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Nuevo procedimiento de activación de monolitos de arcillas naturales estructuradas en forma de panal de abeja

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El grupo de investigación "Química de sólidos y catálisis" ha desarrollado un nuevo proceso de activación para filtros en forma de monolitos con estructura de panal de abeja, obtenidos a partir de arcillas naturales. Esta invención es de especial interés para su uso potencial como adsorbentes en el ámbito medioambiental, particularmente en el tratamiento de efluentes contaminados, tanto en fase gas como líquida.

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Introducción

El grupo de investigación había demostrado previamente que la extrusión de arcillas naturales no es solo posible sino que también se pueden obtener filtros con potenciales aplicaciones en la adsorción de Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC’s), como por ejemplo o xileno patentes española P200601272 extendida mediante PCT WO2007/135212A1).

Además, en dicha patente se describió que para determinadas arcillas naturales la extrusión es posible incluso sin aditivos. Esto da un valor añadido a estos materiales ya que dicho proceso supone una reducción de costes significativa, no solamente en cuanto al ahorro en productos químicos sino también en la energía necesaria para su posterior eliminación mediante tratamientos térmicos.

Con estos precedentes, era de gran interés proponer un método rápido y simple que pudiera modificar las propiedades texturales del material sin empeorar su naturaleza química y estructural. Este proceso representa por tanto, una alternativa a los métodos tradicionales de activación química. Además, con este proceso que cumplen los criterios asociados al concepto de desarrollo sostenible que implica el uso de este tipo de materias primas, en comparación con otras empleadas normalmente.

Tecnología

En este sentido, el método propuesto en esta patente consiste en la mezcla de la arcilla con carbón natural antes de su extrusión, para posteriormente quemar calcinar el carbón del monolito resultante mediante una etapa de calcinación a la temperatura más baja posible.

Las principales diferencias de nuestro procedimiento respecto de los existentes en el estado de la técnica radican tanto en el objeto de la patente (mejora de las propiedades mecánicas) como en la materia prima y en los distintos tratamientos que tienen lugar en el proceso. Concretamente, nuestra invención evita el uso de carbón activo y de aditivos, así como de tratamientos a altas temperaturas con gases inertes (que implican una mayor complejidad y coste).

La activación del monolito de arcilla dopado con carbón se completa con una etapa de calcinación con aire a 400 ºC durante 4 horas. Dicho tratamiento garantiza la combustión completa del carbón.

Asimismo, gracias a este tratamiento térmico se consigue un aumento de la resistencia mecánica del monolito de arcilla que evita que se produzcan fracturas, a pesar de haberse incrementado la porosidad.

Entre sus diversas aplicaciones se encuentran el tratamiento de efluentes contaminados, aplicación que ha sido probada mediante ele uso de azul de metileno como compuesto tóxico modelo en test de adsorción dinámica. Asimismo, se ha demostrado que existe una relación directa entre la mejora de la capacidad de adsorción y el desarrollo de las propiedades texturales inducida por el proceso de activación propuesto en esta patente.

Además, debe remarcarse que nuestro proceso puede ser empleado con otras arcillas y carbones naturales, solamente cambiando la composición de la mezcla (5-50 % de carbón), la temperatura mínima necesaria para quemar el carbón (400-600 ºC) y el tiempo de calcinación (2-6 horas). Los resultados obtenidos también sugieren que dependiendo del tamaño de grano inicial del carbón (0.01-1000 micras), la porosidad final del monolito activado puede modularse.

Finalmente, estos monolitos activados pueden tener aplicación en la retención de otros agentes contaminantes distintos de azul de metileno, tanto en fase líquida como gaseosa.

Ventajas

  • Respetuoso con el medio ambiente: este proceso es de interés para un potencial uso de adsorbentes en el ámbito medioambiental, concretamente en el tratamiento de efluentes contaminados, tanto en fase líquida como gaseosa.
  • Método fácil y económico.
  • Este proceso representa una alternativa a los procedimientos convencionales de activación química.
  • La extrusión es posible sin añadir aditivos.
  • El proceso propuesto en la patente evita el uso de carbón activo y de aditivos, así como tratamientos a altas temperaturas con gases inertes.
  • Este proceso cumple todos los requisitos medioambientales relacionados con el desarrollo sostenible, que implica el uso de estamateria prima, en comparación con otros procedimientos empleados comúnmente.

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