Producción, Caracterización y Aplicación de Biochar Activado con KOH a Partir de Paja de Arroz para la Adsorción de Colorantes Azoicos
Autores: Wahyu, Megananda Eka; Damayanti, Damayanti; Wu, Ho Shing
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Producción, Caracterización y Aplicación de Biochar Activado con KOH a Partir de Paja de Arroz para la Adsorción de Colorantes Azoicos
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía biomasa
Palabras clave
Estudio
Biochar
Paja de arroz
Activación
Adsorción
KOH
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio exploró la producción y activación de biochar a partir de residuos de paja de arroz para aplicaciones de adsorción de colorantes. La paja de arroz, una biomasa ampliamente disponible pero infrautilizada, fue procesada para aislar lignina y generar biochar a través de pirólisis a 450 grados C y 550 grados C. Se realizó activación utilizando agentes químicos (por ejemplo, KOH y NaOH) para mejorar el área de superficie y la porosidad. Entre las condiciones probadas, la activación con KOH a una relación de carbón a agente de 1:3 produjo carbón activado a 800 grados C con la mayor área de superficie BET (835.2 m/g) y un alto carbono fijo (44.4%) después del lavado con HCl. Se utilizó análisis termogravimétrico para investigar la cinética de pirólisis, determinándose las energías de activación utilizando los modelos de Kissinger, Flynn-Wall-Ozawa y Kissinger-Akahira-Sunose. El sólido marrón mostró una mayor energía de activación (264 kJ/mol) en comparación con la lignina aislada (194 kJ/mol), lo que indica que se requiere más energía para la descomposición. El AC fue evaluado para la adsorción de azul de metileno (MB) y naranja de metilo (MO) de soluciones acuosas. Ambos colorantes siguieron el modelo de isoterma de Langmuir, indicando que ocurrió adsorción en monocapa. Las capacidades máximas de adsorción alcanzaron 222 mg/g para MB y 244 mg/g para MO a 303 K, con valores más altos a temperaturas elevadas. La adsorción siguió un modelo cinético de pseudo-segunda orden y fue gobernada por un mecanismo de fisisorción, como lo respalda el análisis termodinámico (H < 20 kJ/mol y E < 40 kJ/mol). Estos hallazgos demuestran que el biochar activado con KOH a partir de residuos de paja de arroz es un adsorbente de alto rendimiento y bajo costo para la eliminación de colorantes, contribuyendo a la utilización sostenible de biomasa y al tratamiento de aguas residuales.
Descripción
Este estudio exploró la producción y activación de biochar a partir de residuos de paja de arroz para aplicaciones de adsorción de colorantes. La paja de arroz, una biomasa ampliamente disponible pero infrautilizada, fue procesada para aislar lignina y generar biochar a través de pirólisis a 450 grados C y 550 grados C. Se realizó activación utilizando agentes químicos (por ejemplo, KOH y NaOH) para mejorar el área de superficie y la porosidad. Entre las condiciones probadas, la activación con KOH a una relación de carbón a agente de 1:3 produjo carbón activado a 800 grados C con la mayor área de superficie BET (835.2 m/g) y un alto carbono fijo (44.4%) después del lavado con HCl. Se utilizó análisis termogravimétrico para investigar la cinética de pirólisis, determinándose las energías de activación utilizando los modelos de Kissinger, Flynn-Wall-Ozawa y Kissinger-Akahira-Sunose. El sólido marrón mostró una mayor energía de activación (264 kJ/mol) en comparación con la lignina aislada (194 kJ/mol), lo que indica que se requiere más energía para la descomposición. El AC fue evaluado para la adsorción de azul de metileno (MB) y naranja de metilo (MO) de soluciones acuosas. Ambos colorantes siguieron el modelo de isoterma de Langmuir, indicando que ocurrió adsorción en monocapa. Las capacidades máximas de adsorción alcanzaron 222 mg/g para MB y 244 mg/g para MO a 303 K, con valores más altos a temperaturas elevadas. La adsorción siguió un modelo cinético de pseudo-segunda orden y fue gobernada por un mecanismo de fisisorción, como lo respalda el análisis termodinámico (H < 20 kJ/mol y E < 40 kJ/mol). Estos hallazgos demuestran que el biochar activado con KOH a partir de residuos de paja de arroz es un adsorbente de alto rendimiento y bajo costo para la eliminación de colorantes, contribuyendo a la utilización sostenible de biomasa y al tratamiento de aguas residuales.