Estudio de adsorción de plomo utilizando quitosano modificado con hierro. - Arias Dutan, Paola Lisseth; Márquez Murillo, Geomar Reinaldo (Machala : Universidad Técnica de Machala, 2017)
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).
The lead is a great polluting agent for environment, for this, the necessity to look for treatments that help to resist the lead concentrations was taken, avoiding to cause diseases to the alive beings that inhabit it. The process that we used is the adsorption through a bio polymer called chitosan, obtained from shrimp exoskeleton whose properties help us to turn and modify them in pearls of nanoparticles and come to the aid of increasing the percentage of adsorption of metallic ions of the lead. In addition, this technique has low cost, very efficient and friendly-environment advantages, the bio polymer is used in many industries like agriculture, pharmaceutics, nourishing and in the cosmetic elaboration like lipsticks. The objective of this project of investigation was to adsorb lead through chitosan pearls-modified with iron (ChiFer (III)), determining its capacity and speed of adsorption. It was used bio polymer donated by the Grupo de Técnicas de Separación y Tratamientos de Residuos Industriales (SETRI) of the Universidad Politécnica de Cataluña. In order to make the adsorption study and determine the field in where a greater percentage of lead adsorption takes place, firstly, it was come to make an analysis of pH, with lead solutions at a concentration of 50 ppm at different pH (2-3-4-5-6) for a period of 48 hours at 200 rpm by adding 20 mg chifer chitosan (III). It should be noted that in solutions containing acidic pH level, will occur the protonation of the chelating groups of the adsorbent, and in the alkaline medium occurs the precipitation of metals, when the pH level was determined, the construction of the curves of isotherms and kinetics would have been proceeded. For the adjustments of the experimental data of the equilibrium isotherms, it was bibliographically reviewed that there are mathematical models such as Langmuir and Freundlich, and for the kinetic data, It was adjusted to the pseudo first and second order models, determining which is the dominant system. Adsorption capacities of lead by chitosan ChiFer (III) at pH 5 gave 90% adsorption of lead. Study experiments were performed with pH solutions from pH 1 to pH 6; after 24 hours it was observed that in the samples of pH 1, 2, 3 and 6 the chitosan pearls were solubilized, becoming yellowish by the presence of iron. Adsorption occurred at pH 4, 5 and 6. The result of the pH study was adjusted to pH 5 resulting 90% adsorption of lead. The study of isotherms results indicated that the adsorption capacity of lead applying chitosan pearls- modified with iron is 85.6 mg g-1 giving experimental data, and the experimental data were adjusted to the Langmuir and Freundlich adsorption models. These adjustments were evaluated using the correlation coefficient, linear adjustments indicate that the experimental data correlate better with the Langmuir model, with R2 = 0.985. The kinetic experimental data were fitted to the mathematical model of pseudo second order, as can be observed in figure 8, with a high correlation coefficient (R2 of 0.998).
Keywords: QUITOSANO CHIFER(III); ADSORCIÓN; PROTONACIÓN; CORRELACION; NANOPARTICULAS