Estudio del equilibrio y cinética del proceso de biosorción de cu2+ y/o cd2+ desde soluciones sintéticas con restos vegetales

Abstract

La contaminación por metales pesados es un gran problema medioambiental, que provoca efectos nocivos para la salud de los seres humanos, animales y vegetales. Los metales pesados son elementos químicos no biodegradables, por lo cual se acumulan en el ambiente, por tal razón, las tecnologías de remoción de metales pesados que sean eficientes y de bajo costo son de gran interés en la actualidad, entre ellas se puede mencionar a la biosorción, que cumple un rol fundamental debido a su potencial como alternativa de tratamiento, utilizando materiales provenientes de desechos agroindustriales. El objetivo de esta investigación es determinar la afinidad y la capacidad de retención de cobre y cadmio, que poseen los residuos de tres especies de vegetales: Opuntia ficus indica, Cucumis sativus y Punica granatum; y a partir de este análisis, estudiar el proceso de biosorción para la dupla biosorbente-metal con mejores resultados. En primer lugar, se analiza el porcentaje de remoción de ambos metales obtenido al utilizar cáscara de tuna, cáscara de pepino, cáscara de granada y semillas de granada como biosorbentes. Si bien los cuatro biosorbentes logran retener tanto el cobre como el cadmio, las semillas de granada presentan mejores resultados, alcanzando una remoción máxima del 68,8% de Cu2+ y un 62,4% de Cd2+. Por lo cual, el resto de la investigación se enfoca en la biosorción de cobre utilizando semilla de granada como biosorbente. Se estudian los efectos del tamaño de partícula y de la razón masa/volumen para optimizar el proceso de biosorción con una concentración inicial de Cu2+ de 100 [mg/L] y un pH de 4,5; los valores óptimos obtenidos corresponden al rango de tamaño entre 150 y 425 [μm] y razón M/V de 15 [g/L]. Posteriormente se realiza el estudio cinético, demostrando que dentro de los primeros 30 [min] las semillas de granada presentan el mayor aumento en la retención, logrando el equilibrio a los 120 [min] con una retención de 5,14 [mg/g]. Finalmente, se realiza el estudio del equilibrio al variar la concentración inicial de cobre entre 10 y 100 [mg/L], mediante la construcción de la isoterma de adsorción del proceso. Comparando los resultados experimentales con los modelos teóricos, el modelo de Ho y McKay presenta un mejor ajuste a la cinética de biosorción. Por otro lado, la isoterma de adsorción se ajusta al modelo de Brunauer, Emmett y Teller, el cual describe la adsorción multicapa, fenómeno presentado por las semillas de granada en la biosorción de cobre.