Montaje del método analítico Boehm, para la determinación de la química superficial en solidos porosos y aplicación en el estudio de carbones activados obtenidos a partir de cáscara de mangostino

Abstract

En los últimos años se han realizado varios estudios e investigaciones de cada una de las propiedades de los diferentes tipos carbón activado, en pro de usarlo como un producto descontaminante para el agua, en las plantas de tratamiento de agua potable (PTAP) principalmente, ya que los tratamientos empleados son diferentes dependiendo de cada una de las propiedades fisicoquímicas y que además cada uno de esos tratamientos son costosos. Es por esto que, se decide implementar un montaje de la técnica analítica del método Boehm en los laboratorios de calidad de aguas de la Universidad Piloto, para determinar la química superficial de los sólidos porosos y características favorables que se puedan presentar en carbones activados obtenidos a partir de la cascara de mangostino dándole así un aprovechamiento a este residuo lignocelulósico e implementado como tratamiento en las PTAP. Se usaron tres tipos de carbones producidos a partir de la cascara de mangostino, como lo son: 2 obtenidos con activación química; uno con ácido fosfórico y el otro con Soda Caustica, y el ultimo obtenido por activación física, implementados en la Universidad Piloto de Colombia. Inicialmente, se impregna 0.5 g de carbón activado en cada una de las soluciones para estudiar los grupos superficiales, donde se utilizaron: el Hidróxido de Sodio (NaOH) que neutraliza los grupos fenólicos, el Carbonato de Sodio (Na2CO3) que cuantifica las lactonas, el Bicarbonato de Sodio (NaHCO3) que cuantifica los carboxilos y el Ácido Clorhídrico (HCl) que determinan la alcalinidad total y grupos como pironas y cromenos. Una vez que se realiza la impregnación de cada muestra, se toma una alícuota de 10 ml de cada solución para la valoración que se hace por triplicado para cada muestra lo que genera un total de 108 titulaciones realizadas en todo el experimento. 11 Luego se procede hacer un método estadístico y analítico para determinar la concentración real de cada muestra. Para así, obtener los resultados e identificar la caracterización química de los grupos superficiales de oxígeno de las tres muestras de carbón activado, determinando cuál es el espectro de usos óptimos en los que se puede aprovechar dichos carbones en las plantas de Tratamiento de Agua Potable.

In recent years,severalstudies and investigations have been carried out on each of the properties of the different types of activated carbon, in favor of using it as a decontaminating product for water, mainly in drinking water treatment plants (PTAP), since that the treatments used are different depending on each one of the physicochemical properties and that each of these treatments are also expensive. For this reason, it was decided to implement an assembly of the analytical technique of the Boehm method in the water quality laboratories of the Pilot University, to determine the surface chemistry of porous solids and favorable characteristics that may occur in activated carbons obtained from starting from the mangosteen peel, thus making use of this lignocellulosic residue and implemented as a treatment in the PTAP. Three types of charcoal produced from the mangosteen peel were used, such as: two obtained with chemical activation; one with phosphoric acid and the other with Caustic Soda, and the last one obtained by physical activation, implemented in the Pilot University of Colombia. Initially, 0.5 g of activated carbon is impregnated in each of the solutions to study the surface groups, where they were used: Sodium Hydroxide (NaOH) that neutralizes phenolic groups, Sodium Carbonate (Na2CO3) that quantifies lactones, Sodium Bicarbonate (NaHCO3) that quantifies carboxyls and Hydrochloric Acid (HCl) that determines total alkalinity and groups such as pyrones and chromenes. Once the impregnation of each sample is carried out, a 10 ml aliquot of each solution is taken for the titration that is done in triplicate for each sample, which generates a total of 108 titrations carried out throughout the experiment. Then a statistical and analytical method is carried out to determine the real concentration of each sample. In order to do so, obtain the results and identify the chemical characterization of the 13 surface oxygen groups of the three activated carbon samples, determining which is the spectrum of optimal uses in which said carbons can be used in the Drinking Water Treatment plants.