La presente Tesis Doctoral se ha centrado en el estudio de la regeneración de carbón activado, saturado con p-nitrofenol, mediante dos procesos diferentes: tratamiento térmico (con o sin adición de agente activante) y oxidación húmeda. Contextualizada en una de las líneas de investigación del grupo GAIRBER (Grupo de Aprovechamiento Integral de Recursos Biomásicos y Energías Renovables), acerca de la preparación de carbones activados y estudio de aplicaciones en procesos de adsorción, esta Tesis supone un paso más, al permitir la reutilización de los adsorbentes. A continuación se describen, por bloques, los hitos fundamentales investigados en el trabajo.En primer lugar, se realiza un estudio exhaustivo acerca de la adsorción de la molécula de p-nitrofenol en el carbón activado comercial utilizado (Carsorb 40, CB). El estudio de la influencia del pH permite establecer la participación de diferentes tipos de interacciones (específicas, dispersivas ¿-¿, electrostáticas) en el proceso de adsorción, para definir el mecanismo de adsorción como la combinación de varias interacciones, con una participación mayor del tipo ¿-¿, que llevarían a la molécula a ser adsorbida preferentemente en carbones de naturaleza superficial básica, como el carbón CB. El estudio de adsorción se complementó con la investigación de la cinética correspondiente, mediante experimentos en batch y en columna. De ambos estudios se determinaron, mediante el uso de los modelos adecuados, los parámetros indicativos de la velocidad de las etapas de adsorción, así como del equilibrio. Se estudió la influencia de la concentración inicial, temperatura y pH para los ensayos en batch, y la de la profundidad del lecho, caudal y tamaño de partícula, en las experiencias en columna. Los resultados mostraron en general la adsorción favorable del adsorbato en el carbón objeto de estudio.Una vez conocido el proceso de adsorción del p-nitrofenol, se procedió a la saturación del carbón, para su posterior estudio de regeneración.Las experiencias de regeneración térmica fueron realizadas en tres etapas: termogravimetría, experiencias en un reactor con y sin activación, y experiencias con dos reactores en serie, craqueando, mediante gasificación con vapor, los gases generados. En el estudio termogravimétrico, se analizaron los diferentes sucesos encontrados a lo largo de la temperatura de calentamiento, y se estudió el proceso en cuanto a la cinética y a la energía implicada en cada etapa.Para los carbones regenerados en una etapa, la modificación de las condiciones de calentamiento en atmósfera inerte, permitió definir como óptima la temperatura de 700 ºC. A dicha temperatura, la porosidad de los carbones pudo recuperarse hasta en un 55%. Un aumento de esta variable no mejoró significativamente los resultados. La activación adicional al tratamiento térmico en atmófera inerte mostró ser, a excepción de las experiencias con aire, un tratamiento exitoso para la recuperación de la porosidad; se lograron eficiencias de regeneración de hasta el 95% durante la activación con vapor de agua, sin modificar significativamente la distribución de tamaños de poro de los carbones. Por otra parte, el craqueo de los gases generados durante el tratamiento térmico logró enriquecer el gas obtenido en CO y CO2, y en el caso del uso de vapor de agua, en H2 y CH4, dotando de un mayor interés energético al proceso.Las experiencias de regeneración por oxidación húmeda permitieron dilucidar la influencia de la temperatura y presión de oxígeno en la recuperación de porosidad de los carbones regenerados y en la oxidación de las especies desorbidas en la fase acuosa.De entre todas las experiencias se eligieron la regeneración térmica con vapor de agua en condiciones de temperatura de 850 ºC y 60 minutos, y la regeneración mediante oxidación húmeda a 180 ºC y presión de oxígeno de 12 bar ya que resultaron ser las más interesantes por su relación efectividad/coste. Para ambas experiencia, se realizaron ciclos de adsorción/desorción.Los resultados obtenidos en los ciclos, que se prolongaron hasta un número de 7, mostraron un buen comportamiento, especialmente en el caso de vapor de agua, cuya prolongación mejoró gradualmente las características texturales de los carbones regenerados, llegando a superar el volumen de poros del carbón original.
