Estudio de la adsorción de dimetilamina utilizando composites a base de un armazón metal orgánico soportado en carbón activado funcionalizado
La presente investigación tuvo como finalidad el estudio y la remoción de aminas con cadenas alifáticas, especialmente la dimetilamina (DMA), la cual, bajo ciertas condiciones que se dan durante el tratamiento de aguas potables y residuales pueden formar la N-nitrosodimetilamina (NDMA). La import...
| Autor Principal: | Ramos Muñoz, Jorge Alexis |
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| Formato: | info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Idioma: | Español |
| Publicado: |
Pontificia Universidad Católica del Perú
2016
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| Materias: | |
| Acceso en línea: |
http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/6943 |
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| Sumario: |
La presente investigación tuvo como finalidad el estudio y la remoción de aminas con
cadenas alifáticas, especialmente la dimetilamina (DMA), la cual, bajo ciertas
condiciones que se dan durante el tratamiento de aguas potables y residuales pueden
formar la N-nitrosodimetilamina (NDMA). La importancia de la disposición de DMA
radica en el hecho de que una vez que se transforma en NDMA esta última es
exponencialmente más nociva al mostrar cierta actividad carcinogénica incluso a
concentraciones tan bajas como 0,7 ng.L-1.
Los materiales adsorbentes desarrollados en este estudio constan de carbón activado
(CA) preparado a partir de semilla de aguaje (Mauritia Flexuosa) por activación
química con ácido fosfórico y posteriores modificaciones. Estas consiguen primero en
introducir grupos sulfónicos (-SO3H) sobre su superficie formando el denominado
carbón activado funcionalizado (CAF) y después incorporar un armazón metal
orgánico, el MOF-235, al CAF; el material compuesto resultante se denominó (CAFMOF).
La caracterización fisicoquímica de los adsorbentes se realizó empleando las técnicas
instrumentales de sorción de N2, espectroscopia infrarroja con transformadas de
Fourier (FTIR), difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM),
espectroscopía dispersiva de rayos X (EDX), termogravimetría (TGA), titulación
Boehm y punto de carga cero (PZC).
El MOF-235 preparado por síntesis solvotérmica presentó una estructura hexagonal
identificada por DRX y confirmada a través de las micrografías SEM. Los grupos
funcionales obtenidos por FTIR, así como los análisis TGA confirmaron la identidad
del MOF-235 obtenido.
Los carbones activados mostraron ser materiales muy microporosos, con una alta
área superficial, tanto mayor cuanto más alto fue el grado de impregnación del carbón
activado. Sin embargo, después de la funcionalización con grupos sulfónicos (-SO3H)
y con la incorporación del MOF-235, el área superficial disminuye apreciablemente.
Mediante titulación Boehm se determinaron los grupos funcionales oxigenados en el
carbón activado con presencia y ausencia de funcionalización. Luego de la funcionalización se observó una disminución del punto de carga cero hacia pH's más
ácidos lo cual se relacionó con un incremento de la densidad de grupos oxigenados
superficiales.
El estudio del proceso de adsorción de la DMA involucró el desarrollo de pruebas
cinéticas e isotermas para estudiar el comportamiento de cada adsorbente, los
resultados indicaron que la capacidad de adsorción de los carbones activados
funcionalizados se incrementaron con relación a sus carbones precursores, de manera
contraria, luego del proceso de incorporación del MOF, dicha capacidad disminuyó
considerablemente, esto se debió primero a las condiciones de activación que
condujeron a una reducción apreciable del área superficial del composite y en
segundo lugar, a la interferencia en la cuantificación de DMA producida por la reacción
de hidrólisis del solvente DMF remanente, lo que se produjo durante la derivatización
de DMA.
El modelamiento cinético mostró que los resultados experimentales se ajustaron
mejor al modelo de pseudo-segundo orden, lo que significa que el proceso de
adsorción depende principalmente de los sitios activos disponibles. Los resultados
experimentales de las isotermas de adsorción de los carbones activados y sus
respectivos funcionalizados se correlacionaron mejor con el modelo de Langmuir lo
que indicaría que la adsorción se produce sobre una superficie energéticamente
homogénea. Por otro lado, en el caso de los composites los resultados experimentales
de las isotermas tuvieron un mejor ajuste con el modelo de Dubinin-Radushkevich,
por lo que se puede establecer que la adsorción se produce sobre una superficie
heterogénea con una distribución gaussiana en la energía de adsorción. |
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