Estudio de modificación química y física de biomasa (citrus sinensis y musa paradisiaca) para la adsorción de metales pesados en solución

Resumen

Se estudia el efecto de las modificaciones a carbón activado y recubrimiento con quitosano de biomasa lignocelulósica obtenida de cáscaras de plátano y naranja, para la adsorción de Cr (VI). La caracterización de los grupos funcionales en las biomasas aptos para la adsorción se verificó mediante un análisis elemental (CHON) y espectroscopia de infrarrojo (IR), mientras que para los carbones activados se determinó su área superficial por medio de un análisis BET. El contenido de Cr (VI) en solución se midió mediante espectrofotometría UV-vis, usando el método de la difenilcarbazida. Los resultados mostraron una remoción de los iones de Cr (VI) de 66,6 y 93 ppm para las cáscaras de naranja y plátano respectivamente, los carbones activados removieron 85 y 95 ppm, mientras que las biomasas modificadas con quitosano presentaron una adsorción 61,24 y 88,2 ppm. Se observa que la cinética de adsorción fue mejor descrita por la ecuación de Pseudo Segundo Orden, y el efecto de competitividad bimetálica se vio afectada de mayor forma por iones de níquel, y en menor proporción por iones de plomo.

Palabras clave:

Adsorción

biomasa lignocelulósica

carbón activado

cromo hexavalente

quitosano

Adsorption

lignocellulosic biomass

activated carbon

hexavalent chromium

chitosan

Citas

 Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). (2012). Toxicological profile for Chromium. Atlanta, GA: U.S. Recuperado de http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp.asp?id=62&tid=17

 Al-Othman, Z.A., Ali, R. y Naushad, M. (2012). Hexavalent chromium removal from aqueous medium by activated carbon prepared from peanut shell: Adsorption kinetics, equilibrium and thermodynamic studies. Chemical Engineering Journal, 184(1), 238-247.

 Anandkumara, J. y Mandal, B. (2011). Adsorption of chromium(VI) and Rhodamine B by surface modified tannery waste: Kinetic, mechanistic and thermodynamic studies. Journal of Hazardous Materials, 186, 1088-1096.

 Anwar, J., Shafique, U., Zaman, W., Salman, M., Dar, A. y Anwar, S. (2010). Removal of Pb(II) and Cd(II) from water by adsorption on peels of banana. Bioresource Technology, 101, 1752-1755.

 Aydin, A. y Aksoy, N. (2009). Adsorption of chromium on chitosan: Optimization, kinetics and thermodynamics. Chemical Engineering Journal, 151, 188-194.

 Balasubramanian, S. y Pugalenthi, V. (1999). Determination of total chromium in tannery waste water by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry, flame atomic absorption spectrometry and UV– visible spectrophotometric methods. Talanta, 50, 457-467.

 Céspedes, N., Valencia, J. y Díaz, J. (2007). Remoción de cromo VI de soluciones acuosas por adsorción sobre carbones activados modificados. Rev. Colomb. Quim., 36(3).

 Dotto, G.L. y Pinto, L.A.A. (2011). Adsorption of food dyes onto chitosan: Optimization process and kinetic. Carbohydrate Polymers, 84(11), 231- 238.

 Elangovan, R., Philip, L. y Chandraraj, K. (2008). Biosorption of hexavalent and trivalent chromium by palm flower (Borassus aethiopum). Chem. Eng. J., 141, 99-111.

 Feng, N., Guo, X. y Liang, S. (2009). Adsorption study of copper(II) by chemically modified orange peel. Journal of Hazardous Materials, 164 (2- 3), 1286-1292.

 Ghosh, P.K. (2009). Hexavalent chromium [Cr(VI)] removal by acid modified waste activated carbons. Journal of Hazardous Materials, 171(1- 3), 116-122.

 Giraldo L., García, V. y Moreno, J. (2008). Caracterización superficial en fase gas y líquida de carbones activados. Revista Universidad de los Andes, 27, 7-16.

 Giri, A.K., Patel, R. y Mandal, S. (2012). Removal of Cr(VI) from aqueous solution by Eichhorniacrassipes root biomass-derived activated carbon. Chemical Engineering Journal, 185-186, 71-81.

 Guzmán, M. (2007). Contaminación de suelos y aguas. Ed. Universidad de Sevilla, Vol 74, 68-70.

 Hu, M., Zhang, S., Pan, B., Zhang, W., Lv, L. y Zhang, Q. (2012). Heavy metal removal from water/wastewater by nanosized metal oxides: A review. Journal of Hazardous Materials, 211-212, 317-331.

 Jinhui, P., Kunbin, Y. y Hongying, X. (2010). Preparation of high surface area activated carbon from coconut shells using microwave heating. Bioresource Technology, 101(15), 6163-6169.

 Kousalya, G.N. y Rajiv, G. (2010). Sorption of chromium(VI) using modified forms of chitosan beads. International Journal of Biological Macromolecules, 47, 308-315.

 Lazo, J., Navarro, A., Sun-Kou, M.R. y Llanos, B. (2008). Síntesis y caracterización de arcillas organofílicas y su aplicación como adsorbentes del fenol. Rev Soc Quím Perú, 74(1), 3-19.

 Liang, S., Guo, X. y Tian, Q. (2011). Adsorption of Pb(II) and Zn(II) from aqueous solutions by sulfured orange peel. Desalination, 275(1–3), 212- 216.

 Lo, S.F., Wang, S.Y., Tsai, M.J. y Lin, L.D. (2012). Adsorption capacity and removal efficiency of heavy metal ions by Moso and Ma bamboo activated carbons. Chemical Engineering Research and Design, 90(9), 1397-1406.

 Lu, D., Cao, Q., Li, X., Cao, X., Luo, F. y Shao, W. (2009). Kinetics and equilibrium of Cu(II) adsorption onto chemically modified orange peel cellulose biosorbents. Hydrometallurgy, 95(1–2), 145-152.

 Lugo-Lugo, V., Barrera-Díaz, C., Ureña-Núñez, F., Bilyeud, B. y LinaresHernández, I. (2012). Biosorption of Cr(III) and Fe(III) in single and binary systems onto pretreated orange peel. Journal of Environmental Management, 112, 120-127.

 Medina C. (2010). Evaluación de las tecnologías de tratamiento de aguas subterráneas contaminadas con cromo. Recuperado de http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3153/1/54347-1.pdf

 Miretzky, P. y Fernández, A. (2010). Cr(VI) and Cr(III) removal from aqueous solution by raw and modified lignocellulosic materials: A review. Journal of Hazardous Materials, 180, 1-19.

 Nüket, V., Dinçer, A., Becerik, S., Aydemir, T. y Çelik, A. (2012). Comparative adsorption of Ni(II) and Cd(II) ions on epichlorohydrin crosslinked chitosan–clay composite beads in aqueous solution. Chemical Engineering Journal, 197, 379-386.

 Pinzón, M.L. y Vera, L.E. (2009). Kinetc modeling biosorption of Cr(III) using orange shell. Dyna, 76(160), 95-106.

 Ramachandra, T., Ahalya, N. y Kanamadi, R. (2006). Biosorption: Techniques and Mechanisms. CES Technical Report 110.

 Saha, P., Chowdhury, S., Gupta, S. y Kumar, I. (2010). Insight into adsorption equilibrium, kinetics and thermodynamics of Malachite Green onto clayey soil of Indian origin. Chemical Engineering Journal, 165(3), 874-882.

 Shen, H., Pan, S., Zhang, Y., Huang, X. y Gong, H. (2012). A new insight on the adsorption mechanism of amino-functionalized nano-Fe3O4 magnetic polymers in Cu(II), Cr(VI) co-existing water system. Chemical Engineering Journal, 183, 180-191.

 Wan, W.S., Fatinathan, S. y Yosop, N.A. (2011). Isotherm and kinetic studies on the adsorption of humic acid onto chitosan-H2SO4 beads. Desalination, 272(1–3), 293-300.

 Wan, W.S., Teonga, L.C. y Hanafiah, M.A.K.M. (2011). Adsorption of dyes and heavy metal ions by chitosan composites: A review. Carbohydrate Polymers, 83(4), 1446-1456.

 Yang, R. (2003). Adsorbents: Fundamentals and Applications. Canada: Ed. John Wiley & Sons, Inc. Cap. 5.

 Yang, Y., Chen, F., Zhang, L., Liu, J., Wu, S. y Kang, M. (2012). Comprehensive assessment of heavy metal contamination in sediment of the Pearl River Estuary and adjacent shelf. Marine Pollution Bulletin, 64(9), 1947-1955.

 Zeng, Z., Zhang, Y., Zhao, W. y Zhang, J. (2011). Role of complexing ligands in trivalent chromium electrodeposition. Surface and Coatings Technology, 205(20), 4771-4775.

 Zhou, L., Liu, J. y Liu, Z. (2009). Adsorption of platinum(IV) and palladium(II) from aqueous solution by thiourea-modified chitosan microspheres. Journal of Hazardous Materials, 172, 439-446.