrio
Se encontró que los isotermas de equilibrio
se describían muy bien por el modelo
linealizado de Freundlich:
ln 𝑞 𝑒 = ln(𝑘 𝐹) +
1
𝑛
ln(𝐶𝑒)
𝑞 𝑒 es la captación de fenol a la concentración
de equilibrio 𝐶𝑒 y 𝑘 𝐹 y
1
𝑛
son las constantes
de Freundlich relacionadas con la capacidad
de adsorción e intensidad de adsorción.
23. 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
24.
25. 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.
26. 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
29. 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.
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Las aguas residuales industriales contienen muchos materiales organicos e inorgánicos contaminantes, como compuestos fenólicos, metales pesados y colorantes.
Adsorcion es el mas popular, usando carbón act. Y resinas de intercambio ionico. Carbn act=alta capacidad de adsorción, pero costo alto.
Bentonita de sodio
200 ml de .2 M NaOH>100 ml .2 M AlCl3 agitacion vigorosa… para prevenir sobreconcentracion de iones de OH- reposo 48 h
