Estudio de adsorción de plomo utilizando quitosano modificado con hierro.

Abstract

El plomo es un gran contaminante para el medio ambiente, para ello se llevó a la necesidad de buscar tratamientos que ayuden a contrarrestar las concentraciones de plomo, evitando a que causen enfermedades a los seres vivos que habitan. El proceso que utilizamos es la adsorción mediante un bio polímero llamado quitosano, obtenido a partir de los exoesqueletos del camarón cuyas propiedades nos ayudan a convertirlos y modificarlos en perlas o nanopartículas que nos ayudan aumentando el porcentaje de adsorción de los iones metálicos del plomo. Además, esta técnica tiene ventajas que son de bajo costo, muy eficientes y amigables con el medio ambiente, el biopolímero es utilizado en muchas industrias como la agricultura, farmacéutica, alimentaria y en la elaboración de cosméticos como labiales. El objetivo de este proyecto de investigación fue adsorber plomo mediante las perlas de quitosano modificado con hierro (ChiFer (III)), determinando su capacidad y velocidad de adsorción. El biopolímero que se utilizo fue donado por el Grupo de Técnicas de Separación y Tratamientos de Residuos Industriales (SETRI) de la Universidad Politécnica de Cataluña. Para realizar el estudio de adsorción y determinar el medio en donde se produce un porcentaje mayor de adsorción de plomo, primeramente, se procedió a realizar un análisis de pH, con soluciones de plomo con una concentración de 50 ppm a distintos pH (2-3-4-5-6) por un tiempo de 48 horas a 200 rpm agregando 20 mg de quitosano Chifer (III). Cabe destacar que las soluciones que contengan pH ácidos ocurrirá la protonación de los grupos quelantes del adsorbente y en medio alcalino ocurre la precipitación de metales, determinado el pH se procedió a la construcción de las curvas de isotermas y cinética. Para los ajustes de los datos experimentales de los isotermas de equilibrio se revisó bibliográficamente que existen modelos matemáticos como el de Langmuir y el Freundlich, y para los datos de cinética se ajustó a los modelos de pseudo de primer y segundo orden, determinando cual es el dominante del sistema. Las capacidades de adsorción de plomo mediante el quitosano ChiFer(III) a un pH 5 se dio el 90 % de adsorción de plomo. Los experimentos del estudio del pH se realizaron con soluciones desde pH 1 hasta pH 6; transcurridas 24 horas se pudo observar que en las muestras de pH 1, 2, 3 y 6 se solubilizaron las perlas que quitosano, tornándose color amarillento por la presencia del hierro. La adsorción se produjo a pH 4, 5 y 6. El resultado del estudio del pH se ajustó a pH 5 dando un 90% de adsorción de plomo. En el estudio de isotermas los resultados indicaron que la capacidad de adsorción de plomo aplicando perlas de quitosano modificado con hierro es 85,6 mg g-1 dándose los datos experimentales se ajustaron a los modelos de adsorción de Langmuir y Freundlich, dichos ajustes fueron evaluados mediante el coeficiente de correlación, los ajustes lineales nos indican que los datos experimentales correlacionan mejor con el modelo de Langmuir, con R2= 0,985. Los datos experimentales de cinética se ajustaron al modelo matemático de pseudo segundo orden, tal como se puede observar en la figura 8, con un coeficiente de correlación alto (R2 de 0,998).