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Los resultados obtenidos han mostrado como el CO2 es un agente activante apropiado y muy versátil para la generación de una amplia variedad de carbones activados. De este modo, con una adecuada selección de la materia prima y el tratamiento de la misma, se puede controlar el desarrollo del tamaño de porosidad deseado durante el proceso de activación con CO2: carbones microporosos, carbones mesoporosos y carbones con meso y macroporosidad. La evaluación de dos nuevos precursores lignocelulósicos, ha resultado muy satisfactoria. Así, tanto con la cascarilla del cacao como con el hueso de níspero es posible obtener mediante activación con CO2 carbones activados con elevadas superficies y volúmenes de porosidad específicos. En el caso de la cascarilla del cacao, este precursor ha resultado ser muy interesante para la preparación de monolitos de carbón activados esencialmente microporosos con apropiadas prestaciones mecánicas sin necesidad de agente aglomerante. La materia mineral inherente de la cascarilla del cacao resulta apropiada para el desarrollo de mesoporosidad. Respecto al hueso de níspero, este precursor ha resultado muy interesante dado que permite obtener carbones superactivados tras su activación con CO2.

El presente trabajo de Tesis Doctoral se centró en el estudio de materiales carbonosos para el almacenamiento y generación de energía. Estos materiales han sido objeto de un intenso estudio ya que, debido a sus propiedades pueden aplicarse en tecnologías no contaminantes que pueden sustituir a los métodos convencionales. Entre las alternativas actuales sujetas a estudio, se encuentra el almacenamiento electroquímico de hidrógeno en materiales carbonosos (carbones activados y nanotubos de carbón) a partir de la descomposición del agua. En el presente trabajo se estudió el efecto del método electroquímico (salto único galvanostático ó múltiples saltos galvanostáticos) en el almacenamiento electroquímico de hidrógeno, así como el fenómeno de “spillover” por la presencia de nanopartículas metálicas de paladio. Otra alternativa de estudio es la reacción de reducción de oxígeno, de la cual depende el rendimiento de las pilas de combustible. De donde, se estudió el efecto de la presencia de nitrógeno como agente dopante en nanotubos de carbón (de pared sencilla y pared múltiple) en la respuesta electroquímica en diferentes medios electrolíticos, así como la actividad catalítica y el efecto de grupos nitrogenados en la capacidad específica para su uso como electrodos en supercondensadores.

Los compuestos orgánicos volátiles (COVs) forman un grupo importante de contaminantes atmosféricos. Estos compuestos, precursores de la formación de ozono troposférico, no sólo son perjudiciales para los seres humanos, sino que también pueden alterar la actividad fotosintética de las plantas y contribuyen al calentamiento global del planeta. Por ello, se han desarrollado varias técnicas para su eliminación en corrientes de aire contaminadas, de las cuales la oxidación catalítica ha demostrado ser una de las más eficientes. Esta Tesis Doctoral está dedicada a la síntesis, la caracterización y el estudio de la actividad catalítica de catalizadores de platino soportado sobre óxidos de cerio y/o manganeso dispersos sobre carbón activado en la combustión total de etanol y tolueno. El platino se introdujo mediante dos precursores diferentes, H2PtCl6 y Pt(NH3)4(NO3)2, con el fin de estudiar el efecto del precursor metálico sobre las propiedades y el comportamiento catalítico de dichos catalizadores. Los resultados obtenidos mostraron que los catalizadores soportados sobre carbón activado son más activos que los catalizadores de óxidos másicos, debido a una alta dispersión de los óxidos en la superficie del carbón. Además, se demostró que las propiedades y la actividad catalítica de estos catalizadores dependen fuertemente del precursor de platino usado, obteniéndose mayor reducibilidad, dispersión de platino e interacción entre el mismo y los óxidos en el caso del precursor clorado. El mejor comportamiento catalítico en la reacción de oxidación de etanol y tolueno se obtuvo con el catalizador con 10 % de CeO2 preparado a partir del precursor clorado debido, probablemente, a una interacción óptima entre las partículas de platino y óxido de cerio altamente dispersas en su superficie. Este catalizador ha demostrado una alta actividad y selectividad hacia los productos finales de la reacción a bajas temperaturas, así como una excelente estabilidad bajo las condiciones de la reacción tanto en ausencia como en presencia de humedad. Por otro lado, el catalizador que contiene únicamente óxido de manganeso soportado en carbón mostró una actividad menor a la de su homólogo de óxido de cerio. Sin embargo, su comportamiento se vio notablemente mejorado cuando se le adicionó óxido de cerio, consiguiendo una actividad cercana a la del catalizador de óxido de cerio puro con la mitad de la cantidad de cerio en el caso del catalizador con la composición equimolar preparado a partir de H2PtCl6, lo cual supone un importante ahorro económico dado el bajo coste del óxido de manganeso en comparación con el óxido de cerio.

Estudio del potencial del polvo de carbón proveniente de las minas de carbón mineral de la zona norte del departamento de Ancash pertenecientes a la cuenca carbonífera del Santa para el tratamiento de metales pesados en efluentes líquidos. El polvo de carbón utilizado para esta investigación pertenece según la clasificación A.S.T.M. al tipo de carbón: Antracita, grupo: Meta Antracita; establecido en el estudio de 1983 del Instituto Geológico Minero y Metalúrgico del Perú. En laboratorio se prepara polvo de carbón sin activar y activado, la activación del polvo de carbón se realiza mediante la técnica de calentamiento dieléctrico a través de radiación electromagnética, posteriormente se realiza los ensayos de laboratorio para determinar el potencial de adsorción del polvo de carbón mediante el cálculo del porcentaje de remoción en una solución sintética de cromo. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Realiza pruebas de tipo exploratorias de desorción Zadra Presurizado al mineral carbonáceo M3B con efecto preg robbing, a fin de mostrar una alternativa para la recuperación de oro de este tipo muy particular de mineral.Las características del mineral carbonáceo M3B, refiere al mineral aurífero con recubrimiento de carbón. Este carbón adsorbe el oro de la solución cianurada llamado también preg robbing, causando una baja extracción de oro. Se estima que existe alrededor de 30,000 onzas de oro, acumuladas durante el año 2007 al 2009 en el Pad Dinámico de Lagunas Norte, Minera Barrick Misquichilca S.A. Suscitando el interés de proponer un mejor tratamiento al mencionado mineral. La prueba metalúrgica consiste, en recuperar el oro retenido en el carbón a causa del efecto de preg robbing, aplicando el proceso Zadra Presurizado, Obteniendo, la desorción del oro en el carbón. Las condiciones realizadas al mineral carbonáceo adsorbido con oro, son agresivas, alcanzando una cinética de extracción de oro, en menor tiempo. En la prueba de desorción Zadra Presurizado, el mineral carbonáceo M3B cianurado, se encuentra con contenido de carbón de 11.90% TCM y efecto preg robbing. Se obtiene una recuperación de oro de 59.09% ; lográndose un incremento de 25.01% en la extracción global de oro, además de la oportunidad de recuperar $ 29 millones de dolares americanos en la aplicación de este proceso. / Tesis

Esta tesis doctoral se ha centrado en la preparación de fotocatalizadores nanoestructurados basados en TiO2 modificados con metales de transición o carbón activado para su aplicación en reacciones de interés medioambiental, concretamente, en la eliminación de tres contaminantes: ácido acético y diurón, en fase acuosa, y propeno en fase gas. Se ha estudiado la influencia de las propiedades fisicoquímicas (porosidad, cristalinidad, composición química, propiedades electrónicas) de cada material en su actividad fotocatalítica.

La eliminación de contaminantes emergentes como los tensioactivos en fuentes acuosas es uno de los principales desafíos que enfrenta el tratamiento de aguas residuales. Los tensioactivos son contaminantes difíciles de tratar debido a su gran variedad y uso. Existe una amplia variedad de tensioactivos dependiendo de su aplicación. Estos han generado un impacto negativo en el medio ambiente debido al inadecuado tratamiento de sus residuos, donde la mayoría de estos se depositan en fuentes de agua, como ríos y mares afectando a la vida silvestre y al ecosistema debido a su marcada actividad biológica, afectan al ecosistema. Los tensioactivos son moléculas anfifílicas que tienen una parte hidrofílica (cabeza) y una parte hidrofóbica (cola) y son compuestos que modifican la tensión superficial en la interfase. Cuando su concentración es menor que la concentración micelar crítica (CMC) están en solución en forma de monómeros, mientras que cuando su concentración es superior a la CMC forman micelas. Por este motivo, se utilizan como detergentes, emulsionantes, desinfectantes y humectantes. Aunque existe una amplia gama de tecnologías para la remoción, destrucción, transformación o aprovechamiento de residuos líquidos, los sistemas de tratamiento convencionales empleados actualmente son inadecuados para remover completamente los surfactantes del agua, por lo que se requieren tratamientos más efectivos con el fin de reducir el impacto ambiental de los efluentes y cumplir con unas normativas legislativas que son cada vez más estrictas. Uno de estos procesos alternativos es la adsorción en carbones activados, debido a sus bajos costos y especificidad. El carbón activado es un adsorbente que se puede obtener a partir de materiales de desecho, como desechos de llantas o desechos lignocelulósicos, que tiene la capacidad de adsorber diversas sustancias, junto con una gran facilidad y rapidez de eliminación del medio tratado y la capacidad de ser regenerado para su reutilización, lo que permite un tratamiento eficiente y económico en diversas aplicaciones. Por tal razón este proyecto de investigación se centra en el desarrollo de materiales porosos que permitan retirar de manera eficiente surfactantes presentes en solución acuosa. Para ello se prepararon carbones activados desde dos residuos diferentes como son: desechos de llantas y cáscara de coco. Se realizo el tratamiento de la materia prima, empleando dos tamaños de partícula 0,3mm y 5,0mm y se procedió a la preparación de los carbones activados empleando activación física con dióxido de carbono y activación química con hidróxido de potasio y ácido fosfórico al 10, 20, 30 y 40 %p.p-1, a una velocidad de calentamiento de 2°C.min-1, con un flujo de 100mL.min-1 y empleando dos temperaturas finales de carbonización 700 y 900°C. Se obtuvo un total de 65 sólidos de carbón, a los cuales se realizó caracterización estructural, textural y química. En base a esa caracterización y realizando un diseño experimental por Minitab se eligieron 32 muestras con las cuales se realizaron estudios de adsorción y estudios cinéticos con tres diferentes surfactantes: aniónico, catiónico y no-iónico.

El presente trabajo de investigación se centró en el estudio de la adsorción del ión cadmio, que es un metal pesado muy tóxico aún a bajas concentraciones, empleando carbones activados (CA) preparados a partir de semillas de aguaje 8serie AG) y de aceituna (serie AC). El carbón activado se obtuvo mediante una activación química, utilizando ácido fosfórico como agente activante. Se ensayaron tres grados de impregnación distintos: 0,75 ,1 y 1,5 gH3PO4/gPrecursor, y la activación térmica se realizó a tres diferentes La caracterización fisicoquímica de los carbones activados se realizó empleando las técnicas de microscopia electrónica de barrido (SEM), adsorción y desorción de nitrógeno, espectroscopia infrarroja con transformadas de Fourier (FTIR), titulación Boehm y análisis termogravimétrico (ATG). Los resultados de la caracterización indicaron que un aumento de la temperatura de activación de 400 a 600oC produjo una disminución del área superficial principalmente en la zona microporosa. Además, se observó un aumento de la acidez superficial del carbón activado. Esta misma tendencia creciente se determinó en la capacidad de adsorción. Por el contrario, al incrementarse la razón de impregnación en los carbones activados a 600oC, se apreció un incremento del área superficial y una tendencia descendente en la acidez superficial, que también se reflejó en la capacidad de adsorción de estos carbones. Adicionalmente, se pudo apreciar que al aumentar el pH de la solución de 2 a 5, la capacidad de adsorción de cadmio aumenta apreciablemente. Por los resultados obtenidos se puede establecer que la naturaleza del precursor, la temperatura de activación, la razón de impregnación y el pH de la solución fueron las variables con mayor influencia en las propiedades adsorbentes de los CA. Los mejores carbones obtenidos fueron: AG0.75_600 entre los carbones de la serie AG, y AC1_600 para la serie AC. Estos carbones se caracterizaron por tener una alta mesoporosidad (140 y 125 m2.g-1) y acidez superficial (2,43 y 2,37 mmol H+.g-1) lo que favoreció la adsorción de cadmio. Finalmente, todas las isotermas de adsorción presentaron un ajuste predominante con el modelo Redlich-Peterson por medio del cual se pudo determinar que la adsorción del ión cadmio tenía una mayor predominancia a una isoterma tipo Langmuir, esto indicaría que el proceso de adsorción se lleva a cabo en centros activos homogéneos y equivalentes en energía en toda la superficie del carbón.

Se sintetizaron carbones activados por un proceso químico obtenidos a partir de la cáscara de castaña con el objetivo de analizar la capacidad de remoción de estos adsorbentes para eliminar los compuestos aromáticos (ácido benzoico, ácido salicílico y fenol) de las soluciones acuosas. Los carbones activados se caracterizaron mediante las siguientes técnicas instrumentales: espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), método Boehm, adsorción y desorción de nitrógeno y microscopía electrónica de barrido (SEM). Los carbones activados presentaron una estructura microporosa con una alta área superficial entre 1176-1434 m2/g, con presencia de grupos ácidos en la superficie del carbón, siendo mayor la acidez en los materiales preparados con menor razón de impregnación y a mayor temperatura de activación, siendo estas las variables más importantes en la preparación del carbón activado. En lo que se refiere a las condiciones de la adsorción, los parámetros que se estudiaron fueron el pH de la solución y la cantidad de adsorbente. Se encontró que el proceso de adsorción no solo dependía de la porosidad y de los grupos funcionales presentes en el carbón activado, sino también estaba afectado por la solubilidad y peso del adsorbato, del número y tipo de grupos sustituyentes en el anillo aromático, de la acidez superficial en el adsorbato y las interacciones adsorbatoadsorbente. Se determinó que el orden de remoción de los compuestos aromáticos fue el siguiente: ácido salicílico > ácido benzoico > fenol. Los carbones activados evidenciaron una mayor capacidad de remoción en el caso del ácido salicílico. La máxima capacidad de adsorción de ácido salicílico (C0= 50 ppm) se obtuvo para el carbón CF-1,0-400 con un valor de 42 mg g-1 (83,13%). En relación a la correlación de los datos experimentales se encontró que en general la isoterma de Freundlich fue la que describió mejor la adsorción de los tres adsorbatos, por lo que se pudo establecer que la superficie del adsorbente es energéticamente - 2 - heterogénea y que el proceso de adsorción fue el resultado de más de un tipo de interacciones adsorbato-adsorbente. Adicionalmente se encontró que la cinética de los tres adsorbatos sigue el modelo de pseudo segundo orden, en donde los valores de qe experimentales concuerdan con los obtenidos por el modelo. En general, esta capacidad de adsorción (qe) fue mayor para el ácido salicílico que con los otros compuestos aromáticos