Cáscara de cacao modificada químicamente con h2so4 para la recuperación selectiva de cadmio en solucionas acuosas - Cabanilla García, Kevin Steed; Monge Toapanta, Melany Angeline (My University, 2024)
In the present research, an adsorbent material was obtained from cocoa shell, chemically modified with sulfuric acid, with the aim of increasing its adsorption capacity for heavy metals such as cadmium in aqueous solutions. Contamination by heavy metals poses a significant risk to humans, making it important to seek sustainable alternatives to help mitigate this issue. The study consisted of several experimental stages, including the collection and preparation of cocoa shell, drying, grinding, chemical modification with sulfuric acid, determination of the zero charge potential, and characterization of the obtained material using methods such as infrared spectroscopy (FTIR) to identify functional groups and evaluate the regenerability of the material through adsorption-desorption cycles using nitric acid as an eluent. The zero charge potential of the material was determined to be at a pHpzc = 2.23, which allowed for the adsorption process to capture cadmium at higher pH levels. This is crucial for managing aqueous solutions containing cadmium, as above the pHpzc, the surface of the material treated with sulfuric acid favored the adsorption of cationic heavy metals like Cd²⁺. In the adsorption-desorption process, the bioadsorbent showed an adsorption capacity of 0.8444 mg of Cd in the first cycle and 0.7635 mg of Cd in the second cycle. During desorption with HNO₃, 0.7738 and 0.6951 mg of Cd were desorbed for the first and second cycles, respectively. FTIR analysis determined the presence of new functional groups in the CCA, such as carboxylic acids, alkanes, alkenes, and alkyl halides, which were not present in cocoa powder. This can be attributed to the chemical reactions produced by treatment with sulfuric acid, which may have introduced new functional groups, modified existing ones,or eliminated others. The study of sulfuric acid-modified cocoa shell demonstrated a significant capacity to retain cadmium, and its regenerability with nitric acid is highly efficient, allowing it to be reused in multiple cycles. The modification added functional groups that enable the adsorption of Cd²⁺, highlighting the potential of cocoa shell as a sustainable resource for the bioremediation of water contaminated by heavy metals.
En la presente investigación se obtuvo un material adsorbente a partir de la cáscara de cacao, modificado químicamente con ácido sulfúrico, con el objetivo de incrementar su capacidad de adsorción de metales pesados como el cadmio en soluciones acuosas. La contaminación por metales pesados genera un gran riesgo para los seres humanos, lo que hace importante buscar alternativas sostenibles que ayuden a su mitigación. El estudio consistió de varias etapas experimentales, incluyendo la recolección y la preparación de la cáscara de cacao, secado, molienda, la modificación química con ácido sulfúrico, determinación del potencial de carga cero, la caracterización del material obtenido utilizando métodos como la espectroscopia de infrarrojo (FTIR) para identificar los grupos funcionales y evaluar la regenerabilidad del material mediante ciclos adsorción-desorción utilizando ácido nítrico como eluyente. El potencial de carga cero del material se determinó a un pHpzc = 2.23, lo que permitió en el proceso de adsorción, capturar el cadmio a pH superiores, siendo fundamental para el manejo de soluciones acuosas que contienen cadmio, ya que por encima del pHpzc, la superficie del material tratado con ácido sulfúrico favorecía la adsorción de metales pesados catiónicos como Cd+2 El proceso adsorción-desorción, el bioadsorbente mostró una capacidad de adsorción de 0.8444 mg de Cd en el primer ciclo y 0.7635 mg de Cd en el segundo ciclo. Durante la desorción con HNO3, se logró desorber 0.7738 y 0.6951 mg de Cd para el primer y segundo ciclo respectivamente. El análisis FTIR determinó la presencia de nuevos grupos funcionales en la CCA, como ácidos carboxílicos, alcanos, alquenos y haluros de alquilo, que no estaban en la harina de cacao. Esto se puede atribuir a las reacciones químicas que fueron producidas por el tratamiento con ácido sulfúrico, que pudo haber introducido nuevos grupos funcionales, modificarlos, o eliminar otros existentes. El estudio de la cascara de cacao modificada con ácido sulfúrico demostró una gran capacidad significativa para retener cadmio y su regenerabilidad con ácido nítrico es muy eficiente, pudiendo ser reutilizada en múltiples ciclos. La modificación añadió grupos funcionales que permiten la adsorción de Cd+2 , esto resalta el potencial que tiene la cascara de cacao como un recurso sostenible para la biorremediación de aguas contaminadas por metales pesados.
Keywords: CCA; FTIR; ADSORCION; CADMIO