Desarrollo de hidrogeles a base de quitosano y celulosa para la recuperación de oro en soluciones acuosas.

Llivipuma Zhuzhingo, Ginger Tatiana; Montaño Pucha, Jinsop Stalin

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Desarrollo de hidrogeles a base de quitosano y celulosa para la recuperación de oro en soluciones acuosas.

Llivipuma Zhuzhingo, Ginger Tatiana; Montaño Pucha, Jinsop Stalin

URI: http://repositorio.utmachala.edu.ec/handle/48000/25139

Fecha: 2025

Resumen:

Gold is a strategic resource for Ecuador, the extraction of which has contributed significantly to the country's economic development. However, traditional beneficiation processes have limitations in recovery efficiency, leading to the loss of a considerable fraction of the ore. In this context, the implementation of advanced and sustainable techniques for gold recovery becomes essential to maximise gold recovery, mitigate environmental impacts and promote responsible mining. The present research focused on the development of three adsorbent materials from cellulose microfibres (CMF) extracted from banana rachis, with the objective of evaluating their capacity for the removal of gold (Au) in solution. The first material corresponds to unmodified CMF; the second, to CMF modified with 10% polyethylenimine (CMF/PEI); and the third, to CMF modified with 10% polyethylenimine and 2.5 g of chitosan (CMF/PEI/CS). The process of obtaining the CMFs included the stages of peeling, washing, chopping, grinding, sieving, bleaching, acid hydrolysis, refrigeration and freeze-drying. The diameters of the microfibres obtained ranged from 3 to 120 micrometres. The characterisation of the materials was carried out by means of zero-charge potential analysis (pHpzc), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), isotherm studies, adsorption kinetics and selectivity tests. Adsorption evaluations were carried out under acidic (pH 1, 2 and 3) and alkaline (pH 10, 12 and 14) conditions. The results showed that the optimum pH for gold adsorption was 10, and that the CMF/PEI/CS material presented the best performance, reaching an adsorption capacity of 35.9 mg/g and an efficiency of 66.4% in the removal of cyanide gold [Au(CN)₂]-. This behaviour was also corroborated in the kinetics studies, where the CMF/PEI/CS material showed a significant initial adsorption, reaching 73.24 mg/g in 1260 minutes. As for the isotherm study, this same material stood out with a maximum adsorption capacity of 405.98 mg/g according to the Langmuir model, while the Freundlich model confirmed its high performance, with values of Kf = 44.91 and n = 2.14, suggesting a heterogeneous surface with numerous active sites for gold adsorption. The results obtained confirm that the CMF/PEI/CS material constitutes a promising and sustainable alternative for the efficient recovery of gold from cyanide solutions, contributing to the development of clean technologies in the mining sector.

Descripción:

El oro es un recurso estratégico para el Ecuador, cuya extracción ha contribuido significativamente al desarrollo económico del país; sin embargo, los procesos tradicionales de beneficio presentan limitaciones en la eficiencia de recuperación, lo que conlleva a la pérdida de una fracción considerable del mineral. En este contexto, la implementación de técnicas avanzadas y sostenibles para la recuperación de oro se vuelve esencial para maximizar su aprovechamiento, mitigar los impactos ambientales y fomentar una minería responsable. La presente investigación se enfocó en el desarrollo de tres materiales adsorbentes a partir de microfibras de celulosa (CMF) extraídas del raquis de banano, con el objetivo de evaluar su capacidad para la remoción de oro (Au) en solución. El primer material corresponde a CMF sin modificar; el segundo, a CMF modificadas con polietilenimina al 10% (CMF/PEI); y el tercero, a CMF modificadas con polietilenimina al 10% y 2,5 g de quitosano (CMF/PEI/CS). El proceso de obtención de las CMF incluyó las etapas de pelado, lavado, troceado, molienda, tamizado, blanqueo, hidrólisis ácida, refrigeración y liofilización. Las microfibras obtenidas presentaron diámetros en un rango de 3 a 120 micrómetros. La caracterización de los materiales se realizó mediante análisis de potencial de carga cero (pHpzc), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), estudios de isotermas, cinética de adsorción y pruebas de selectividad. Las evaluaciones de adsorción se llevaron a cabo en condiciones ácidas (pH 1, 2 y 3) y alcalinas (pH 10, 12 y 14). Los resultados demostraron que el pH óptimo para la adsorción de oro fue 10, y que el material CMF/PEI/CS presentó el mejor desempeño, alcanzando una capacidad de adsorción de 35.9 mg/g y una eficiencia del 66.4% en la remoción de oro cianurado [Au(CN)₂]⁻. Este comportamiento también fue corroborado en los estudios de cinética, donde el material CMF/PEI/CS mostró una adsorción inicial significativa, alcanzando 73.24 mg/g en 1260 minutos. En cuanto al estudio de isotermas, este mismo material sobresalió con una capacidad máxima de adsorción de 405.98 mg/g según el modelo de Langmuir, mientras que el modelo de Freundlich confirmó su alto rendimiento, con valores de Kf = 44.91 y n = 2.14, lo que sugiere una superficie heterogénea con numerosos sitios activos para la adsorción de oro. Los resultados obtenidos confirman que el material CMF/PEI/CS constituye una alternativa prometedora y sostenible para la recuperación eficiente de oro en soluciones cianuradas, aportando al desarrollo de tecnologías limpias en el sector minero.

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