Ingenieria Industrial · 2026
Diseño de un proceso para la producción de carbón activado a partir de residuos de Guadua angustifolia Kunth mediante activación química con hidróxido de potasio (KOH)
La presente investigación evaluó el efecto de la activación química con KOH sobre las propiedades adsorbentes de un material carbonoso obtenido a partir de Guadua angustifolia Kunth orientado a la remoción de azul de metileno. Se implementó un diseño experimental con tres relaciones másicas KOH:biochar (1:1, 2:1 y 3:1), complementando con la caracterización del material mediante espectroscopia Raman, análisis FTIR y determinación de humedad, con el fin de identificar cambios estructurales y funcionales asociados al proceso de activación. Dicho desempeño adsorbente fue evaluado mediante espectrofotometría Uv-Vis. Sin embargo, debido a limitaciones en la determinación de concentraciones iniciales y finales, se estimó un porcentaje de remoción relativa basado en la absorbancia, sustentado en la ley de Beer-Lambert. Los resultados evidenciaron una respuesta no lineal frente al incremento del agente activante , donde la relación 2:1 presentó el mejor desempeño. Este comportamiento se asocia al desarrollo óptimo de la estructura porosa en condiciones intermedias de activación. La comparación con estudios reportados permitió corroborar la existencia de un punto óptimo de activación, donde relaciones intermedias maximizan el desempeño del adsorbente.
Texto completo 54 páginas con texto
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Contenido
- Resumenp. 5
- Abstractp. 6
- Lista de ilustracionesp. 9
- Lista de tablasp. 10
- Lista de Símbolos y abreviaturasp. 11
- Símbolos generalesp. 11
- Subíndices y superíndicesp. 11
- Abreviaturasp. 11
- Lista de ecuacionesp. 11
- Introducciónp. 12
- Capítulo 1: Planteamiento del problema y justificaciónp. 14
- Objetivosp. 16
- Objetivo Generalp. 16
- Objetivos Específicosp. 16
- Capítulo 2: Marco de referenciap. 17
- Servicios ecosistémicos (SE) vinculados a la Guadua angustifolia Kunthp. 18
- El carbón activadop. 20
- Indicadores y técnicas fundamentales de caracterización de materialesp. 22
- Capítulo 3: Metodología propuestap. 22
- Fase 1: Preparación y pretratamiento de la biomasap. 22
- Fase 2: Síntesis del biocharp. 23
- Fase 3: Activación químicap. 24
- Impregnación de KOHp. 24
- Activación térmicap. 25
- Lavado post-activaciónp. 25
- Secado y almacenamiento herméticop. 25
- Fase 4: Caracterización del carbón activadop. 26
- Análisis de humedadp. 26
- Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR)p. 27
- Espectroscopia Ramanp. 27
- Capacidad de adsorción de azul de metilenop. 27
- Fase 5: Análisis de datos y tratamientos estadísticosp. 28
- Capítulo 4: Resultados y análisis de resultadosp. 29
- Resultados objetivo 1p. 29
- Resultados objetivo 2p. 30
- Resultados objetivo 3p. 35
- Análisis de humedadp. 26
- Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR)p. 27
- Espectroscopia Ramanp. 27
- 6. Conclusiones y recomendacionesp. 46
- 6.1. Conclusionesp. 46
- 6.2. Recomendacionesp. 49
- Ilustración 1. Maximización del uso del bambúp. 17
- Ilustración 2. Clasificación de los usos ecosistémicosp. 19
- Ilustración 3. Matriz de categorización y priorización de servicios ecosistémicos de la guaduap. 19
- Ilustración 4. Biomasa de guadua seleccionada en campo para su pretratamientop. 23
- carbón activado a partir de Guadua angustifolia Kunthp. 25
- KOH:biocharp. 33
- Ilustración 7. Efecto de la relación KOH:biochar sobre la absorbancia de azul de metilenop. 32
- de 1:1, 2:1 y 3:1p. 36
- relaciones KOH:biocharp. 30
- Ilustración 10. Correlación entre la relación C=O/ C=C y el parámetro ID/IGp. 40
- Ilustración 11. Comparación Raman normalizadap. 41
- Ilustración 12. Grafico de barras ID/IG para las diferentes relaciones KOH:biocharp. 43