ES2347125B1 - ACTIVATED CARBONS AND THEIR OBTAINING PROCEDURE. - Google Patents

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ES2347125B1 ES200930096A ES200930096A ES2347125B1 ES 2347125 B1 ES2347125 B1 ES 2347125B1 ES 200930096 A ES200930096 A ES 200930096A ES 200930096 A ES200930096 A ES 200930096A ES 2347125 B1 ES2347125 B1 ES 2347125B1
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Abstract

Carbones activados y su procedimiento de obtención.Activated carbon and its procedure obtaining.

La presente invención describe un procedimiento para la obtención de un carbón activado que comprende las etapas de: (i) pirólisis de cáscara de nuez; (ii) activación; e (iii) impregnación con trietilendiamina. El carbón activado posee unas características físico-químicas, texturales y de química superficial, que lo hacen adecuado para su empleo eficaz como filtros en la retención de isótopos radiactivos, con eficiencias de retención de ioduro de metilo radiactivo de hasta el 98,1%. La invención describe asimismo su empleo por ejemplo en centrales nucleares.The present invention describes a process for obtaining an activated carbon comprising the steps of: (i) nut shell pyrolysis; (ii) activation; e (iii) impregnation with triethylene diamine. Activated carbon has some physicochemical, textural and surface chemistry, which make it suitable for effective use as filters in the retention of radioactive isotopes, with retention efficiencies of radioactive methyl iodide up to 98.1% The invention also describes its use for example in nuclear power plants

Description

Carbones activados y su procedimiento de obtención.Activated carbon and its procedure obtaining.

Campo de la invenciónField of the Invention

La presente invención se refiere a carbones activados adecuados para su uso como filtros en la retención de materiales radiactivos por ejemplo en dependencias de centrales nucleares. La invención también se refiere a un procedimiento para su obtención y al empleo de los mismos.The present invention relates to carbons activated suitable for use as filters in the retention of radioactive materials for example in central units nuclear. The invention also relates to a method for their obtaining and their use.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

El empleo de carbones activados en centrales nucleares para la retención de compuestos radiactivos es bien conocido en el estado de la técnica. Se conocen diversos procedimientos para la obtención de los mismos que varían en los materiales de partida, en las etapas del procedimiento y en el modo de impregnar los mismos. Uno de los productos de partida más comúnmente utilizado en la obtención de carbones activos es la cáscara de coco, escaso en países como España, que bien necesitan importarla o bien necesitan adquirir directamente el carbón activado ya preparado. Los carbones activados son productos que encuentran aplicación entre otras en las centrales nucleares como filtro para la retención de compuestos radiactivos en diversas dependencias.The use of activated carbons in plants nuclear for the retention of radioactive compounds is well known in the state of the art. Various are known procedures for obtaining them that vary in the starting materials, in the process steps and in the mode to impregnate them. One of the most starting products commonly used in obtaining active carbons is the coconut husk, scarce in countries like Spain, which well need import it or need to acquire activated carbon directly already prepared Activated carbons are products they find application among others in nuclear power plants as a filter for the retention of radioactive compounds in various units.

Por otra parte la cáscara de nuez constituye un subproducto de la industria alimentaria de países como España, que constituye generalmente un serio problema a nivel industrial por su enorme volumen. En este sentido el destino habitual de las cáscaras de nuez ha sido su vertido como desperdicio al medioambiente.On the other hand, the nutshell constitutes a by-product of the food industry of countries like Spain, which It is generally a serious problem at the industrial level because of its huge volume In this sense the usual fate of the shells Nut has been its dumping as waste to the environment.

Por ello existe la necesidad en el estado de la técnica de disponer de un método de tratamiento de estos residuos, que sea capaz de eliminarlos, a la vez que se revalorizan, por recuperación de productos de valor añadido e interés comercial.That is why there is a need in the state of technique of having a method of treating these wastes, that is able to eliminate them, while they are revalued, by recovery of value-added products and commercial interest.

Asimismo seria interesante en el estado de la técnica de disponer de un procedimiento alternativo de obtención de carbones activos que supere la desventaja de los carbones activados actuales arriba mencionada.It would also be interesting in the state of the technique of having an alternative procedure to obtain active carbons that overcome the disadvantage of activated carbons Current mentioned above.

En la presente invención los inventores proponen un nuevo procedimiento para la obtención de carbones activados que utiliza cáscara de nuez como producto de partida.In the present invention the inventors propose a new procedure to obtain activated carbons that Use nutshell as a starting product.

Breve descripción de las figurasBrief description of the figures

Figura 1: muestra el análisis por absorción de IR de los carbones CN/C850/120 y CN/V850/30.Figure 1: shows the analysis by absorption of IR of the coals CN / C850 / 120 and CN / V850 / 30.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

Por tanto en un aspecto la invención se refiere a un procedimiento para la obtención de carbones activados que utiliza cáscara de nuez como producto de partida. Este procedimiento en adelante procedimiento de la invención comprende las siguientes etapas:Therefore in one aspect the invention relates to a procedure for obtaining activated carbons that Use nutshell as a starting product. This procedure hereinafter method of the invention comprises the following stages:

(i)(i)
pirólisis de cáscara de nuez que comprende su carbonización;nut shell pyrolysis that understands its carbonization;

(ii)(ii)
activación del carbonizado resultante de la etapa anterior;activation of the resulting carbonized from the previous stage;

(iii)(iii)
impregnación del producto resultante de la etapa anterior con trietilendiamina.impregnation of the resulting product from the previous stage with triethylenediamine.

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En la etapa de pirólisis se carboniza una cantidad de cáscara de nuez. Esta etapa se lleva a cabo en un reactor convencional bajo atmósfera inerte, por ejemplo nitrógeno, a temperatura generalmente comprendida entre 500 y 900ºC y durante un tiempo típicamente comprendido entre 30 y 90 minutos. En una realización particular se parte de 20 gramos de cáscara de nuez y la carbonización se lleva a cabo a 600ºC durante 60 minutos. Una vez concluida la carbonización la atmósfera inerte se mantiene hasta que la temperatura se reduce hasta temperatura ambiente. El reactor está provisto de un medio calefactor para conseguir la temperatura de carbonización.In the pyrolysis stage a amount of nutshell. This stage is carried out in a conventional reactor under an inert atmosphere, for example nitrogen, at temperature generally between 500 and 900ºC and during a time typically between 30 and 90 minutes. In a particular embodiment starts from 20 grams of nutshell and the Carbonization is carried out at 600 ° C for 60 minutes. One time after the carbonization, the inert atmosphere remains until the temperature is reduced to room temperature. The reactor is provided with a heating medium to achieve the temperature of carbonization.

La etapa de activación puede llevarse a cabo mediante cualquier método convencional. En ella generalmente una cantidad de material carbonizado se coloca en un reactor convencional y se pone en contacto con un agente de activación bajo atmosfera inerte, por ejemplo nitrógeno. En una realización particular dicho agente se selecciona entre CO_{2} y vapor de agua. La activación se lleva a cabo a temperaturas comprendidas entre 800-900ºC, y las condiciones dependen del agente de activación utilizado. En este sentido se utilizan flujos de CO_{2} comprendidos entre 20 y
50 cm^{3} min^{-1} y tiempos de activación comprendidos entre 30 y 240 min; el flujo de gas inerte inicial hasta alcanzar la temperatura deseada se detiene y se sustituye por el flujo de CO_{2}. En una realización particular el flujo inicial es 120 cm^{3} min^{-1}. Asimismo se puede utilizar vapor de agua, con flujos comprendidos entre 0.11 y 0.25 g min^{-1} y tiempos de activación comprendidos entre 30 y 60 min; en este caso el vapor de agua se añade a la corriente de gas inerte. En una realización particular se utiliza CO_{2}, la temperatura de activación es 850ºC y se lleva a cabo durante 120 minutos. En otra realización particular se utiliza vapor de agua a 850ºC durante 30 minutos. Finalizada la activación se mantiene la atmósfera inerte mientras la temperatura se reduce de nuevo hasta la temperatura ambiente.
The activation step can be carried out by any conventional method. In it, a quantity of carbonized material is generally placed in a conventional reactor and contacted with an activating agent under an inert atmosphere, for example nitrogen. In a particular embodiment said agent is selected from CO2 and water vapor. Activation is carried out at temperatures between 800-900 ° C, and the conditions depend on the activation agent used. In this sense, CO2 flows between 20 and 20 are used.
50 cm 3 min -1 and activation times between 30 and 240 min; The initial inert gas flow until the desired temperature is reached is stopped and replaced by the CO2 flow. In a particular embodiment, the initial flow is 120 cm 3 min -1. Water vapor can also be used, with flows between 0.11 and 0.25 g min -1 and activation times between 30 and 60 min; in this case the water vapor is added to the inert gas stream. In a particular embodiment CO2 is used, the activation temperature is 850 ° C and is carried out for 120 minutes. In another particular embodiment water vapor is used at 850 ° C for 30 minutes. After activation, the inert atmosphere is maintained while the temperature is reduced again to room temperature.

La etapa de impregnación del producto resultante de la etapa anterior se lleva a cabo por sublimación con trietilendiamina (TEDA) según el procedimiento descrito en US 5,792,720. Este procedimiento se lleva a cabo en un sistema aislado del exterior y utiliza trietilendiamina en estado sólido en una cantidad en peso respecto al carbón del 5-10%. El procedimiento comprende sublimar TEDA mediante calentamiento directo y dirigir el vapor resultante a través de un lecho del carbón a impregnar.The impregnation stage of the resulting product of the previous stage is carried out by sublimation with triethylene diamine (TEDA) according to the procedure described in US 5,792,720. This procedure is carried out in an isolated system. from the outside and uses solid state triethylene diamine in a quantity by weight with respect to coal of 5-10%. He procedure comprises sublimating TEDA by direct heating and direct the resulting steam through a bed of coal to impregnate.

Los carbones activados obtenidos mediante el procedimiento de la invención constituyen un aspecto adicional de la misma. Estos carbones poseen unas características físico-químicas, texturales y de química superficial, que los hacen adecuados para su empleo eficaz como filtros en la retención de isótopos radiactivos. En este sentido se han determinado eficiencias de retención de ioduro de metilo radiactivo de hasta el 98,1%. Los carbones activados se han caracterizado de forma física y química mediante diversas técnicas como se expone a continuación. Se ha visto que su estructura es esencialmente microporosa, con cierta presencia de macroporos y escasa de mesoporos para facilitar el admisión y transporte de ioduro de metilo hacia los microporos; presentan un valor de superficie específica (S_{BET}) entre 750 y 900 m^{2} g^{-1}; un valor de volumen de microporos (V_{mi}) elevado entre 0.40-0.50 cm^{3} g^{-1}; así como un valor de (V_{maP}) moderado de entre 0.05-0.12 cm^{3} g^{-1} para facilitar la difusión del adsorbato.Activated carbons obtained through procedure of the invention constitute an additional aspect of the same. These coals have characteristics physicochemical, textural and chemical superficial, which make them suitable for effective use as filters in the retention of radioactive isotopes. In this sense it have determined retention efficiencies of methyl iodide radioactive up to 98.1%. Activated carbons have characterized physically and chemically by various techniques as set out below. It has been seen that its structure is essentially microporous, with a certain presence of macropores and low mesopores to facilitate the admission and transport of methyl iodide towards micropores; have a value of specific surface area (S BET) between 750 and 900 m 2 g -1; a high micropore volume value (V_ {mi}) between 0.40-0.50 cm 3 g -1; as well as a value of (V_ {maP}) moderate between 0.05-0.12 cm3 g <-1> to facilitate diffusion of the adsorbate.

Los carbones activados de la presente invención encuentran aplicación en varios sistemas de filtración de Centrales Nucleares. Específicamente, estos adsorbentes se utilizan en el edificio de combustible, purga de hidrógeno, edificio salvaguardias, edificio auxiliar, edificio de purgas, preacceso recinto y purga del recinto, requiriendo todas estas aplicaciones eficiencias de retención inferiores al 97,5%. Por tanto, en un aspecto adicional la presente invención se refiere al empleo del carbón activado obtenido según el procedimiento de la invención como filtro para retener un compuesto radiactivo. En una realización particular dicho compuesto es ioduro de metilo.The activated carbons of the present invention find application in several Central filtration systems Nuclear Specifically, these adsorbents are used in the fuel building, hydrogen purge, safeguards building, auxiliary building, purge building, pre-access enclosure and purge of enclosure, requiring all these applications efficiencies of retention less than 97.5%. Therefore, in an additional aspect the The present invention relates to the use of activated carbon obtained according to the method of the invention as a filter to retain a radioactive compound In a particular embodiment said compound It is methyl iodide.

A modo ilustrativo la Tabla siguiente muestra eficiencias de retención exigidas para los carbones activados utilizados en diferentes sistemas de la Central Nuclear de Almaraz.By way of illustration, the following Table shows retention efficiencies required for activated carbons used in different systems of the Nuclear Power Plant of Almaraz

1one

A continuación se presentan ejemplos ilustrativos de la invención que se exponen para una mejor comprensión de la invención y en ningún caso deben considerarse una limitación del alcance de la misma.Below are examples illustrative of the invention set forth for a better understanding of the invention and in no case should be considered a Limitation of its scope.

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Ejemplos Examples Ejemplo 1Example 1 Procedimiento de preparación de carbón activadoActivated carbon preparation procedure 1. Pirólisis 1. Pyrolysis

Se introdujo la cesta, con una masa inicial de cáscara de nuez de 20 g, en un reactor posicionándola en la parte superior del mismo. A continuación se encendió el sistema de calefacción (20ºC min^{-1}), y se abrió la alimentación de N_{2} (120 cm^{3} min^{-1}). Una vez alcanzada la temperatura de 600ºC, se hizo descender la cesta a través del reactor hasta hacerla llegar al seno del horno y se mantuvo 60 minutos a dicha temperatura para llevar a cabo la carbonización de la muestra. Finalizado este periodo de tiempo, se desconectó el sistema de calefacción y se elevó la cesta hasta la parte superior del reactor, manteniendo la atmósfera inerte hasta que se alcanzó la temperatura ambiente, procediendo a determinar el rendimiento del carbonizado (24,0%).The basket was introduced, with an initial mass of 20 g walnut shell, in a reactor positioning it in the part top of it. Then the system was turned on heating (20 ° C min -1), and the N2 feed was opened (120 cm 3 min -1). Once the temperature of 600 ° C, the basket was lowered through the reactor until it was made reach the oven and kept 60 minutes at that temperature to carry out the carbonization of the sample. Finished this period of time, the heating system was disconnected and raised the basket to the top of the reactor, keeping the inert atmosphere until room temperature was reached, proceeding to determine the yield of carbonized (24.0%).

2. Activación 2. Activation

Se introdujo una masa de 5 g en la cesta de activación y se depositó al fondo del reactor. Durante el proceso de calentamiento, se suministró N_{2} (120 cm^{3} min^{-1}) con el objeto de mantener una atmósfera inerte en el sistema. Una vez alcanzada la temperatura de 850ºC, la corriente de agente inerte se sustituyó por la del CO_{2} como agente activante. Las condiciones empleadas fueron: 40 cm^{3} min^{-1} de CO_{2}, con un tiempo de activación de 120 min.A mass of 5 g was introduced into the basket of activation and was deposited at the bottom of the reactor. During the process of heating, N 2 (120 cm 3 min -1) was supplied with in order to maintain an inert atmosphere in the system. One time reached the temperature of 850 ° C, the inert agent stream is replaced by the one of CO2 as activating agent. The conditions employed were: 40 cm 3 min -1 of CO 2, with a time 120 min activation

Finalizado el tiempo de activación el sistema de calefacción se desconectó y se sustituyó el agente activante por N_{2}, que se mantuvo hasta que el reactor se encontró a temperatura ambiente.The activation time is over the system heating was switched off and the activating agent was replaced by N2, which was maintained until the reactor was found at room temperature.

3. Impregnación 3. Impregnation

A continuación se efectuó la impregnación del carbón con trietilendiamina en estado sólido (5-10% en peso respecto al carbón) por sublimación. En un caso particular de una impregnación al 10% en peso, se partió de 3,15 g de carbón activado se colocó sobre el soporte de malla arriba mencionado. En el crisol cerámico se colocó 0.35 g de trietilendiamina y se procedió a montar la instalación antes mencionada. A continuación se conectó el sistema de calefacción. A unos 75-100ºC se iniciaba la sublimación del TEDA y se mantuvo durante 3 horas aproximadamente hasta desaparición del TEDA en el crisol. Posteriormente se desconectó el sistema de calefacción y el carbón impregnado se guardó en recipiente de vidrio seco.Then the impregnation of the solid state triethylenediamine carbon (5-10% in weight with respect to coal) by sublimation. In a particular case from an impregnation at 10% by weight, the starting point was 3.15 g of coal activated was placed on the mesh support mentioned above. In the ceramic crucible was placed 0.35 g of triethylene diamine and proceeded to assemble the aforementioned installation. Then you He connected the heating system. At about 75-100ºC the sublimation of the TEDA began and was maintained for 3 hours approximately until disappearance of TEDA in the crucible. Subsequently the heating system and coal were disconnected impregnated was stored in a dry glass container.

Se obtuvo un carbón activado denominado CN/C850/120 (10% TEDA).An activated carbon named CN / C850 / 120 (10% TEDA).

Ejemplo 2Example 2 Procedimiento de preparación de carbón activadoActivated carbon preparation procedure

Se llevó el mismo procedimiento descrito en el Ejemplo 1 excepto la etapa de activación que se realizó con vapor de agua. En esta etapa una vez alcanzada la temperatura deseada (850ºC), el agente se añadió a la corriente de N_{2}. Las condiciones fueron: 0,19 g min^{-1} de vapor de agua, con un tiempo de activación de 30 min.The same procedure described in the Example 1 except the activation stage that was performed with steam Water. At this stage once the desired temperature has been reached (850 ° C), the agent was added to the N2 stream. The conditions were: 0.19 g min -1 water vapor, with a activation time of 30 min.

Se obtuvo un carbón activado denominado CN/V850/30.An activated carbon named CN / V850 / 30.

Ejemplo 3Example 3

Los carbones obtenidos en los Ejemplos 1 y 2 fueron caracterizados del siguiente modo:The coals obtained in Examples 1 and 2 They were characterized as follows:

Burn-off o conversión del carbónBurn-off or conversion of Coal

El grado de burn-off o conversión del carbón se determinó a partir de la masa inicial de carbonizado (m_{0}=5 g) y la masa de carbón activado obtenida en el proceso de activación de acuerdo a:The degree of burn-off or Carbon conversion was determined from the initial mass of carbonized (m 0 = 5 g) and the mass of activated carbon obtained in The activation process according to:

Burn-off (%)= (m_{0} - m_{f})/m_{0}Burn-off (%) = (m_ {0} - m_ {f}) / m_ {0}

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Caracterización físicaPhysical characterization

3.1. La adsorción de N_{2} a 77 K, se realizó en un equipo semiautomático AUTOSORB-1 (Quantachrome) dotado de dos estaciones para desgasificación a 300ºC durante 12 horas y análisis de muestras. A partir de los datos de adsorción de N_{2}, se empleó el modelo de Brunauer, Emmett y Teller (BET) para el cálculo de la superficie específica BET (S_{BET}, m^{2} g^{-1}); el método de Dubinin-Radushkevich (DR) para el cálculo del volumen de microporos (V_{mi}, cm^{3} g^{-1}); el procedimiento de Gregg y Sing para la estimación del volumen de mesoporos (V_{me}, cm^{3} g^{-1}); y el método \bullet_{s} de Sing, para el cálculo de la superficie externa (S_{EXT}, m^{2} g^{-1}). A partir de los valores de S_{BET} y S_{EXT}, se calculó el valor de %S_{INT} mediante la aproximación (%S_{INT}= 100 \cdot (S_{BET}-S_{EXT})/S_{BET}).3.1. The adsorption of N2 at 77 K, was performed in a semi-automatic AUTOSORB-1 device (Quantachrome) equipped with two stations for degassing at 300ºC for 12 hours and sample analysis. From the data of adsorption of N 2, the model of Brunauer, Emmett and Teller (BET) for the calculation of the specific BET surface (S BET, m 2 g -1); the method of Dubinin-Radushkevich (DR) for the calculation of micropore volume (V mi, cm 3 g -1); he Gregg and Sing procedure for estimating the volume of mesopores (V me, cm 3 g -1); and the method \ bullet_ {s} Sing, for the calculation of the external surface (S_ {EXT}, m 2 g -1). From the values of S_ {BET} and S_ {EXT}, % S_ {INT} value was calculated by approximation (% S_ {INT} = 100 \ cdot (S_ {BET} -S_ {EXT}) / S_ {BET}).

3.2. La adsorción de CO_{2} a 273 K, se llevó a cabo en un equipo volumétrico de adsorción, manual, previa desgasificación de la muestra a 300ºC durante 12 horas. A partir de los datos experimentales de adsorción de CO_{2}, se determinó el volumen de microporos (W_{0}, cm^{3}g^{-1}) aplicando el modelo de Dubinin-Radushkevich. El valor de radio medio equivalente de poro (r_{e}, nm) y la energía característica (E_{0}, kJ mol^{-1}) se determinaron de acuerdo con el modelo de Medek.3.2. The adsorption of CO2 at 273 K, was carried carried out in a volumetric adsorption equipment, manual, prior degassing of the sample at 300 ° C for 12 hours. From the experimental data of adsorption of CO2, the micropore volume (W 0, cm 3 g -1) by applying the Dubinin-Radushkevich model. Radio value equivalent pore mean (r e, nm) and characteristic energy (E 0, kJ mol -1) were determined according to the model of Medek.

3.3. La porosimetría de mercurio se obtuvo con un porosímetro AUTOPORE IV 4900 (Micromeritics), cuyo límite de detección es 3 nm. Esta técnica permite la determinación del volumen de macroporos, V_{maP}, (como el volumen de intrusión de correspondiente al diámetro de poro de 50 nm) y mesoporos, V_{meP}, (como la diferencia entre el volumen de intrusión al diámetro de 3 nm y el anterior).3.3. Mercury porosimetry was obtained with an AUTOPORE IV 4900 porosimeter (Micromeritics), whose limit of detection is 3 nm. This technique allows volume determination of macropores, V_ {maP}, (as the intrusion volume of corresponding to the pore diameter of 50 nm) and mesopores, V_ {meP}, (as the difference between the intrusion volume at diameter of 3 nm and the previous one).

3.4. La medida de densidades por desplazamiento de helio se obtuvo mediante un estereopicnómetro de helio de Quantachrome. El volumen total de poros (V_{t}) puede determinarse mediante la determinación de las densidades de helio (\rho_{He}) y mercurio (\rho_{Hg}). La determinación de la densidad de Hg se realizó mediante el porosímetro de Hg antes mencionado. El V_{t} se determina mediante la expresión:3.4. Density measurement by displacement of helium was obtained by means of a helium stereopicnometer of Quantachrome The total pore volume (V_ {t}) can be determined by determining the densities of helium (\ rho_ {He}) and mercury (\ rho_ {Hg}). The determination of the density of Hg is performed using the Hg porosimeter mentioned above. The V_ {t} It is determined by the expression:

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3.5. El estudio de las características morfológicas de los carbones se realizó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM-EDX), en un microscopio de presión variable (Hitachi, modelo S-3600N). Esta técnica indica que los carbones preparados tienen poros cilíndricos.3.5. The study of the characteristics Morphological carbon was performed by microscopy scanning electronics (SEM-EDX), in a microscope variable pressure (Hitachi, model S-3600N). This technique indicates that prepared coals have pores cylindrical

En la Tabla 1 se muestran las propiedades texturales determinadas a partir de los datos de adsorción de N_{2} a 77 K y de CO_{2} a 273 K de los carbones. En la fila superior se recogen las propiedades del carbón CN/C850/120 y en la inferior las del carbón CN/V850/30.Table 1 shows the properties textures determined from the adsorption data of N 2 at 77 K and CO 2 at 273 K of the coals. In line the properties of the CN / C850 / 120 coal are collected and in the lower than carbon CN / V850 / 30.

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TABLA 1TABLE 1

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En la siguiente Tabla 2 se muestran las propiedades texturales determinadas a partir del análisis de porosimetría de Hg y estereopicnometría de He.The following Table 2 shows the Textural properties determined from the analysis of Hg porosimetry and He stereopicnometry.

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TABLA 2TABLE 2

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Caracterización químicaChemical characterization

Se llevó a cabo espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), empleando un espectrómetro Perkin-Elmer 1720 que opera en el intervalo de número de ondas comprendido entre 450 y 4000 cm^{-1}.Infrared spectroscopy was performed by Fourier transform (FT-IR), using a Perkin-Elmer 1720 spectrometer operating in the wave number range between 450 and 4000 cm -1.

Previamente al análisis, se prepararon pastillas empleando KBr como agente dispersante y aglomerante. Para ello se mezcló la muestra a analizar (previo secado a 110ºC durante 12 h) con KBr, y se obtuvo una mezcla con una masa total de 250 mg, y una relación muestra:KBr de 1:450. La mezcla se llevó a una prensa hidráulica (Perkin-Elmer), donde se aplicó una carga de 10 t cm^{-2} durante 10 min.Prior to the analysis, pills were prepared using KBr as dispersing agent and binder. To do this mixed the sample to be analyzed (after drying at 110 ° C for 12 h) with KBr, and a mixture with a total mass of 250 mg was obtained, and a Sample ratio: KBr of 1: 450. The mixture was taken to a press Hydraulics (Perkin-Elmer), where a load was applied of 10 t cm -2 for 10 min.

El análisis por absorción de IR (figura 1) muestra que los dos carbones poseen una química superficial similar; con enlaces \bullet(O-H) y enlaces carbono-oxígeno, principalmente, así como la posible existencia de grupos de cetonas, fenólicos o aromáticos.IR absorption analysis (figure 1) shows that the two coals have a similar surface chemistry; with links (O-H) and links carbon-oxygen, mainly, as well as the possible existence of groups of ketones, phenolic or aromatic.

Ejemplo 4Example 4 Eficiencia de retención de yodo de los carbones activadosIodine retention efficiency of activated carbons

Los carbones activados del Ejemplo 3 fueron previamente impregnados. A continuación fueron analizados con respecto a la determinación de su eficiencia de retención de yodo, que se realizó de acuerdo con la norma ASTM D3803/198993.The activated carbons of Example 3 were previously impregnated. They were then analyzed with regarding the determination of its iodine retention efficiency, which was performed in accordance with ASTM D3803 / 198993.

Las condiciones empleadas para realizar el ensayo de retención fueron las requeridas de acuerdo con las aplicaciones de los carbones empleados actualmente en la Central Nuclear de Almaraz, estas condiciones oscilan entre temperaturas de 30-70ºC y humedad relativa del 70-95%.The conditions used to perform the retention test were those required according to the applications of the coals currently used in the Central Nuclear of Almaraz, these conditions oscillate between temperatures of 30-70ºC and relative humidity of 70-95%

La Tabla 3 muestra los resultados de eficiencia de retención (%) obtenidos con los dos carbones propuestos, y con distintas cantidades de agente impregnante utilizado.Table 3 shows the efficiency results of retention (%) obtained with the two proposed carbons, and with different amounts of impregnating agent used.

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TABLA 3TABLE 3 Eficiencias de retención de ^{131}ICH_{3} de los carbones impregnadosRetention efficiencies of 131 ICH 3 of the impregnated coals

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La impregnación incrementa significativamente la eficiencia de retención del CH_{3}I al favorecer la adsorción química de éste, a través de reacciones de alquilación, para dar sales cuaternarias estables. Los dos carbones propuestos alcanzan elevadas eficiencias de retención, si bien su comportamiento sugiere un cambio en el mecanismo de adsorción del CH_{3}I cuando son impregnados.Impregnation significantly increases the retention efficiency of CH 3 I by promoting adsorption chemistry of this, through alkylation reactions, to give stable quaternary salts. The two proposed coals reach high retention efficiencies, although its behavior suggests a change in the adsorption mechanism of CH 3 I when they are impregnated

Claims (12)

1. Procedimiento para la obtención de un carbón activado comprende las siguientes etapas:1. Procedure for obtaining a coal activated comprises the following stages:
(i)(i)
pirólisis de cáscara de nuez que comprende su carbonización;nut shell pyrolysis that understands its carbonization;
(ii)(ii)
activación del carbonizado resultante de la etapa anterior;activation of the resulting carbonized from the previous stage;
(iii)(iii)
impregnación del producto resultante de la etapa anterior con trietilendiamina.impregnation of the resulting product from the previous stage with triethylenediamine.
         \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
      
2. Procedimiento para la obtención de un carbón activado según la reivindicación 1, en el que la pirólisis de cáscara de nuez se realiza en atmósfera inerte a una temperatura comprendida entre 500-900ºC durante un tiempo comprendido entre 30-90 min para obtener un carbonizado.2. Procedure for obtaining a coal activated according to claim 1, wherein the pyrolysis of Nutshell is performed in an inert atmosphere at a temperature between 500-900 ° C for a while between 30-90 min to obtain a carbonized 3. Procedimiento para la obtención de un carbón activado según la reivindicación 1 o 2, en el que la activación se inicia en atmósfera inerte y el agente activante se selecciona entre CO_{2} y vapor de agua.3. Procedure for obtaining a coal activated according to claim 1 or 2, wherein the activation is starts in an inert atmosphere and the activating agent is selected from CO2 and water vapor. 4. Procedimiento para la obtención de un carbón activado según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la impregnación se realiza por sublimación con una cantidad de trietilendiamina comprendida entre 5-10% en peso respecto al carbón.4. Procedure for obtaining a coal activated according to any one of the claims 1-3, in which the impregnation is carried out by sublimation with an amount of triethylenediamine between 5-10% by weight with respect to coal. 5. Procedimiento para la obtención de un carbón activado según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la activación se realiza con CO_{2} a 850ºC durante 120 minutos.5. Procedure for obtaining a coal activated according to any one of the claims 1-4, in which the activation is carried out with CO2 at 850 ° C for 120 minutes. 6. Procedimiento para la obtención de un carbón activado según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la activación se realiza con vapor de agua a 850ºC durante 30 minutos.6. Procedure for obtaining a coal activated according to any one of the claims 1-4, in which the activation is carried out with steam of water at 850 ° C for 30 minutes. 7. Carbón activado obtenible mediante el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.7. Activated carbon obtainable through method according to any one of the claims previous. 8. Carbón activado según la reivindicación 7, que presenta un valor de superficie específica, SBET, comprendido entre 750 y 900 m^{2} g^{-1}; un valor de volumen de microporos, V_{mi}, comprendido entre 0.40 y 0.50 cm^{3} g^{-1}; y un valor de volumen de macroporos, V_{maP}, comprendido entre 0.05 y 0.12 cm^{3} g^{-1}.8. Activated carbon according to claim 7, which has a specific surface value, SBET, included between 750 and 900 m 2 g -1; a micropore volume value, V mi, between 0.40 and 0.50 cm 3 g -1; and a macropore volume value, V_ {maP}, between 0.05 and 0.12 cm 3 g -1. 9. Carbón activado según la reivindicación 7 u 8, que presenta una eficiencia de retención de ioduro de metilo radiactivo de hasta el 98,1%.9. Activated carbon according to claim 7 8, which has a retention efficiency of methyl iodide radioactive up to 98.1%. 10. Empleo del carbón activado según una de las reivindicaciones 8-9, como filtro para la retención de un compuesto radiactivo.10. Use of activated carbon according to one of the claims 8-9, as a retention filter of a radioactive compound. 11. Empleo según la reivindicación 10, en la que el compuesto radiactivo es ioduro de metilo.11. Use according to claim 10, wherein The radioactive compound is methyl iodide. 12. Empleo según la reivindicación 10 - 11 en una dependencia de una central nuclear.12. Use according to claim 10-11 in a dependency of a nuclear power plant.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4111833A (en) * 1974-09-05 1978-09-05 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Activated carbon material
GB1545238A (en) * 1977-11-17 1979-05-02 Univ Malaya Activated carbon
JPS61295219A (en) * 1985-06-21 1986-12-26 Eiichi Sato Activated carbon
KR0155342B1 (en) * 1995-06-02 1998-11-16 신재인 Process and apparatus for preparing teda impregnated active carbon in fluidized absorption tower
EP1180227A4 (en) * 1999-05-25 2002-08-21 Mbr Technologies Inc Rapid activation method, process, and apparatus for making pelletized activated carbon from carbonaceous wastes

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AMPHOL AWORN et al. "{}Preparation and characteristics of agricultural waste activated carbon by physical activation having micro- and mesopores"{} Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 08.05.2008, Vol. 82 Páginas 279-285; apartados 1,2 y 4, tablas 3,5-7. *
NGUYEN, C. et al. "{}Preparation of carbon molecular sieves from macadamia nut shells"{} Carbon 1995, Vol. 33 Páginas 1717-1725; apartados 2, 3.1, 4.1, tabla 2. *

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