Revista Científica Multidisciplinaria Arbitrada YACHASUN. Volumen 8, Número 14 (Ed. ene jun. 2024) ISSN: 2697-3456  
Determinación de las propiedades fisicoquímicas de carbones activados obtenidos de cascarilla de arroz.  
DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE  
CARBONES ACTIVADOS OBTENIDOS DE CASCARILLA DE ARROZ  
DETERMINATION OF THE PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF  
ACTIVATED CARBONS OBTAINED FROM RICE HUSK  
1
1
Peña-Murillo Sandra Emperatriz ; Zambrano-Nevarez Eddie Manuel *; Rosero-Rojas  
2
2
2
Jaime Amado ; Novillo-Celleri Johnny Enrique ; Cedeño-Loja Pedro Darío ;  
Cárdenas-Briones Denis Kevin 2  
1
Universidad de Guayaquil. Ciudadela Universitaria Av. Delta S/N y Av. Kennedy. Guayaquil,  
Guayas, Ecuador.  
2
Universidad Técnica Estatal de Quevedo. Av. Quito Km 1 ½ vía Santo Domingo. Quevedo,  
Los Ríos, Ecuador.  
*Correo: eddie.zambranon@ug.edu.ec  
Resumen  
El presente trabajo tuvo como objetivo determinar las propiedades fisicoquímicas de tres  
variedades de carbones activados obtenidos a partir de cascarilla de arroz. La variable  
independiente se definió como el método de activación aplicado al carbón activado, que incluyó  
tres modalidades: la activación con ácido fosfórico (CAAF), la activación física (CAF) y la  
activación con ácido cítrico (CAAC). Las variables respuesta fueron rendimiento (%) y adsorción  
de naranja de metilo (mol/g). Cada experimento se llevó a cabo en cuatro ocasiones, sacando  
sus medias estadísticas. Los resultados validaron que el tipo de activación aplicado al carbón  
varía las variables dependientes, el tratamiento con CAAC evidenció los mejores valores en  
rendimiento (41,6 %) y el de CAAF para la adsorción de naranja de metilo (4x10- mol/g). Se  
concluye que el CAAF y CAAC representan la variedad de carbón activado con un mayor  
potencial en términos de aplicaciones de adsorción.  
4
Palabras claves: carbón activado, adsorción, tratamiento de agua.  
Abstract  
This study aimed to determine the physicochemical properties of three varieties of activated  
carbons obtained from rice husks. The independent variable was defined as the activation method  
applied to the activated carbon, which included three modalities: activation with phosphoric acid,  
physical activation, and activation with citric acid. The dependent variables were yield (%) and  
methylene orange adsorption (mol/g). Each experiment was conducted four times, and their  
statistical means were calculated. The results confirmed that the type of activation applied to the  
activated carbon affects the dependent variables. The treatment with activated carbon with citric  
acid demonstrated the best values in terms of yield (41,6 %), and activated carbon with  
phosphoric acid was the most effective for methylene orange adsorption (4x10- mol/g). It was  
concluded that activated carbon with phosphoric acid and citric acid, represent varieties of  
activated carbon with greater potential for adsorption applications.  
4
Keywords: activated carbon, adsorption, water treatment.  
Información del manuscrito:  
Fecha de recepción: 22 de septiembre de 2023.  
Fecha de aceptación: 10 de noviembre de 2023.  
Fecha de publicación: 10 de enero de 2024.  
1
17  
Peña-Murillo et al. (2024)  
poros internos. La mayoría de los  
carbones activados comerciales  
1
. Introducción  
La producción de arroz es una de las  
tienen un área que oscila entre 500 y  
actividades  
significativas en Ecuador (MAGAP,  
020), su elevada producción  
agrícolas  
más  
2
1
500 m /g (Sevilla, 2011).  
Conforme a la investigación de  
López et al. (2020), el carbón  
activado, gracias a su estructura  
2
ocasiona desechos en masivas  
cantidades como es el caso de su  
principal subproducto (cascarilla de  
arroz) (Naveda et al., 2019), dado  
que el 20% del peso del grano  
consiste en desechos (Tobar y  
Quijije, 2017).  
porosa  
interna  
altamente  
desarrollada, posee la habilidad de  
adsorber olores y gases nocivos, lo  
que también contribuye a su eficacia  
en eliminar sabores, colores,  
sustancias  
contaminantes  
y
Se  
han  
presentado  
diversas  
compuestos orgánicos.  
alternativas para aprovechar la  
cascarilla de arroz como fuente de  
biocombustible (Altamirano, 2021;  
El carbón activado obtenido de la  
cascarilla de arroz encuentra una  
amplia gama de aplicaciones, como  
para la purificación de agua  
contaminada (Anchatuña et al.,  
Bastidas  
y
Vera, 2020). Un  
reemplazo parcial del cemento en la  
mezcla de concreto (Castro et al.,  
2
019), tanto como adsorbente y  
2
021) y la transformación en carbón  
catalizador, en la eliminación de  
olores y sabores indeseados, así  
como la extracción de diversos  
activado son sus principales  
aplicaciones (Mejia, 2018).  
A partir de la cascarilla de arroz, es  
posible obtener dos productos:  
carbón activado y sílice, gracias a su  
notoria porosidad y gran área  
superficial (Quijano, 2013). El carbón  
activado se deriva del carbón amorfo  
que se ha sometido a un proceso de  
activación con el propósito de  
aumentar su área superficial hasta  
contaminantes  
orgánicos  
e
inorgánicos disueltos en líquidos o  
gases, en el proceso de blanqueo de  
aceites comestibles (Prada y Cortés,  
2
010) y también se emplea en la  
industria como un agente de  
adsorción para procesos de  
recuperación, purificación,  
separación y como soporte en  
3
00 veces gracias a la creación de  
1
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Revista Científica Multidisciplinaria Arbitrada YACHASUN. Volumen 8, Número 14 (Ed. ene jun. 2024) ISSN: 2697-3456  
Determinación de las propiedades fisicoquímicas de carbones activados obtenidos de cascarilla de arroz.  
columnas  
de  
cromatografía  
Jaguas del cantón Rocafuerte  
provincia de Manabí de la República  
del Ecuador.  
(Quijano, 2013).  
En consecuencia de lo mencionado,  
el propósito de este estudio fue  
evaluar diversas variedades de  
carbones activados derivados de  
cascarilla de arroz y activados  
mediante métodos tanto físicos  
como químicos, como una opción  
para la adsorción de contaminantes  
acuosos.  
Los análisis metodológicos se  
efectuaron en un laboratorio de  
química.  
La variable independiente del  
estudio, fue el tipo de activación del  
carbón activado con tres niveles.  
Todos los tratamientos fueron  
ejecutados en cuatro repeticiones,  
2
. Metodología  
obteniéndose  
12  
unidades  
experimentales, que se muestran en  
la tabla 1.  
La cascarilla de arroz de la variedad  
INIAP-11 se obtuvo del sitio Las  
Tabla 1. Tratamientos del estudio  
Tratamiento  
T1  
Factor  
Carbón mediante activación con Ácido fosfórico (CAAF)  
T2  
T3  
Carbón mediante activación con Ácido cítrico (CAAC)  
Carbón mediante activación física (CAF)  
Las variables respuesta fueron  
rendimiento (%) y adsorción de  
naranja de metilo (mol/L). Cada  
unidad experimental partió con 25 g  
de cascarilla de arroz para la  
obtención de carbón activado.  
2.1. Síntesis de los carbones  
activados  
Se seleccionaron al azar  
5
kilogramos de cascarilla de arroz de  
la variedad INIAP-11, la cual estaba  
en la fase de pilado avanzada.  
Luego, se trasladaron  
instalaciones del laboratorio.  
a
las  
1
19  
Peña-Murillo et al. (2024)  
El proceso inicial de preparación  
para la activación comenzó con la  
deshidratación de 500 gramos de  
cascarilla de arroz en un horno  
KOTTERMANN D3165 Hänigsen  
que  
alcanzó  
la  
temperatura  
ambiente. Finalmente, el material  
resultante se lavó con agua destilada  
hasta que su pH llegó a ser neutro.  
Para la activación química, se  
comenzó con la utilización de 25  
gramos de cascarilla de arroz y se  
los mezcló con 50 ml de una solución  
de ácido fosfórico (40 %) en un  
mortero de 100 mm durante un  
período de 24 horas, para su  
posterior secado en un horno  
KOTTERMANN a una temperatura  
de 150 °C por dos horas. A  
continuación, se sometieron a una  
temperatura de 400°C en un horno  
de mufla TERMOLYNE durante otras  
(
220 voltios, 925 vatios) a una  
temperatura de 105 °C durante una  
hora, esto se llevó a cabo en un  
recipiente de porcelana con el  
objetivo de eliminar la mayor  
cantidad posible de humedad de la  
muestra. A continuación, se redujo el  
tamaño  
aproximadamente 1-2 mm (malla 10-  
8 mesh) al pasar por un tamiz  
FISHER SCIENTIFIC COMPANY  
ASTM E-11).  
del  
material  
a
1
(
Para llevar a cabo el proceso de  
activación física, se tomó una  
muestra de 25 gramos y se colocó en  
un mortero de 100 mm, luego, se  
humedeció con agua destilada y se  
dos  
horas  
para  
lograr  
la  
carbonización, después, se enfriaron  
en una mufla durante 24 horas.  
Luego, se lavaron con agua  
destilada caliente hasta que el pH  
alcanzó un valor neutro, y el material  
resultante se secó a 105 °C por el  
lapso de 24 horas. Este mismo  
proceso se repitió para la activación  
con ácido cítrico (Hidalgo y Rivera,  
2017).  
hirvió  
hasta  
alcanzar  
una  
conductividad de 0,5 microsiemens  
por centímetro. Posteriormente, se  
trasladó a un horno de mufla  
TERMOLYNE. FB1315M, el cual  
tiene un rango de temperatura que  
va desde 25 hasta 1125 °C, y se  
mantuvo a una temperatura de 400  
Una vez obtenidas las tres variantes,  
es decir, el carbón activado con  
ácido fosfórico, el carbón activado  
físicamente y el carbón activado con  
ácido cítrico, se procedió a llevar a  
°
C durante dos horas. Después de  
este proceso, el material se enfrió en  
una mufla durante 24 horas hasta  
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Revista Científica Multidisciplinaria Arbitrada YACHASUN. Volumen 8, Número 14 (Ed. ene jun. 2024) ISSN: 2697-3456  
Determinación de las propiedades fisicoquímicas de carbones activados obtenidos de cascarilla de arroz.  
cabo su caracterización, la cual se  
describirá a continuación.  
destilada en un matraz volumétrico  
de un litro.  
2
.2. Rendimiento  
Se tomó un tubo de ensayo que  
contenía 10 mL de la solución  
estándar y se le añadieron 200 mg  
de carbón activado previamente  
deshidratado, luego se llevó a cabo  
un proceso de adsorción en el cual  
se tomaron lecturas en intervalos de  
tiempo de 2, 10, 20, 30, 45 y 60  
minutos. Una vez concluido el  
proceso de adsorción, se filtró la  
solución y se efectuaron lecturas de  
Se calculó utilizando la ecuación 1,  
que se basa en la proporción entre la  
cantidad de carbón generado y el  
peso inicial de la cascarilla de arroz  
después de haber sido deshidratada.  
푝푒푠표 푑푒푙 푐푎푟푏ó푛 푎푐푡푖푣푎푑표  
) 푥 100 (Ec. 1)  
푝푒푠표 푑푒 푙푎 푐푎푠푐푎푟푖푙푙푎 푠푒푐푎  
%
푅 = (  
2
.3. Adsorción de naranja de  
metilo  
absorbancia  
en  
un  
Se elaboró una solución de  
referencia utilizando anaranjado de  
metilo con una concentración de 3,0  
espectrofotómetro UV-visible de la  
marca HACH DR/2000 a una  
longitud de onda de 465 nm. A partir  
de estos datos, se determinó la  
concentración utilizando una curva  
estándar.  
-5  
x 10 mol/L. Este proceso comenzó  
con la creación de una solución  
-3  
madre de 1,0 x 10 mol/L, la cual se  
obtuvo disolviendo 0,327345 gramos  
de anaranjado de metilo (cuyo peso  
molecular es de 327,34 gramos/mol)  
en 1000 mL de agua destilada.  
Luego, se tomó una porción de 30  
mL de esta solución madre y se  
completó el volumen con agua  
Con antelación, se llevó a cabo la  
construcción de una curva de  
calibración estándar en la que se  
compararon  
absorbancia  
los  
valores  
con  
de  
las  
concentraciones conocidas (Figura  
).  
1
1
21  
Peña-Murillo et al. (2024)  
-
5
Figura 1. Curva estándar de calibrado naranja de metilo 3x10 mol  
anaranjado de metilo adsorbidas por  
La cantidad de anaranjado de metilo  
adsorbido se determina por la  
ecuación 2.  
cada gramo de carbón activado, y se  
basó en el método descrito por  
Lehner (2010).  
ꢇ퐶푆−퐶퐹ꢈꢉ5  
푚ꢀꢁ/푔 ꢂꢃꢄꢅóꢆ =  
(Ec. 2)  
ꢊꢋꢋ  
3
. Resultados y discusión  
Donde:  
Como se puede observar en la tabla  
, los datos revelan que los  
2
CS= concentración molar de la  
solución estándar.  
rendimientos fueron del 32,8% para  
el CAAF, del 41,6% para el CAAC y  
del 25,8% para el CAF. Es  
importante resaltar que el mejor  
rendimiento se obtuvo con el CAAC.  
CF= concentración molar del filtrado.  
El resultado se expresa en términos  
de la cantidad de moles de  
Tabla 2. Rendimiento y capacidad de adsorción de los carbones activados  
Adsorción de naranja de metilo (mol/g)  
Rendimiento (%)  
Tratamiento  
T1-CAAF  
T2-CAAC  
T3-CAF  
32,8  
41,6  
25,8  
4x10-4  
6,4x10-5  
9,1x10-5  
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Revista Científica Multidisciplinaria Arbitrada YACHASUN. Volumen 8, Número 14 (Ed. ene jun. 2024) ISSN: 2697-3456  
Determinación de las propiedades fisicoquímicas de carbones activados obtenidos de cascarilla de arroz.  
adsorción de anaranjado de metilo  
La figura 2 y la tabla 2 proporcionan  
una representación más clara de la  
capacidad de adsorción de los tres  
tipos de carbón a lo largo del tiempo.  
permiten hacer una estimación de  
qué tipo de carbón podría ser más  
eficiente en la eliminación de  
carotenos, lo que tiene un impacto  
directo en el proceso de adsorción y  
distingue un tipo de carbón activado  
de otro.  
El CAAF mostró el mejor desempeño  
con una concentración de 4x10-4  
mol/g, seguido por el CAF con  
-5  
-
9
,1x10 mol/g y el CAAC con 6,4x10  
5
mol/g. Estos resultados de  
4,50E-04  
4,00E-04  
3,50E-04  
3,00E-04  
2,50E-04  
2,00E-04  
1,50E-04  
1,00E-04  
5,00E-05  
CAAF  
CAF  
CAAC  
0
,00E+00  
0
10  
20  
30  
40  
50  
60  
Tiempo de contacto (min)  
Figura 2. Curva de adsorción de naranja de metilo de los carbones activados con respecto al  
tiempo  
influenciadas por el proceso de  
3
.1. Discusión  
activación, esto implica que cambios  
en los parámetros del proceso de  
activación, como la concentración de  
ácido o el tiempo de activación,  
afectan directamente el rendimiento  
La operación de lavado, filtración y  
secado de los carbones puede  
resultar en la pérdida de material, lo  
que se refleja en un mejor desarrollo  
experimental en el caso de CAAC y  
CAAF (Díaz et al., 2023). Además,  
las propiedades del carbón activado  
y
otros parámetros posteriores  
(Palacios y Vera, 2021).  
están  
significativamente  
1
23