Optimización de la síntesis de carbones activados para procesos de adsorción en disoluciónrecuperación de germanio y eliminación de fenol

Resumo

En la presente memoria se han realizado el estudio acerca de la optimización de carbones activados mediante procesos de activación química con hidróxidos alcalinos para su posterior aplicación en estudios de procesos de adsorción en disolución. Las características principales de este tipo de materiales son su amplia porosidad y una elevada superficie interna. Estas características conceden al carbón activado sus propiedades adsorbentes, que hacen que sea utilizado en una amplia variedad de aplicaciones. Aunque la preparación de carbones activados es un campo que ha sido desarrollado durante décadas, la necesidad de obtener nuevos carbones activados con propiedades específicas para su posterior aplicación, hace que su investigación y desarrollo continúe siendo un tema de investigación de gran interés. En este trabajo se ha profundizado en el estudio de la preparación de carbones activados mediante activación química con hidróxidos alcalinos. Por ello, se ha preparado y caracterizado un gran número de carbones activados que presenten, a su vez, una amplia gama de porosidades de manera que permitan, al ser posteriormente aplicados en los procesos de adsorción, dilucidar cuales son las propiedades óptimas, por un lado, para la adsorción en disoluciones de compuestos aromáticos y, por otro, para la recuperación de elementos valiosos. El estudio sobre la preparación de adsorbentes carbonosos se ha centrado principalmente en el análisis del efecto del material de partida (precursor) sobre las propiedades finales del carbón activado obtenidos analizando, a su vez, otras dos variables muy importantes como son la relación agente activante/precursor y el efecto de la naturaleza del agente activante. Para llevar a cabo esta investigación se ha seleccionado un elevado número de precursores de origen muy diverso (carbones minerales y precursores lignocelulósicos). En el caso particular del estudio de la adsorción de compuestos aromáticos en fase acuosa, aunque éste es un campo ampliamente estudiado, existe cierta controversia sobre el efecto de las características texturales así como de las propiedades químicas en el mecanismo de adsorción. Por ello, se ha intentado profundizar en la influencia tanto de las propiedades texturales como del papel de los grupos superficiales oxigenador presentes en el carbón activado (química superficial) sobre la adsorción de este tipo de compuestos. Además del estudio sobre la adsorción de compuestos aromáticos, se ha analizado la recuperación de elementos inorgánicos en disolución, en concreto para la recuperación de Ge. El objetivo de este bloque ha sido el desarrollar un nuevo método para su recuperación a partir de disoluciones diluídas. Para ello, el método está basado en el uso de un ligando orgánico para la formación selectiva un complejo de Ge y la aplicación de carbón activado como adsorbente para su recuperación y concentración. Los resultados otenidos han permitido comprobar que el método propuesto permite: (i) la recuperación de Ge de disoluciones diluídas mediante su adsorción en carbón activado; (ii) la posterior recuperación de Ge de la superficie del carbón activado; (iii) la reutilización del adsorbente en sucesivos ciclos de adsorción-desorción; (iv) la posibilidad de obtener disoluciones concentradas de Ge y, todo ello, además de manera selectiva hacia el Ge frente al resto de elementos que lo acompañan en disolución.