MX2013003448A - Carbono activado mesoporoso y metodos de produccion del mismo. - Google Patents

Carbono activado mesoporoso y metodos de produccion del mismo.

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Abstract

Se desvela carbono activado mesoporoso. En al menos algunas realizaciones, el carbono activado virgen a procesar puede estar basado en cáscara de coco. El carbono activado potenciado puede tener una estructura mesoporosa de al menos aproximadamente el 10%. El carbono activado potenciado puede producirse mediante un proceso de activación catalizado por calcio. Puede usarse también un quelante. La activación térmica catalizada puede realizarse hasta que se consigue una pérdida de masa deseada.

Description

CARBONO ACTIVADO MESOPOROSO Y MÉTODOS DE PRODUCCIÓN DEL MISMO CAMPO DE LA TECNOLOGÍA Uno o más aspectos se refieren, en general, a carbono activado. Más particularmente, uno o más aspectos se, refieren a carbono activado mesoporoso y a los métodos de producción del mismo.
ANTECEDENTES El carbono activado se usa ampliamente en la purificación de gas, purificación de agua, extracción de metales y tratamiento de aguas residuales, entre otras aplicaciones. El carbono activado generalmente es una forma de carbono que se ha procesado física o químicamente para aumentar su porosidad y área superficial disponible para absorción y reacciones químicas. El carbono activado en polvo (PAC) y carbono activado granular (GAC) están entre las formas habituales.
DESCRIPCIÓN Los aspectos se refieren de forma general a carbono activado y a diversas técnicas para producir carbono activado mesoporoso .
De acuerdo con una o más realizaciones, un método para producir un carbono activado potenciado puede comprender proporcionar un carbono activado virgen predominantemente microporoso, introducir un catalizador basado en calcio acuoso al carbono activado virgen para producir un carbono activado impregnado con catalizador, y calentar el carbono activado impregnado con catalizador a una temperatura de pirólisis hasta que se consigue un volumen de mesoporos de al menos aproximadamente el 10% mientras que se ' mantiene sustancialmente una estructura microporosa asociada con el carbono activado virgen para producir el carbono activado potenciado .
En algunas realizaciones, el método puede asociarse con una pérdida de masa de al menos aproximadamente el 10%. El catalizador basado en calcio acuoso puede comprender cloruro cálcico. El catalizador basado en calcio acuoso puede comprender un quelante. En algunas realizaciones, el quelante puede comprender ácido cítrico. En al menos algunas realizaciones, el carbono activado virgen está basado en cáscara de coco. En algunas realizaciones, el carbono activado virgen es al menos aproximadamente un 90% microporoso. El carbono activado impregnado con catalizador puede mantenerse a una temperatura intermedia antes de alcanzar la temperatura de pirólisis. El carbono activado virgen puede pulverizarse con o empaparse en el catalizador basado en calcio acuoso. En algunas realizaciones, el método puede comprender adicionalmente oxidar el carbono activado impregnado con catalizador con dióxido de carbono.1 En otras realizaciones, el carbono activado impregnado con catalizador puede oxidarse con dióxido de carbono y vapor.
De acuerdo con una o más realizaciones, un método para producir un carbono activado potenciado puede comprender proporcionar un carbono activado agotado que tiene un contenido de calcio mayor de o igual a aproximadamente el 0,5% en peso, y calentar el carbono activado agotado a una temperatura de pirólisis hasta que se consigue un volumen de mesoporos de al menos aproximadamente el 10% para producir el carbono activado potenciado.
En algunas realizaciones, el carbono activado potenciado es predominantemente microporoso. El carbono activado agotado puede estar basado en cáscara de coco. El método puede comprender adicionalmente oxidar el carbono activado agotado con al menos uno de dióxido de carbono y vapor.
De acuerdo con una o más realizaciones, un método para facilitar el tratamiento con agua puede comprender proporcionar un recipiente que contiene carbono activado basado en cáscara de coco que tiene un volumen de mesoporos de al menos aproximadamente el 10%, y conectar de forma fluida una fuente de agua al reactor para el tratamiento por contacto con el carbono activado basado en cáscara de coco.
En algunas realizaciones, el método puede comprender adicionalmente reactivar el carbono activado basado en cáscara de coco después de un periodo de tiempo predeterminado.
De acuerdo con una o más realizaciones, un carbono activado basado en cáscara de coco puede comprender un volumen de mesoporos de al menos aproximadamente el 10%.
En algunas realizaciones, el carbono activado basado en cáscara de coco puede tener una densidad aparente de aproximadamente 0,43 g/cc a aproximadamente 0,49 g/cc. En otras realizaciones, el carbono activado basado en cáscara de coco puede tener un número de yodo de aproximadamente 1100 mg/g.
Otros aspectos, realizaciones y ventajas adicionales de estos aspectos y realizaciones ejemplares se analizan en detalle a continuación. Además, debe entenderse que¡ tanto la información anterior como la posterior descripción detallada son ejemplos meramente ilustrativos de los diversos aspectos y realizaciones, y pretenden proporcionar una visión de conjunto o estructura básica para comprender la naturaleza y el carácter de los aspectos y realizaciones reivindicados. Los dibujos adjuntos se incluyen para proporcionar ilustración y comprender adicionalmente los diversos aspectos y realizaciones y se incorporan en una parte constitutiva de esta memoria descriptiva. Los dibujos, junto con el resto de la memoria descriptiva, sirven para explicar los principios y operaciones de los aspectos y realizaciones descritos y reivindicados.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS A continuación se analizan diversos aspectos de al menos una realización con referencia a las figuras adjuntas. Las figuras se proporcionan con fines de ilustración y explicación y no pretenden ser una definición de los limites de la invención. En las figuras: Las Figuras 1-8 presentan datos referenciados en los Ejemplos adjuntos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA De acuerdo con una o más realizaciones, un carbono activado puede tratarse para aumentar su volumen de mesoporos mientras retiene su estructura microporosa inherente. La estructura mesoporosa potenciada puede proporcionar1 cinética de adsorción mejorada y capacidad de adsorción para compuestos de mayor peso molecular. La presente estructura de microporos puede proporcionar capacidad de adsorción de compuestos orgánicos volátiles (VOC) . La estructura de poros modificada del material de carbono activado puede conducir a una vida del lecho más larga entre los cambios de carbono, y menores costes del ciclo de vida. El carbono activado potenciado puede adaptarse a diversos requisitos fisicos y de rendimiento definidos en la industria para diversas aplicaciones, tales como capacidad de lixiviado para producción de agua potable. El carbono activado potenciado puede proporcionar una capacidad de retirada de VOC a nivel de trazas y un rendimiento adsorbente para retirar contaminantes que dan sabor, olor y otros contaminantes orgánicos. El carbono activado potenciado puede reactivarse posteriormente.
De acuerdo con una o más realizaciones, el carbono activado puede ser carbono activado en forma de polvo (PAC) o carbono activado granular (GAC). Un material de carbono activado que es predominantemente de estructura microporosa puede tratarse químicamente y/o modificarse térmicamente para aumentar su volumen de mesoporos. En al menos algunas realizaciones, cualquier material de partida que tenga un volumen de microporos de al menos aproximadamente el 90% puede tratarse para aumentar su volumen de mesoporos. Tal tratamiento puede dar como resultado una pérdida no significativa de la estructura de microporos aunque el porcentaje relativo del volumen de microporos con respecto al volumen de poros total puede alterarse. Como resultado, durante la adsorción la velocidad de transporte de contaminantes orgánicos en los microporos puede aumentarse y/o estar menos impedida por adsorbatos de competición tales como materia orgánica natural. En algunas realizaciones no limitantes, un material de partida puede tener más de aproximadamente el 95% en volumen de microporos. En algunas realizaciones no limitantes, un material de partida puede tener menos de aproximadamente el 5% de mesoporos. En otras realizaciones, un material de partida puede tener menos de aproximadamente el 10% de mesoporos. En otras realizaciones más, un material de partida puede tener menos de aproximadamente el 20% de mesoporos.
El volumen de mesoporos de un carbono activado tratado de acuerdo con una o más realizaciones no limitantes puede aumentarse. En algunas realizaciones, el carbono activado potenciado puede tener un volumen de mesoporos de hasta aproximadamente el 10%. De esta manera, en algunas realizaciones no limitantes, el volumen de mesoporos puede aumentar de menos de aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 10%. En otras realizaciones, el carbono activado potenciado puede tener un volumen de mesoporos de hasta aproximadamente el 20%. En al menos algunas realizaciones, el carbono activado tratado puede tener un volumen de mesoporos de hasta aproximadamente el 30%. Para los fines de una o más de las realizaciones desveladas, el término microporo se refiere a un poro de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 Angstroms de diámetro, mientras que el término mesoporo se refiere a un poro de aproximadamente 20 a aproximadamente 500 Angstroms de diámetro basado: en las definiciones conocidas habitualmente por los expertos en la materia y como se adopta por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) . Los porcentajes relacionados con el volumen de microporos y volumen de mesoporos, o los porcentajes junto con los términos microporoso y mesoporoso, usados anteriormente y en todo el documento pueden referirse, de forma general, al porcentaje del volumen de poros total calculado a partir de isotermas de adsorción de gas y como se reconoce habitualmente por los expertos en la materia.
Cualquier carbono activado predominantemente microporoso puede tratarse para potenciar su rendimiento. En algunas realizaciones, un material de partida a potenciar puede ser carbono activado virgen. En otras realizaciones, un material de partida puede ser carbono activado agotado que se ha usado para el tratamiento y puede haber alcanzado su capacidad de adsorción. En algunas realizaciones no limitantes, el carbono activado agotado usado como material de partida puede tener un contenido de calcio mayor de o igual a aproximadamente el 0,5% en peso. En otras realizaciones no limitantes, el carbono activado agotado usado como material de partida puede tener un contenido de calcio mayor de o igual a aproximadamente el 1% en peso. En al menos una realización, el material de partida puede haber experimentado ya al menos un proceso de tratamiento físico o químico, por ejemplo, en el caso de un carbono activado virgen. En otras realizaciones, el material de partida puede que no haya experimentado un tratamiento previo. De acuerdo con una o más realizaciones, un carbono activado potencial, tal como un carbono activado mesoporoso puede producirse a partir de diversos materiales de fuente carbonosa incluyendo , cáscaras de nuez, turba, madera, fibra de coco, lignita, carbón vegetal y brea de petróleo. En algunas realizaciones, el material de partida puede estar basado en cáscara de coco. En algunas realizaciones no limitantes, un carbono activado potenciado puede ser un carbono activado basado en cáscara de coco. En al menos una realización, el carbono activado granular basado en cáscara de coco estates® (AquaCarb® 830C, 1230C y 1230AWC) disponible en el mercado en Siemens Industry, Inc. (Warrendale, PA) puede tratarse y potenciarse. En algunas realizaciones, el material de partida puede ser menor de aproximadamente el 10% mesoporoso. En al menos algunas realizaciones, el material de partida puede ser menos de aproximadamente el 5% mesoporoso. En algunas realizaciones, el material de partida puede tener como máximo aproximadamente el 1% a aproximadamente el 5% de volumen de mesoporos y aproximadamente del 95% a aproximadamente el 99% de volumen de microporos. En al menos algunas realizaciones no limitantes, el material de partida puede ser de aproximadamente el 95% microporos y aproximadamente el 5% de mesoporos.
De acuerdo con una o más ¦ realizaciones, un; carbono activado potenciado puede tener un volumen de mesoporos de aproximadamente el 5% a aproximadamente el 50%, siendo el resto sustancialmente microporos. En al menos algunas realizaciones, el volumen de mesoporos puede '¦ ser de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 30%, siendo el resto sustancialmente microporos. En otras realizaciones más, el volumen de mesoporos puede ser de aproximadamente el 15% a aproximadamente el 25%, siendo el resto sustancialmente microporos. Puede haber macroporos u otras estructuras porosas, tales como aquellas que tienen un diámetro mayor de aproximadamente 500 Angstroms, además de los mesoporos y microporos, pero no se cree que puedan influir de forma medible en el rendimiento del carbono activado. En algunas realizaciones, los carbonos activados basados en cáscara de coco potenciados pueden ofrecer los beneficios de los carbonos activados basados en cáscara de coco tradicionales, asi como los beneficios de los carbonos basados en carbón vegetal bituminoso. En al menos una o más realizaciones, cualquier material lignocelulósico puede usarse como una fuente natural del material de partida de carbono activado microporoso .
De acuerdo con una o más realizaciones, la velocidad de activación de un material de partida puede aumentarse. En algunas realizaciones no limitantes, un material de partida de carbono activado puede oxidarse y/o gasificarse para aumentar su porosidad. En al menos una realización, el tratamiento de un material de partida de carbono activado puede catalizarse. La activación térmica puede catalizarse i para aumentar la velocidad de activación. Pueden usarse diversos catalizadores para catalizar la velocidad de activación. En algunas realizaciones, puede usarse un catalizador metálico. En al menos algunas realizaciones, puede usarse un catalizador de metal de transición. En una realización no limitante, la velocidad de activación puede estar catalizada por calcio. Pueden usarse diversas fuentes de calcio, tales como cloruro de calcio, acetato de calcio y propionato de calcio. De acuerdo con una o más realizaciones, un catalizador puede estar presente en solución para aplicación a un material de partida. Puede usarse cualquier disolvente. En algunas realizaciones preferidas, puede usarse un disolvente acuoso.
En algunas realizaciones no limitantes, un catalizador puede estar ya presente en un material a tratar, tal como en carbono activado agotado que puede tratarse para fines de reactivación. El catalizador puede estar presente debido a activación previa o debido a un uso anterior en el tratamiento de una corriente de proceso. La reactivación de carbono puede ofrecer beneficios medioambientales, minimizando los residuos reciclando y reutilizando el carbono agotado. La reactivación térmica o química puede restaurar el área superficial y el volumen de poros del carbono activado hasta un punto cercano al del carbono virgen. El proceso de reactivación de carbono puede ser muy similar al proceso de tratamiento de carbono activado virgen. Los carbonos reactivados de acuerdo con una o más realizaciones pueden proporcionar una alternativa eficaz respecto a costes respecto al carbono virgen mientras que proporcionan un excelente rendimiento en diversas aplicaciones de tratamiento. En algunas realizaciones, un carbono activado agotado que tiene, o que previamente ha tenido, un volumen de mesoporos deseado puede reactivarse. En otras realizaciones, un carbono activado agotado que no se potenció previamente para que presentara un volumen de mesoporos deseado puede reactivarse para producir un carbono activado potenciado que tenga el volumen de mesoporos deseado.
De acuerdo con una o más realizaciones, puede implementarse un quelante. En algunas realizaciones, puede introducirse un catalizador usando un quelante. En al menos una realización, la fuente de catalizador, tal como cloruro cálcico, por ejemplo, puede impregnarse con un quelante. En general, puede impregnarse con un quelante. En general, puede usarse cualquier quelante soluble. En al menos una realización no limitante, puede usarse ácido cítrico como quelante. En otras realizaciones no limitantes, puede usarse EDTA u otro quelante conocido. En al menos algunas realizaciones no limitantes, no se usa quelante.
De acuerdo con una o más realizaciones, un catalizador puede ayudar en la transferencia de oxidante a una superficie del carbono activado. El monóxido de carbono puede producirse mediante gasificación no catalizada de oxidación por vapor. Un precursor de catalizador metálico puede convertirse en un óxido activo, tal como un óxido metálico o un óxido de metal de transición, por reacción con dióxido de carbono y/o vapor. El dióxido de carbono puede generarse a partir de vapor y monóxido de carbono a través de la reacción de desplazamiento agua-gas en fase gas. El oxidante puede difundirse al interior del grano de carbono activado y quimisorberse a las cristalitas de óxido metálico. El oxidante puede difundirse a la interfaz óxido metálico-carbono y a un sitio de carbono activo libre. Los grupos funcionales carbono-oxígeno sólidos pueden gasificarse para formar monóxido de carbono. El proceso de gasificación puede asociarse con pérdida de masa a través de la formación de huecos que pueden dar como resultado un aumento del volumen de mesoporos . La dispersión del óxido puede controlar el tamaño de cristalita resultante. Por ejemplo, si el calcio no está dispersado bien en el carbono activado, la oxidación puede tener lugar solo en unos cuantos sitios dando como resultado una combustión demasiado focalizada. Cuando está bien dispersado, el resultado de la oxidación está también bien dispersado y se crean muchos mesoporos relativamente pequeños en lugar de unos pocos mesoporos relativamente grandes. La transferencia de oxidante puede ocurrir más rápidamente en los sitios de cristalitas y, por lo tanto, no está disponible para las áreas o superficies no catalíticas que se oxidan más lentamente. Sin el catalizador, la combustión puede ralentizarse relativamente y dar como resultado únicamente un nuevo volumen de microporos.
De acuerdo con una o más realizaciones, una solución acuosa de catalizador puede aplicarse a un material de partida. En algunas realizaciones, el material de partida puede empaparse en la solución acuosa de catalizador. En otras realizaciones, el material de partida puede pulverizarse con la solución acuosa de catalizador. La concentración de la solución acuosa de catalizador puede ajustarse basándose en el método de aplicación. Por , ejemplo, en algunas realizaciones no limitantes, el material de partida puede pulverizarse con una solución de catalizador que tiene una concentración de quelante de aproximadamente el 5% a aproximadamente el 30% o mayor en peso. En algunas realizaciones no limitantes, la concentración de quelante de una solución de catalizador pulverizada puede ser de aproximadamente el 15%. En otras realizaciones no limitantes, el material de partida puede empaparse en una solución catalítica que tenga una concentración de quelante de aproximadamente el 3% a aproximadamente el 15% en peso. En algunas realizaciones no limitantes, la concentración de quelante de una solución catalítica en que el material de partida está empapado puede ser de aproximadamente el 7%. En algunas realizaciones, el quelante puede facilitar la distribución del catalizador.
De acuerdo con una o más realizaciones, el material de partida puede haber experimentado un pretratamiento físico o químico antes de la catálisis. En otras realizaciones, no ha ocurrido pretratamiento. La solución catalítica acuosa puede incluir una fuente de un catalizador, tal como cloruro cálcico. Un quelante, tal como ácido nítrico, puede estar presente también. El catalizador puede impregnarse con el quelante. El material de partida puede pulverizarse con o empaparse en la solución acuosa de catalizador durante un periodo de tiempo predeterminado. En algunas realizaciones que implican empapado, el material de partida puede empaparse en la solución catalítica durante aproximadamente í hora a aproximadamente 24 horas. En algunas realizaciones no limitantes, el material de partida puede empaparse durante aproximadamente 12 horas. El líquido puede retirarse entonces tal como por filtración al vacío.
El material catalizado puede calentarse después hasta una temperatura de pirólisis. La temperatura de pirólisis puede depender del material a tratar. En algunas realizaciones, la temperatura de pirólisis puede ser de al menos aproximadamente 600 °C. En algunas realizaciones, puede usarse una temperatura de pirólisis de aproximadamente 600 °C a aproximadamente 1200 °C. En algunas realizaciones no limitantes específicas, puede usarse una temperatura de pirólisis de aproximadamente 800 °C a aproximadamente 1100 °C. En al menos algunas realizaciones no limitantes, puede usarse una temperatura de aproximadamente 900 °C a aproximadamente 1000 °C. El calentamiento puede escalonarse de manera que se consigan una o más temperaturas intermedias antes de alcanzar la temperatura de pirólisis. Una temperatura intermedia puede mantenerse durante un periodo de tiempo predeterminado antes de calentar adicionalmente . Los parámetros y condiciones asociados con una o más temperaturas intermedias pueden variar. En algunas realizaciones, el material catalizado puede calentarse con vapor, dióxido de carbono, nitrógeno o mezclas de gases durante la primera etapa de calentamiento. El material catalizado puede calentarse después con nitrógeno, dióxido de carbono y/o vapor durante una segunda etapa de calentamiento. En otras realizaciones, puede implementarse una sola etapa de calentamiento gue implica vapor, dióxido de carbono y/o nitrógeno. En algunas realizaciones no limitantes específicas, puede usarse dióxido de carbono como el único oxidante. En otras realizaciones no específicas, puede usarse dióxido de carbono junto con vapor como oxidante.
El calentamiento a la temperatura de pirólisis puede continuar hasta gue se consigue una pérdida de masa deseada, tal como de aproximadamente el 5% a aproximadamente el 30%. Un grado de pérdida de masa puede depender de una proporción deseada de volumen de microporos y mesoporos, puesto gue una pérdida de masa adicional en presencia del catalizador producirá un volumen de mesoporos adicional, reduciendo de esta manera la fracción total del volumen de microporos. De esta manera, durante la potenciación, el porcentaje en volumen de mesoporos puede aumentar y el porcentaje en volumen de microporos puede disminuir como una función del volumen de poros mientras que aún se conserva la estructura de microporos y potenciando la estructura de mesoporos del material de carbono. En algunas realizaciones no limitantes, puede conseguirse una pérdida de masa de aproximadamente el 10%, 20%, 30%, 40% o 50%. Tras alcanzar una temperatura de pirólisis, la pérdida de masa puede ser una función del tiempo de tratamiento de adición de oxidante, por ejemplo, la masa de vapor y/o dióxido de carbono por masa de carbono activado por tiempo. En algunas realizaciones no limitantes especificas, puede usarse un tiempo de residencia de aproximadamente dos horas en un horno con 1 kg de vapor por kg de GAC por hora. Para mantener la integridad de las partículas, la pérdida de masa puede estar limitada generalmente a aproximadamente el 20% en algunas realizaciones. En al menos una realización preferida no limitante, puede conseguirse una pérdida de :masa de aproximadamente el 10%. El carbono activado tratado resultante puede enfriarse entonces, preferentemente rápidamente, con un flujo de vapor y/o nitrógeno. En algunas realizaciones preferidas no limitantes, puede usarse vapor para el enfriamiento.
De acuerdo con una o más realizaciones, el catalizador metálico puede servir para aumentar la velocidad de gasificación de carbono aumentando la transferencia de oxidante a la superficie del carbono activado. El catalizador no actúa de una manera tradicional en tanto que no reduce la energía de activación requerida para la gasificación. A las temperaturas de activación el quelante orgánico se oxida y gasifica desde la superficie de carbono como lo hace un contaminante orgánico típicamente a las temperaturas de reacción. El quelante facilita conseguir una concentración suficiente y distribución homogénea de catalizador metálico dentro del carbono activado, de manera que el catalizador esté a un nivel para ayudar suficientemente en la gasificación. El catalizador puede permanecer en el producto de carbono activado potenciado y la reactivación futura del material puede ajustarse para limitar cualquier gasificación excesiva del material.
De acuerdo con una o más realizaciones, un material de carbono mesoporoso activado puede asociarse con un tamaño de malla especificado. Algunos ejemplos de tamaño de 'malla no limitantes para el producto de carbono activado mesoporoso incluyen 8 por 30, 12 por 30 y 12 por 40. Un tamaño eficaz del producto de carbono activado mesoporoso puede variar también. Algunos ejemplos no limitantes son de aproximadamente 0,8 mm a aproximadamente 1,1 mm, de aproximadamente 0,6 mm a aproximadamente 0,85 mm o de aproximadamente 0,55 mm a aproximadamente 0,75 mm. Algunos ejemplos no limitantes de carbonos activados potenciados pueden tener un número de yodo de aproximadamente 1100 mg/g. Algunos ejemplos no limitantes de carbonos activados potenciados pueden estar caracterizados por una densidad aparente de aproximadamente 0,43 g/cm3 a aproximadamente 0,49 g/cm . Algunos ejemplos no limitantes de carbonos activados potenciados pueden estar caracterizados por una dureza de aproximadamente 95. Algunos ejemplos no limitantes de carbonos activados potenciados pueden estar caracterizados por una tasa de abrasión de aproximadamente 85. Algunos ejemplos no limitantes de carbonos activados potenciados pueden estar asociados con un nivel de pH de contacto de aproximadamente 9 a aproximadamente 10. : De acuerdo con una o más realizaciones, el carbono activado mesoporoso puede usarse para la retirada de contaminantes orgánicos. En algunas realizaciones, el carbono activado mesoporoso puede implementarse en cualquier aplicación de fase acuosa. El carbono activado mesoporoso puede implementarse en un lecho fluidizado asociado con un sistema de tratamiento de carbono en fase liquida ó vapor. Los subproductos de desinfección y los precursores de los mismos, asi como sabores y olores, pueden retirarse de la superficie del agua superficial. Puede conseguirse también la retirada de VOC de alto rendimiento en las fuentes! de agua subterránea. Puede facilitarse la retirada de carbono orgánico a granel y orgánico total.
En al menos ciertas realizaciones, el carbono activado mesoporoso puede usarse en aquellas aplicaciones donde el tiempo de contacto está limitado o existe una elevada concentración previa de carbono orgánico total (TOC) . En algunas realizaciones no limitantes, pueden retirarse compuestos orgánicos halogenados, tales como trihalometanos. En al menos una realización no limitante, puede retirarse cloroformo. Los sabores y olores, pesticidas, hidrocarburos aromáticos policiclicos, bifenilos policlorados , sustancias de alteración endocrina, productos farmacéuticos y productos para higiene personal pueden tratarse todos con carbono activado mesoporoso de acuerdo con una o más realizaciones no limitantes.
De acuerdo con una o más realizaciones no limitantes, el agua residual puede ponerse en contacto con el carbono activado potenciado en forma de GAC en un procedimiento semicontinuo o continuo. En algunos ejemplos no limitantes, pueden usarse procesos de absorción con lecho fijo, lecho expandido, lecho móvil o lecho fluidizado junto con los carbonos activados potenciados analizados en este documento. Diversos factores pueden afectar al diseño del contactor, incluyendo el tamaño de partícula, diámetro de columna, caudal de agua residual entrante, tiempo de residencia, altura de lecho de absorción, pérdida de presión y tiempo de neutralización. En general, a medida que el agua residual se mueve a través del carbono activado potenciado, los contaminantes pueden ser adsorbidos por el movimiento desde el agua residual hasta el lecho de carbono. El proceso de absorción global puede estar dominado por una etapa de transferencia de masa desde el grueso del agua residual a la superficie de la partícula de carbono a través de la capa limite que rodea la partícula. La difusión interna a través de los poros de carbono y la adsorción sobre la superficie de la partícula pueden estar implicadas también. En otras realizaciones no limitantes, el carbono activado potenciado en forma de PAC puede introducirse a granel a una solución para tratamiento. El PAC generalmente puede estar asociado con un tamaño de partícula más pequeño y puede añadirse directamente a través de las unidades de proceso, tales como admisores de agua bruta, depósitos de mezcla rápida, clarificadores y filtros por gravedad, en lugar de usarlo en un recipiente adsorbedor especializado.
La función y las ventajas de estas otras realizaciones se entenderán mejor a partir de los siguientes ejemplos. Los ejemplos pretenden ser de naturaleza ilustrativa y no deben considerarse limitantes del alcance de los sistemas y métodos analizados en este documento.
Ejemplo 1 Se produjo carbono activado basado en cáscara de coco mesoporoso de acuerdo con una o más realizaciones. Se trataron de aproximadamente 8 g a aproximadamente 12 g de carbono activado basado en cáscara de coco. Más específicamente, se trataron de aproximadamente 9 g a aproximadamente 11 g de carbono activado basado en cáscara de coco. Se usó de aproximadamente el 0,1% a aproximadamente el 5% en peso de Ca para catalizar el carbono activado basado en cáscara de coco. Más específicamente, se usó de aproximadamente el 0,5% a aproximadamente el 2,0% p/p de Ca . Se usaron de aproximadamente 1,26 1/kg (0,15 gal/libra) de GAC a aproximadamente 2,52 1/kg (0,3 gal/libra) de GAC. Específicamente, pueden usarse de aproximadamente 1,68 1/kg (0,2 gal/libra) de GAC a aproximadamente 2,11 1/kg (0,25 gal/libra) de GAC.
Se usaron los siguientes materiales específicos: • 10 g de carbono activado granular AguaCarbl2 0C® (2% de humedad ) . · Ácido Cítrico (anhidro) • Cloruro Cálcico (anhidro) Se usaron las siguientes suposiciones y principios: • El carbono activado granular AC1240C® se mezcló con un 1% p/p de Ca. • 1,90 1 de solución/kg de GAC (0,225 gal/libra Se usaron los siguientes cálculos: Masa de CaCl2 'lOgOilcyo.OJgCgY lmol Ca lntol CaCt, H ,9Sg Caa2 , batck j\ g GAC AO.OHg Ca Imot Ca mol CaCij Masa de C8H807 (IQg (¾CVo,01g CgY \mol Co Y2m<,tC6H,0, Yi92,l2g ¾J,fl, Volumen de H20 (Wg GAN Ub Y0,2¾5gfl/Y3785m El GAC se empapó en solución durante aproximadamente 12 horas. El liquido se retiró después por filtración al vacío. Sin secarlo, el material se calentó a aproximadamente 300 °C en N2 (aproximadamente 17 cc/min/g de GAC) (o atmósfera inerte similar) . Con un flujo continuo de N2, el GAC se calentó con vapor (0,01 a 0,2 ml/min/GAC) de 300 °C a la temperatura de pirólisis (aproximadamente 800 °C a aproximadamente 1000 °C) . El calentamiento a la temperatura de pirólisis continua hasta que se consiguió una pérdida de masa deseada, típicamente el 10% como mínimo y el 15% como óptimo. En algunas realizaciones, el máximo puede ser de aproximadamente el 30% hasta que las partículas pierden su integridad. En algunas realizaciones, la velocidad de pérdida de masa puede depender en gran medida de la tasa de vapor. El material se enfrió después tan rápidamente como fue posible con un flujo continuo de vapor/N2.
Los datos discretos relacionados con la distribución de volumen de poros para carbono activado producido de acuerdo con una o más realizaciones desveladas en este documento se presentan en la Figura 1. Bituminoso se refiere a; carbono activado F400, disponible en el mercado en Calgon®, que generalmente tiene menos microporos y significativamente más mesoporos que el material de partida AquaCarbl240C® usado en este Ejemplo. El Coco Reactivado se refiere a. carbono activado basado en cáscara de coco agotado que se reactivó comercialmente . Coco Mesoporoso y Mesoporoso Reaccionados. El coco se .refiere a carbono activado producido con una ¡o más de las realizaciones desveladas en este documento. Los datos acumulados correspondientes relacionados con la distinción del volumen de poros se presentan en la Figura 2. Las Figuras 1 y 2 se produjeron a partir de isotermas de adsorción de argón donde los datos de la isoterma se habrían reducido usando la teoría funcional de densidad (DFT). Ambas representaciones de acumulación y discreta del volumen de poros indican que los mesoporos se formaron en el carbono activado durante el tratamiento como para las realizaciones desveladas en este documento mientras que el volumen de microporos se mantuvo principalmente durante estos tratamientos .
Ejemplo 2 Una aplicación diana es la retirada de subproductos de desinfección del agua de bebida tratada y, para ello, puede usarse cloroformo para representar la clase más grande de trihalometanos . Los ensayos rápidos en columna a pequeña escala (RSSCT, ASTM D6586) se realizaron para evaluar el rendimiento de retirada de cloroformo del GAC producido de acuerdo con una o más de las realizaciones desveladas. Para estos RSSCT, el cloroformo se adicionó a un nivel de 90 µ¾/1 en un agua subterránea natural; los RSSCT se cambiaron de escala para representar un lecho a escala completa operativo a un tiempo de contacto de lecho vacío de 5 minutos usando granos de tamaño completo de malla 12 x 40 US. Las concentraciones de cloroformo efluente se midieron para aproximadamente 16.000 volúmenes de lecho, correspondientes a aproximadamente 2 meses de servicio a escala completa.
La Figura 3 representa los datos de neutralización de cloroformo en el agua subterránea según se mide en los RSSCT. Los resultados indican que el carbono activado mesoporoso producido de acuerdo con una o más realizaciones proporcionó una vida útil del lecho un 40% mayor que el material ,virgen y aproximadamente una vida útil un 65% mayor que el producto F400 en un agua subterránea natural que contenía compuestos orgánicos de fondo competitivos a un nivel de 0,5 mg/1 de TOC.
Ejemplo 3 Se produjo carbono activado basado en cáscara de coco mesoporoso con un método de empapado de acuerdo con una o más realizaciones. Se añadieron 0,73 m3 (192,5 galones) de una solución de ácido cítrico al 50% p/p a 10,3 m3 (2729 galones) de agua. Se añadieron 0,30 m3 (80 galones) de CaCl2 al 32% p/p a la solución de ácido cítrico/agua. La solución resultante se añadió después a 4,5 ton (10.000 libras) de carbono activado basado en cáscara de coco granular virgen de malla 12 x 30 US. Se permitió que el carbono activado se empapara en la solución durante 12 horas. La solución se drenó después desde el carbono activado. El carbono activado se calentó a 950 °C en presencia de vapor a una velocidad de aplicación de 1 kg de vapor / kg de carbono activado.
El carbono activado basado en cáscara de coco mesoporoso se produjo por separado con un método de pulverización de acuerdo con una o más realizaciones. Se añadieron 74 mi de una solución de ácido cítrico al 50% p/p a 222 mi de agua para producir una solución de ácido cítrico al 15,6% p/p. Se añadieron 13,2 g de CaCl2 a la solución de ácido cítrico al 15,6% p/p. Se aplicaron 98,7 g de la solución resultante como una neblina fina a una capa de 1 mm de espesor de 307 g de carbono activado basado en cáscara de coco granular virgen de malla 12 x 40 US. El carbono activado se secó después durante 1 h a 32 °C y después se calentó a 100 °C durante 1 h. La temperatura se aumentó después en forma de rampa hasta 930 °C y se mantuvo durante 1 h. El carbono activado se enfrió en vapor a temperatura ambiente.
Ejemplo 4 Los RSSCT se realizaron para la retirada; de 2-metilisoborneol (MIB) del efluente del clarificador en una instalación de tratamiento de agua para bebida. Estos ensayos simularon el funcionamiento a escala completa de los lechos de GAC existentes en la instalación de tratamiento (Tabla 1). La operación de ensayo RSSCT estaba basada en el Método ASTM D-6586.
Tabla 1. Dimensiones y parámetros operativos para los RSSCT.¦ A lo largo del ensayo se mantuvo la temperatura del agua de entrada a 54 °F (12 °C) . La concentración de MIB en los ensayos estaba basada en el mayor nivel experimentado en la planta de tratamiento durante el episodio de sabor y olor. El rendimiento en los RSSCT indica, por tanto, la capacidad de GAC para funcionar en condiciones de tensión. El contenido de materia orgánica natural de la muestra de ensayo era de aproximadamente 3,0 mg/1 medido como carbono orgánico total (TOC).
El rendimiento se midió en términos de tiempo de servicio simulado proporcionado hasta que el efluente alcanzó el umbral de olor humano de 14 ng/1. La Figura 4 presenta los datos de neutralización de 2-metilisoborneol como se simula en los RSSCT. Los valores mostrados con flechas indican un número de días de servicio hasta que la concentración de efluente supera el umbral del olor de 14 ng/1. Ambos GAC basados en cáscara de coco mesoporoso de acuerdo con una o más realizaciones proporcionaron aproximadamente 53 dias de tiempo de servicio hasta que alcanzaron su umbral. Los GAC basados en carbón bituminoso proporcionan de aproximadamente 16 a aproximadamente 23 días de tiempo de servicio. El GAC basado en cáscara de coco virgen típico proporcionaba 8 días de tiempo de servicio. Los datos indican que los GAC basados en cáscara de coco mesoporoso de acuerdo con una o más realizaciones permitirían que la instalación alcanzara casi dos meses de tiempo de servicio durante un acontecimiento de sabor y olor.
Ejemplo 5 Los RSSCT se realizaron para determinar la eficacia y eficiencia del GAC basado en cascara de coco virgen típico frente al GAC basado en cáscara de coco mesoporoso para retirar un con unto seleccionado de compuestos orgánicos clorados. Estos compuestos se habían identificado históricamente en una fuente de agua subterránea. Se dosificaron tetracloroetileno ( PCE ) , tetracloruro dej carbono (CTC), y 1, 2, 3-tricloropropano (TCP) en concentraciones históricas, el tricloroetileno (TCE) y el cloroformo: estaban presentes en el agua según se recibió y no se dosificaron adicionalmente . El cloroformo estaba presente aparentemente solo en el agua tras la adición (es decir, ensayo de agua entrante); puede haber estado presente en el agua según se recibió, sin embargo, el ensayo preliminar no mostraba este compuesto .
Compuestos Examinados en los RSSCT: El ensayo se realizó de acuerdo con el Método de Ensayo Convencional ASTM D-6586-03, la Predicción de Adsorción de Contaminante sobre GAC en Sistemas Acuosos Usando' Ensayos Rápidos en Columna a Pequeña Escala. Las columnas de RSSCT se diseñaron para simular la operación a escala completa de un adsorbedor de GAC de 13,6 ton (30.000 libras) individual de 3,7 m (12 pies) de diámetro a 3790 lpm (1000 gpm) . Las columnas de pequeña escala se construyeron de policarbonato con accesorios de acero inoxidable, tubos de PTFE y i recipientes de entrada de acero inoxidable.
Parámetros Operativos del Recipiente/Columna: Para reproducir mejor las condiciones que se observaron en el sitio (es decir, los compuestos orgánicos de fondo), los RSSCT se condujeron con una muestra de agua natural. Para preparar esta agua para los RSSCT ésta se filtró a través de un cartucho Flotrex de tasa absoluta 0,2 µ?t? (Osmonics, Inc.) para retirar cualquier sólido suspendido. Posteriormente, los contaminantes se adicionaron simultáneamente usando mezclas convencionales (5000 µg/ml) de los compuestos disueltos en metanol (Supelco, Bellefonte, PA) . Después de la adición el agua en el sitio de filtrado con los contaminantes diana, el agua se mantuvo de aproximadamente 2 a aproximadamente 4 °C durante la duración del ensayo y se mantuvo por debajo de aproximadamente 27,6 kPa (4 psi) de nitrógeno gaseoso. Este procedimiento pretendía minimizar la volatilización de los contaminantes durante una duración de los RSSCT de aproximadamente 48 horas.
Las muestras de entrada y salida se analizaron de acuerdo con el Método 524.2 del Departamento de California de Salud Pública Modificado USEPA para TCP y mediante el Método 524.2 de la norma USEPA para todos los compuestos orgánicos clorados. Mediante este enfogue se informó que los límites para el análisis de TCP eran 0,005 µg/l y 0,5 µq/l para CTC, PCE, TCE y cloroformo. I Los RSSCT simulaban la retirada de contaminantes que se observaría hasta 370 días de tiempo de servicio. La Figura 5 presenta los datos de neutralización de cloroformo a partir de agua subterránea según se mide en los RSSCT. Durante este periodo solo se observó neutralización de cloroformo por encima del límite de detección del método (MDL). Para GAC basado en cáscara de coco virgen, el cloroformo se detectó a los 160 días de la vida de servicio. Para el GAC basado en cáscara de coco mesoporoso de acuerdo con una; o más realizaciones, el cloroformo se detectó a los 250 días de vida de servicio. Esto representa una mejora del 56% en la vida de servicio respecto a detección.
Ejemplo 6 Se realizaron RSSCT para medir el rendimiento de GAC basado en cascara de coco mesoporoso y GAC basado en cáscara de coco virgen 1230C (AC1230C), frente a un GAC basado en carbón bituminosos reaglomerado. Los compuestos de interés para este ensayo eran un conjunto seleccionado de compuestos orgánicos clorados y estos se habían identificado históricamente en el agua subterránea entrante en el sitio.
Comouesto Examinados en los RSSCT El ensayo se realizó de acuerdo con el Método de Ensayo de la Norma ASTM D-6586-03, la Predicción de Adsorción de Contaminante sobre GAC en Sistemas Acuosos Usando Ensayos Rápidos en Columna a Pequeña Escala. Las columnas de RSSCT se diseñaron para simular la operación a escala completa de los recipientes existentes. Las columnas se construyeron de policarbonato con accesorios de acero inoxidable, tubos de PTFE y recipientes de entrada de acero inoxidable.
Parámetros Operativos del Recipiente/Columna: Se realizaron RSSCT con una muestra de agua subterránea i obtenida directamente de un pozo municipal. Para la preparación para el RSSCT esta agua se hizo pasar a través de un filtro Flotrex de 0,2 µ?? (Osmonics, Inc.) para1 retirar cualquier sólido suspendido. Los contaminantes se adicionaron a las concentraciones representativas usando ' mezclas convencionales (1000 - 5000 µg/ml ) de 5 compuestos diana disueltos en metanol (Supelco, Bellefonte, PA) . Después de la adición del agua en el sitio de filtrado con los contaminantes diana, el agua se mantuvo a 4 °C durante la duración del ensayo y se mantuvo por debajo de aproximadamente 34,5 kPa (5 psi) de nitrógeno gaseoso. La temperatura del efluente para ambas columnas fue consistentemente de aproximadamente 13 °C a aproximadamente 14 °C.
Las muestras de entrada y salida se analizaron de acuerdo con el Método USEPA 524.2 para compuestos orgánicos volátiles. Mediante este enfoque los limites de detección fueron 0,3 - 0,5 µg l. La concentración de TOC de fondo del agua subterránea según se recibió se midió también y el promedio de 5 muestras era de 0,2 mg/1.
Los RSSCT para coco virgen y bituminoso virgen ¡pudieron I simular resultados a escala completa que podrían observarse hasta 180 días de tiempo de servicio. El RSSCT para coco mesoporoso se amplió para simular 330 días de tiempo de servicio puesto que la producción no comenzaba a ocurrir hasta aproximadamente los 180 días. Durante este periodo, solo se observó la neutralización de 11,1-DCA. No se observó la neutralización de otros contaminantes influyentes durante este periodo y todas las concentraciones no se detectaron en las muestras de entrada.
La neutralización inicial (por encima del límite de detección de 0,4 µg/l) para bituminoso virgen ocurrió a 11.800 volúmenes de lecho (BV) y la neutralización continuó estacionariamente desde entonces, alcanzando el 95% de la concentración de entrada a aproximadamente 31.000 BV. Para la neutralización de coco virgen se observó en primer lugar con una muestra a 23.500 BV y para los 31.000 BV la neutralización había alcanzado el 42% de la concentración de entrada. La neutralización se observó en primer lugar con coco mesoporoso a aproximadamente 32.000 BV y alcanzó un 75% de la concentración de entrada a aproximadamente 53.000 BV.
Ajusfando una curva matemática a los puntos de datos (líneas de rayas cortas grises) la longitud de cada zona de transferencia de masa (MTZ) podría calcularse como se describe en el método ASTM RSSCT. Como tal, la longitud MTZ a escala completa esperada para el coco mesoporoso sería- de 0,98 m (3,2 pies) frente a una longitud de 1,16 m (3,8 pies) para el coco virgen y 1,37 m (4,5 pies) para el bituminoso virgen. La longitud MTZ del coco mesoporoso indica que la tasa de adsorción era aproximadamente un 30% más rápida que la del bituminoso virgen durante la adsorción de 1,1-DCA.
La Figura 6 presenta los datos de neutralización de 1,1-dicloroetano (1,1-DCA) frente a volúmenes de lecho según se mide en RSSCT en comparación con Coco Mesoporoso y Coco Virgen respecto a GAC Bituminoso Virgen reaglomerado. Se usaron los datos para estimar una forma completa de la curva de neutralización (líneas discontinuas cortas). Se muestra también el límite de detección para 1,1-DCA (líneas discontinuas largas). Los puntos de datos mostrados en blanco no se detectaron a este limite.
A partir de la curva de ajuste podria estimarse también que la neutralización de 0,4 µ?/l de 11-DCA ocurría aproximadamente 10.000 BV para bituminosos vírgenes, a aproximadamente 19.700 BV para coco virgen, y a aproximadamente 29.400 BV para coco mesoporoso. Como una conclusión general, cuando se aplica a escala completa de aproximadamente 8,2 minutos, el tiempo de contacto de lecho vacío de coco mesoporoso sería de esperar que proporcionara 167 días de vida útil para una neutralización de 1,1-DCA. En las mismas condiciones, el coco virgen sería de esperar que proporcionara 112 días de vida de servicio y el bituminoso virgen 57 días de vida de servicio. Por lo tanto, el uso de coco mesoporoso proporcionaría aproximadamente una mejora del 200% en la vida del lecho respecto al bituminoso virgen y aproximadamente una mejora del 50% respecto al carbón virgen.
Ejemplo 7 Una aplicación diana es la retirada de pesticidas del agua y como tal puede usare dibromuro de etileno (EDB) para representar la clase más grande de compuestos pesticidas halogenados. Los RSSCT (ASTM D6586) se utilizaron para evaluar el rendimiento de retirada de EDB del GAC producido de acuerdo con una o más de las realizaciones desveladas.
Para estos RSSCT, el EDB se adicionó a un nivel de 300 ng/1 en un suministro de agua subterránea natural, los RSSCT se cambiaron de escala para representar un lecho a escala completa que funcionaba con un tiempo de contacto de lecho vacio de 5 minutos usando granos de tamaño completo de malla 12 x 40 US. Las concentraciones de EDB en el efluente se midieron para aproximadamente 70.000 volúmenes de lecho, correspondiente a aproximadamente 8 meses de servicio a escala completa.
La Figura 7 presenta los datos de neutralización de dibromuro de etileno en el agua subterránea como se mide en RSSCT. Los resultados indican que el carbono activado mesoporoso producido de acuerdo con una o más realizaciones proporcionaba una vida del lecho un 90% mayor (59.000 volúmenes de lecho) a un 50% de producción que el material virgen (31.000 volúmenes de lecho) y aproximadamente una vida de lecho 50% mayor (39.000 volúmenes de lecho) que el producto bituminoso en un agua subterránea natural que contenia compuestos orgánicos como fondo competitivo a un nivel de 0,5 mg/1 de TOC.
Ejemplo 8 Se realizó un conjunto de RSSCT con agua superficial para comparar la retirada de carbono orgánico total (TOC) entre carbono activado granular (GAC) basado en bituminoso eactivado y GAC basado en cáscara de coco mesoporoso reactivado. Estos ensayos simularon el funcionamiento a escala completa de los recipientes de GAC existentes. La operación de ensayo RSSCT está basada en el Método! ASTM D- 6586 y modificada para difusividad proporcional de escala que se aplica a la simulación de la retirada de grandes compuestos orgánicos. Las muestras de entrada y salida se analizaron para la concentración de carbono orgánico total (TOC).
Las dimensiones de escala completa y parámetros operativos que se simularon en los RSSCT fueron: Dimensiones a pequeña escala y parámetros operativos de los RSSCT: Figura 8 presenta datos de neutralización compuestos orgánicos medidos como Carbono Orgánico Total (TOC) en el agua superficial según se mide en los RSSCT. El i coco mesoporoso reactivado proporcionó una vida de servicio aproximadamente 7 días más larga a un efluente de aproximadamente 1,8 ppm de TOC. Por encima de 1,5 ppm, el coco mesoporoso reactivado coincide con el rendimiento del bituminoso reactivado. Se esperaría que un GAC basado en cáscara de coco típico mostrara una producción de TOC casi inmediata debido a su naturaleza únicamente microporosa.
Habiendo descrito ahora algunas realizaciones ilustrativas, debe ser evidente para los expertos en la materia que lo anterior es meramente ilustrativo y no limitante, habiendo sido presentado a modo de ejemplo únicamente. Numerosas modificaciones y otras realizaciones están dentro del alcance de un experto en la materia y se contemplan como dentro del alcance de la invención. En particular, aunque muchos de los ejemplos presentados, en este documento implican combinaciones especificas de actos del método o elementos del sistema, debe entenderse que esos actos y esos elementos pueden combinarse de otras maneras para conseguir los mismos objetivos.
Debe apreciarse que las realizaciones de los dispositivos, sistemas y métodos analizados en este documento no se limitan en aplicación a los detalles de construcción y la disposición de componentes expuesta en la siguiente descripción o ilustrada en los dibujos adjuntos. Los dispositivos, sistemas y métodos pueden implementarse en otras realizaciones y ser realizados de forma práctica o ser llevados a cabo de diversas maneras. Los e emplos de implementaciones especificas se proporcionan en este documento para fines ilustrativos únicamente y no pretenden ser limitantes. En particular, los actos, elementos y características analizados en relación con una cualquiera o más realizaciones no pretenden ser excluidos de un papel similar en cualquier otra realización.
Los expertos en la materia deberían apreciar que los parámetros y configuraciones descritos en este documento son ejemplares y que los parámetros y/o configuraciones reales dependerán de la aplicación específica en que se usen los sistemas y técnicas de la invención. Los expertos en la materia deberían reconocer también o ser capaces de determinar, usando simplemente experimentación rutinaria, equivalentes a las realizaciones especificas de la invención. Por lo tanto, debe entenderse que las realizaciones descritas en este documento se presentan como un ejemplo únicamente y que, dentro del alcance de las reivindicaciones 'adjuntas equivalentes a las mismas, la invención puede realizarse de forma práctica de cualquier otra manera que la descrita específicamente.
Además, debe apreciarse también que la invención se refiere a cada característica, sistema, subsistema o. técnica descrita en este documento y cualquiera combinación de dos o más características, sistemas, subsistemas o técnicas descritos en este documento y cualquier combinación de dos o más características, sistemas, subsistemas y/o métodos si tales características, sistemas, subsistemas y técnicas no son mutuamente inconsistentes, se considera que están dentro del alcance de la invención como se expresa en las reivindicaciones. Adicionalmente, no se pretende :que los actos, elementos y características analizados únicamente en relación con una realización queden excluidos de un papel similar en otras realizaciones.
La fraseología y terminología usada en este documento es con el fin de descripción y no debería considerarse limitante. Como se usa en este documento, el término "pluralidad" se refiere a dos o más artículos o componentes. Los términos "que comprende", "que incluye", "que lleva", "que tiene", "que contiene" y "que implica", ya estén escritos en la descripción o en las reivindicaciones y similares, son términos de final abierto, es decir, que significan "que incluye pero no está limitado a". De esta manera, el uso de tales términos se entiende que ab,arca los artículos indicados posteriormente y equivalentes, de los mismos, así como artículos adicionales. Solo las frases transicionales "que consiste en" y "que consiste esencialmente en" son frases transiciones cerradas o semicerradas , respectivamente, con respecto ; a las reivindicaciones. El uso de términos ordinales tales como "primero", "segundo", "tercero" y similares en las reivindicaciones para modificar un elemento de reivindicación no connota por sí mismo ninguna prioridad, preferencia u orden de un elemento de reivindicación sobre otro o el orden temporal en que se realizan los actos de un método, sino que se usan meramente como marcadores para distinguir un elemento de reivindicación que tiene un cierto nombre de otro elemento que tiene el mismo nombre (excepto para el uso del término ordinal) para distinguir los elementos de reivindicación.

Claims (20)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES
1.- Un método para producir un carbono activado potenciado, que comprende: proporcionar un carbono activado virgen predominantemente microporoso; introducir un catalizador acuoso basado en calcio al carbono activado virgen para producir un carbono activado impregnado con catalizador; y calentar el carbono activado impregnado con catalizador a una temperatura de pirólisis hasta que se consigue un volumen de mesoporos de al menos aproximadamente el 10% mientras se mantiene sustancialmente una estructura de microporos asociada con el carbono activado virgen para producir el carbono activado potenciado.
2.- El método de la reivindicación 1, caracterizado por que el método está asociado con una pérdida de masa de a 1 menos aproximadamente el 10%.
3. - El método de la reivindicación 1, caracterizado por que el catalizador acuoso basado en calcio comprende cloruro de calcio. i
4. - El método de la reivindicación 1, caracterizado por que el catalizador acuoso basado en calcio comprende un quelante .
5.- El método de la reivindicación 4, caracterizado por que el quelante comprende ácido cítrico.
6. - El método de la reivindicación 1, caracterizado por que el carbono activado virgen está basado en cáscara de coco.
7. - El método de la reivindicación 1, caracterizado por que el carbono activado virgen es al menos aproximadamente un 90% microporoso.
8. - El método de la reivindicación 1, caracterizado por que el carbono activado impregnado con catalizador se mantiene a una temperatura intermedia antes de alcanzar la temperatura de pirólisis.
9.- El método de la reivindicación 1, caracterizado por que el carbono activado virgen se pulveriza con o se empapa en el catalizador acuoso basado en calcio.
10.- El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente oxidar el carbono activado impregnado con catalizador con dióxido de carbono.
11. - El método de la reivindicación 10, caracteri ado por que el carbono activado impregnado con catalizador se oxida con dióxido de carbono y vapor.
12. - Un método para producir un carbono activado potenciado, que comprende: proporcionar un carbono activado agotado que tiene un contenido de calcio mayor de o igual a aproximadamente el 0,5% en peso ; y calentar el carbono activado agotado a una temperatura de pirólisis hasta que se consigue un volumen de mesoporos de al menos aproximadamente el 10% para producir el carbono activado potenciado.
13. - El método de la reivindicación 12, caracterizado por que el carbono activado agotado es predominantemente microporoso .
14. - El método de la reivindicación 12, caracterizado por que el carbono activado agotado está basado en cáscara de coco.
15. - El método de la reivindicación 12, que comprende adicionalmente oxidar el carbono activado agotado, con al menos uno de dióxido de carbono y vapor.
16. - Un método para facilitar el tratamiento con agua, que comprende: proporcionar un recipiente que contiene carbono activado basado en cáscara de coco que tiene un volumen de mesoporos de al menos aproximadamente el 10%; y ' conectar de forma fluida una fuente de agua al reactor para el tratamiento por contacto con el carbono activado basado en cáscara de coco.
17.- El método de la reivindicación 14, que comprende adicionalmente reactivar el carbono activado basado en cáscara de coco después de un periodo de tiempo predeterminado .
18.- Un carbono activado basado en cáscara de . coco que comprende un volumen de mesoporos de al menos aproximadamente el 10%.
19.- El carbono activado basado en cáscara de coco de la reivindicación 18 que tiene una densidad aparente de aproximadamente 0,43 q/cc a aproximadamente 0,49 q/cc.
20.- El carbono activado basado en cáscara de coco de la reivindicación 18 que tiene número de yodo de aproximadamente 1100 mg/q.
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