Síntesis de fibras de celulosa aplicados a la remoción de plomo en soluciones acuosas. - Lazo Chica, Dennis Brigitte; Ulloa Gonzáles, Angie Lilibeth (My University, 2024)
Lead contamination in aquatic systems is an environmental problem due to its toxicity and bioaccumulation and the quest to reduce contamination through the utilization of lignocellulosic wastes has begun to gain importance. This research is based on the development of cellulose fibers obtained from banana rachis (an agricultural residue of the banana industry, and the modification of cellulose fibers with citric acid as adsorbent materials for lead. The process of obtaining the fibers was based on peeled, washed, ground, sieved, bleaching, acid hydrolysis and freeze-drying and for the modification citric acid was added in a 3:1 ratio. To characterize the fibers, physical and instrumental test were performed such as: pointe of zero charge (PZC), swelling capacity (SR%), water retention (WR%), X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and pH study to determine the optimum pH for adsorption and its adsorption capacity. The characterization of FC and FC-CA revealed that pH above 2.58 and 3.53 will adsorb lead cations, the water retention capacity of FC was 80% in the first 10 minutes, by the crystallinity index it was observed that FC-CA obtained 60%, which means, that this material is more crystalline, by SEM it was observed smaller diameters in FC-CA due to its more rigid structure, in the FTIR spectra of FC revealed common functional groups in cellulose such as hydroxyl, carboxyl, methyl, C-O-C groups and β- glycosidic bonds, while FC-CA a more pronounced peak was observed at 1735.24 cm-1 confirming a modification with citric acid. The pH study revealed that optimum pH for lead adsorption for both adsorbents materials was 4, presenting an adsorption capacity of 25.73 mg/g for FC and 12.79 mg/g for FC-CA, with a removal percentage of 52% and 26%, respectively. These materials developed from the use of agro-industrial waste such as banana rachis, made it possible to obtain bioadsorbente materials for the removal of lead in aqueous solutions, being a sustainable option for wastewater to the circular economy.
La contaminación por plomo en los sistemas acuáticos es un problema ambiental, debido a su toxicidad y bioacumulación, por lo tanto, la búsqueda para reducir la contaminación ambiental mediante el aprovechamiento de residuos lignocelulósicos ha comenzado a tomar importancia. La presente investigación se basa en el desarrollo de fibras de celulosa (FC) obtenidos del raquis de banano (un residuo agrícola de la industria bananera), y su modificación con ácido cítrico (FC-CA) para obtener materiales adsorbentes en la recuperación de plomo. El proceso de obtención de las FC se basó en el pelado, lavado, troceado, molido, tamizado, blanqueo, hidrólisis ácida y liofilización, y para la síntesis del material FC-CA se agregó ácido cítrico en una relación 3:1. Para caracterizar las fibras se emplearon técnicas analíticas e instrumentales como: el punto de carga cero (pHpzc), la capacidad de hinchamiento (%SR), la retención de agua (WR), difracción de rayos X (XRD), microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR); así mismo, se realizó un estudio de pH para establecer el medio óptimo de adsorción empleando plomo. La caracterización de las FC y FC-CA reveló que a partir de pH superiores 2.58 y 3.53 adsorberá los cationes plomo, la capacidad de retención de agua en las FC fue un 80% en los primeros 10 horas, mediante SEM se observó diámetros más pequeños en las FC-CA debido a su estructura más rígida, mediante el índice de cristalinidad se observó que las FC-CA obtuvieron un 60% lo que quiere decir que este material es más cristalino, en los espectros FTIR de las FC reveló grupos funcionales comunes en la celulosa como grupos hidroxilos, carboxilos, metilos, C-O-C y enlaces β glucosídicos, mientras que las FC-CA se observó un pico más pronunciado en 1735.24 cm-1 lo que confirma una modificación con ácido cítrico. En el estudio de pH reveló que el pH óptimo para la adsorción de plomo para ambos materiales adsorbentes fue de 4, presentando una capacidad de adsorción de 25.73 mg/g en las FC y 12.79 mg/g en las FC-CA, con un porcentaje de remoción de 52% y 26%, respectivamente. Estos materiales desarrollados a partir del aprovechamiento de residuos agroindustriales como el raquis de banano, permitió obtener materiales bioadsorbentes para la remoción de plomo en soluciones acuosas, siendo una opción sostenible para los tratamientos de aguas residuales, contribuyendo de esta manera a la economía circular-
Keywords: FIBRAS DE CELULOSA; FIBRAS DE CELULOSA MODIFICADAS CON ÁCIDO CÍTRICO; CARACTERIZACIÓN; ADSORCIÓN