Eliminación de metales pesados de aguas utilizando adsorbentes preparados con desechos de la industria regional.

Marianela Gimenez, Santiago Rómoli, Cintia Navas, Cecilia Morandi, Fabiana Sardella y Cristina Deiana

Instituto de Ingeniería Química Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de San Juan – Argentina

Objetivo

Evaluar en forma comparativa el comportamiento de

carbones activados obtenidos a partir de orujo, lex y

escobajo de uva para la adsorción de plomo y cadmio

presente en soluciones acuosas.

Cadmio

Cromo

Plomo

Cobre

Mercurio

Prevención de la contaminación de cursos de agua dulce y su remediación

Metales pesados

Ecotóxicos peligrosos no biodegradables

Carecen de valor biológico

Producen daños en los sistemas digestivo, nervioso y reproductor.

Materiales carbonosos, preparados artificialmente, que exhiben alto grado de porosidad y gran área superficial específica.

Presentan una estructura compuesta por

átomos de carbono en arreglos semejantes

a estructuras laminares ordenadas al azar

generando una elevada microporosidad y

otorgándole extraordinarias propiedades

adsorbentes

MATERIAS PRIMASResiduos de la industria vitivinícola

SINTESIS DE CARBONES ACTIVADOS

SINTESIS DE CARBONES ACTIVADOS

Análisis próximo Análisis elemental (bs*)

MaterialHumedad

(%)Ceniza

(%)

Materia volátil

(%)

Carbono fijo (%)

N(%)

C(%)

H(%)

S(%)

Orujo de uva 29,4 8,3 48,7 13,6 1,98 52,22 5,80 0

Escobajo de

uva20,2 12,5 53,5 13,9 0,37 46,14 5,74 0

Lex de uva 19,3 5,6 44,4 30,7 2,91 52,27 5,38 0

MaterialTemperatura

(K)

Tiempo

(min)

Caudal de vapor

(g/g.h)

Rendimiento

(%)

Escobajo de uva 973 165 1,7 47

Orujo de uva 1073 105 1,0 36

Lex de uva 1153 105 1,7 45

Condiciones de activación para cada material.

Análisis próximo y elemental de los precursores

Material Area BET (m2/g)

Volumen total poros (cc/g)

Volumen mesoporos

(cc/g)

Volumen microporos

(cc/g)

CA-OU 266 0,099 0,001 0,095

CA-EU 300 0,128 0,006 0,114

CA-LU 798 0,442 0,093 0,342

Caracterización de los adsorbentes

MaterialGrupos básicos

(meq/g)Grupos ácidos

(meq/g)Total (meq/g) pHpzc

CA-EU 4,77 1,91 6,68 11,2

CA- LU 1,83 0,20 2,03 12,0

CA-OU 2,26 0,70 2,96 11,0

Isotermas de adsorción de plomo

0

100

200

300

400

500

600

0 10 20 30 40 50 60

q (m

g/g

)

Ce (mg/L)

0

100

200

300

400

500

600

0 10 20 30 40 50 60

q (m

g/g

)

Ce (mg/L)

Lex de uva

Escobajo de uva Orujo de uva

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80

q (m

g/g

)

Ce (mg/L)

Isotermas de adsorción de cadmio

Lex de uva

Escobajo de uva Orujo de uva

Ajuste a modelos teóricos

MaterialModelo de Langmuir Modelo de Freundlich

KL (L/mg)

Qm (mg/g)

R2 KF n R2

CA-EU 2,12 58,20 0,88 33,03 5,81 0,97

CA-OU 0,19 75,61 0,98 35,93 6,10 0,94

CA-LU 0,89 34,65 0,81 20,68 7,93 0,83

MaterialModelo de Langmuir Modelo de Freundlich

KL (L/mg)

Qm (mg/g)

R2 KF nR2

CA-EU 1,49 358,10 0,88 172,8 4,44 0,94

CA-OU 9,38 399,50 0,83 244,30 5,81 0,87

CA-LU 11,18 99,77 0,80 65,32 7,06 0,88

Adsorción de plomo

Adsorción de cadmio

Conclusiones Se probó la eficacia de carbones activados obtenidos a partir de

escobajo, orujo y lex de uva frente a la remoción de plomo y cadmio en solución acuosa, obteniéndose porcentajes de remoción de estos metales superiores al 95%.

  Baja influencia de las propiedades texturales de los adsorbentes,

área superficial específica y volúmenes de poros, sobre la capacidad de adsorción de Pb y Cd, en las condiciones experimentales ensayadas.

La naturaleza básica de los adsorbentes produjo la evolución de los valores de pH hacia rangos en los que aparecen especies insolubles de los metales estudiados. Por lo tanto, el mecanismo de precipitación se sumó al de adsorción, mejorando la eficiencia de estos materiales para la remoción de los contaminantes analizados.