Obtención de carbón activado a partir de mazorca de “maíz amiláceo” (Zea mays L. ssp amiláceo) por activación química, para la remoción de un colorante sintético

Abstract

El presente trabajo de investigación fue realizado en los Laboratorios de Trasferencia de Masa y Química Orgánica de la Facultad de Ingeniería Química y Metalurgia de la Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga. El objetivo general fue transformar el material lignocelulósico de las mazorcas de maíz amiláceo para obtener carbón activado, un material de mayor valor agregado, capaz de adsorber colorantes; así mismo realizar la caracterización física y estructural del material obtenido. Para tal efecto, se empleó un diseño factorial 2³ con el cual se buscó obtener un carbón activado capaz de adsorber eficientemente al colorante azul de metileno. Las variables empleadas fueron: temperatura de carbonización de 400 °C y 500 °C, tiempo de carbonización de 1,5 h y 2 h y concentración de agente activante de H3PO4 al 45 y 85%. Mediante este diseño experimental se obtuvieron 8 tipos de carbón activado: B-85%, D-85%, M-85%, L-85%, A-45%, S-45%, P-45%, X-45%, los cuales fueron caracterizados en función del tamaño de partícula, porcentaje de humedad, porcentaje de cenizas, porcentaje de remoción de colorantes, capacidad de remoción de colorantes, área superficial y difracción de rayos X. El carbón activado que presentó mayor capacidad de adsorción del colorante azul de metileno, mayor área superficial y mejor rendimiento en su producción fue el carbón activado de código A-45%, cuya capacidad de adsorción fue de 9,993 mg/g. El resultado obtenido fue similar al del carbón activado comercial, cuya capacidad de adsorción sobre el azul de metileno fue de 9,994 mg/g. El análisis de difracción de rayos X del carbón activado A-45%, indica que presenta estructura amorfa poco cristalina; así mismo, el análisis de área superficial por el método BET (Brunauer-Emmett-Teller), reveló que es un material micromesoporoso con prevalencia de microporos cilíndricos y un área superficial de 306,493 m2/g. Los ensayos realizados incluyeron adsorción sobre el colorante catiónico azul de metileno y sobre el colorante aniónico nigrosina, siendo la capacidad de adsorción del carbón A-45% sobre este colorante de 9,524 mg/g. A la luz de los resultados, se concluye que el carbón activado obtenido a partir de los desechos lignocelulósicos de mazorcas de maíz amiláceo, es un material de superficie activa con capacidad de adsorber eficientemente colorantes catiónicos y aniónicos, el cual puede ser aplicado para el tratamiento de aguas residuales de múltiples industrias y con ello contribuir a mitigar el impacto ambiental, y al mismo tiempo, generar una cadena de valor en las zonas productoras de esta materia prima.