Efecto del contenido de MgO en bioadsorbentes híbridos MgO(X)-carbón activado

Abstract

In this project, hybrid MgO(X)-CA materials were synthesized, which consist of an organic matrix of activated carbon (CA) and an inorganic material such as magnesium oxide (MgO), where X is the percentage of MgO in the material. As a carbon source, a low-cost and high-production renewable resource on the Michoacán coast was used, such as coconut shells, and magnesium acetate (Ac-Mg) as a precursor of MgO. Materials were synthesized using a novel one-step method: incorporating the Ac-Mg by wet impregnation into the delignified material, followed by drying and calcinating at 700°C to obtain the MgO(X)-AC bioadsorbents. This synthesis is of interest since the production costs are relatively low and it allows the incorporation and uniform distribution of MgO in the carbonaceous matrix. The MgO species favor the formation of basic sites, which are necessary for the removal of free fatty acids via adsorption. The physicochemical properties of the MgO(X)-CA materials and their ability to remove free fatty acids from a model mixture of vegetable oil (oleic acid with glycerin tricaprylate) were also studied. The MgO(X)-CA materials were characterized by various techniques to determine the iodine number, concentration of basic and acidic sites, percentage yields and their percentage by weight of MgO (by energy dispersive X-ray spectroscopy). Additionally, thermogravimetric analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction and scanning electron microscopy were performed to the synthesized materials. The MgO(X)-CA materials showed an iodine number between 53.53 and 65.73 mgI2-ads./gCA, and concentration of basic sites from 13.04 to 14.76 mmol basic/gCA, which is attributed to the incorporation of MgO.

En el presente proyecto se sintetizaron materiales híbridos MgO(X)-CA con una matriz orgánica a base de carbón activado (CA) y un material inorgánico como lo es el óxido de magnesio (MgO), donde X es el porcentaje de MgO en el material. Como fuente de carbono se utilizó un recurso renovable de bajo costo y alta producción en la costa michoacana, como lo es la cáscara de coco, y acetato de magnesio (Ac-Mg) como precursor del MgO. La síntesis de los materiales se llevó a cabo mediante un método novedoso de un sólo paso, el cual consiste en incorporar el Ac-Mg por impregnación húmeda al material deslignificado, seguido de secado y calcinación a 700°C para obtener los materiales MgO(X)-CA. Esta síntesis resulta de interés ya que los costos de producción son relativamente bajos y permite la incorporación y distribución uniforme del MgO en la matriz carbonosa, además de que favorece la formación de sitios básicos, que son necesarios para la remoción de ácidos grasos libres vía adsorción. Se estudiaron las propiedades fisicoquímicas de los materiales MgO(X)-CA y su capacidad de remoción de ácidos grasos libres de una mezcla modelo de aceite vegetal (ácido oleico con tricaprilato de glicerina). Los materiales MgO(X)-CA se caracterizaron por varias técnicas para determinar el índice de yodo, concentración de sitios básicos y ácidos, rendimientos porcentuales y su porcentaje en peso de MgO (mediante espectroscopía de rayos X de dispersión de energía). Adicionalmente, se realizó análisis termogravimétrico, espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier, difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido a los materiales sintetizados. Los materiales MgO(X)-CA mostraron un número de yodo entre 53.53 y 65.73 mgI2-ads./gCA, y una concentración de sitios básicos de 13.04 a 14.76 mmol básicos/gCA, que se le atribuye a la incorporación de MgO.