Adsorción de iones K+ sobre nanotubos de carbono de pared múltiple: efecto de la temperatura y la nucleación de hielo.

Abstract

Este trabajo evalúa el proceso de adsorción termodinámica de hidróxido de potasio (KOH) sobre nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) a 4ºC y 20ºC, analizando el impacto de la nucleación previa de hielo en el rendimiento del sistema. Se determinaron las concentraciones de equilibrio mediante mediciones de conductividad específica, comparando tratamientos con nucleación previa de la matriz (N-4ºC y N-20ºC) frente a tratamientos directos sin nucleación previa (4ºC y 20ºC). Los resultados experimentales demuestran que el incremento de la temperatura de 4ºC a 20ºC favorece notablemente el proceso adsorbente, aumentando el porcentaje de remoción de KOH desde un rango de 7.88% - 40.92% 4ºC hasta un 43.07% - 57.09% a 20ºC, alcanzando capacidades de adsorción en el equilibrio (q_e) superiores a los 231,280 mg/g. Asimismo, la incorporación del tratamiento de nucleación de hielo mejoró la eficiencia de captura del catión potasio en ambas temperaturas, registrándose las mayores tasas de adsorción en los sets nucleados (40.92% a 4ºC y 57.09% a 20ºC). El análisis de ajuste isotérmico reveló un cambio en el comportamiento termodinámico según la temperatura: a bajas temperaturas (4ºC) predomina el modelo de Freundlich, indicando una adsorción en multicapas heterogéneas; mientras que a 20ºC predomina marcadamente el modelo de Langmuir, sugiriendo una transición hacia una retención homogénea en monocapa. En conclusión, la sinergia entre la inducción de nucleación de hielo y la temperatura de 20ºC optimiza significativamente la accesibilidad superficial de los MWCNT y la eficiencia global de adsorción de KOH en fase acuosa.

Keywords: Adsorción de potasio; MWCNT; Nucleación de hielo