Preparación de tamices moleculares de carbono a partir de carbones minerales

Résumé

Los tamices moleculares de carbono son materiales carbonosos, microporosos y amorfos que poseen anchuras de microporo bastante homogéneas y del orden del diámetro crítico de moléculas pequeñas. Su principal uso es la separación de mezclas de gases por adsorción selectiva en los sistemas PSA, basada en las diferentes velocidades de difusión de las moléculas a través de su textura microporosa. El objetivo de la tesis fue la preparación de tamices moleculares de carbono a partir de carbones minerales siguiendo dos métodos alternativos:a) La oxidación controlada de carbones minerales. B) El depósito quimico de carbono en fase vapor sobre carbonos activados, por pirólosis de benceno, generando constricciones controladas en la boca de los microporos. Se eligieron cuatro carbones con distinto contenido en materias volátiles, desde un carbón bituminoso de contenido alto en materia volátil(39,5%) hasta una antracita(7,7%). A partir de estos carbones se prepararon series de materiales y se estudió la influencia de las variables que intervienen en cada uno de los métodos de preparación. La textura porosa de los materiales preparados se estudió mediante los métodos convencionales de análisis de sólidos porosos y, principalmente, mediante calorimetría de inmersión en líquidos orgánicos con tamaños de molécula entre 0,33 nm(diclorometano) y 0,8 nm( a-pineno). Se prepararon matices moleculares de carbono con distribución de microporos preferente en el intervalo 0,41-0,54 nm por activación suave de los carbones preoxidados. La pirólisis de benceno sobre carbones activados limita la accesibilidad de los microporos, debido al cierre progresivo por depósito de átomos de carbono sobre sus bocas, generando materiales con distribuciones estrechas de anchura de poro: inferiores a 0,33 nm, en torno a 0,33 nm,0,33-0,41 nm y 0,41-0,54 nm. Se ensayaron cinéticas de adsorción de gases puros en los matices moleculares de