Optimización de los parámetros de adsorción de Cu (II) Y Pb (II) por la cáscara de yuca (Manihot Esculenta Crantz)

Abstract

El incremento de la concentración de metales pesados en el agua se debe principalmente a la descarga de efluentes industriales, lo cual se ha convertido en el mayor problema de contaminación en todo el mundo, las concentraciones de metales en agua han excedido los límites permitidos. el incremento de la actividad industrial del país ha creado la necesidad de suministrar agua en mayores cantidades y ser causantes de contaminación del entorno por desecho de metales pesados provocando problemas ambientales y riesgos a la salud humana. El presente trabajo de investigación está enfocado a mostrar una nueva alternativa de tratamiento de remoción de iones metálicos como el cobre (II) y plomo (II) que son altamente tóxicos, usando biomasa muerta de bajo costo la cual se comporta como un intercambiador de iones a comparación de otros métodos con altos costos de instalación , mantenimiento y poco eficientes, de ahí que se busque que las nuevas alternativas de solución sean más viables. La bioadsorción usa biomasa vegetal que se trata químicamente con reactivos de bajo costo, tales como ácidos o bases, provocando un aumento en la capacidad de adsorción del metal. El bioadsorbente que se utilizó fue la cáscara de Yuca (Manihot esculenta Crantz), previo secado, molido, tamizado y luego se realizó un pretratamiento con ácido cítrico a 0.6 M. con el objetivo de adicionar grupos carboxilos a la cascara tratada ,aumentando la posibilidad de enlace con el ion metálico. su porosidad y su capacidad de adsorción. Para los experimentos de adsorción de iones cobre (II) y plomo (II) de soluciones sintéticas de concentración 120 ppm, se utilizaron 3 niveles de pH (4, 5 y 6), así como 3 niveles de masa del bioadsorbente (0.25 , 0.75 y 1.25)g , a la temperatura ambiental para poder determinar la masa y ph óptimo que fueron utilizados para las isotermas de adsorción , cinética de adsorción y la muestra del efluente minero industrial. Los experimentos realizados demuestran que para soluciones sintéticas de 120 ppm de cobre (II) y plomo (II); el pH más óptimo es 6 con 65.00 % de remoción y la masa del bioadsorbente es 1,25 g para el cobre (II) y el pH más óptimo es 5 y la masa de bioadsorbente es 1,25 g para el plomo (II) con 92.13 %.donde se demostro que la cascara de yuca modificada actúa mejor removiendo el plomo (II) que con el cobre (II) debido a la gran afinidad que tiene el plomo por los grupos funcionales (esteres) que contiene el material bioadsorbente. En soluciones sintéticas de 140 ppm, 120 ppm, 100 ppm, 60 ppm y 40 ppm de cobre (II) se obtuvo un mayor porcentaje de remoción para una solución a 40 ppm de 66.00 % y en soluciones acuosas de plomo (II) de 140 ppm, 120 ppm, 100 ppm, 80 ppm y 60 ppm se obtuvo un mayor porcentaje de remoción para una solución a 60 ppm de 98.47 % , demostrando la influencia de la concentración para metales , pues la cáscara de yuca (Manihot esculenta) modificada con ácido cítrico tiene porcentajes de remoción más altos cuando se utilizan soluciones de cobre y plomo a bajas concentraciones. La bioadsorción cumple con la isoterma de Freundlich para el cobre (II) y plomo (II), esto indica que la adsorción se da en una monocapa con una distribución heterogénea de la energía de los sitios activos acompañada por interacción entre las moléculas adsorbidas. Los resultados de los parámetros de la isoterma de Freundlich son: Constante de Freundlich (KF) es 0.2501 L/g la cual esta relacionada con la capacidad de adsorción , constante de favorabilidad de adsorción (n) es 1.2652 la cual representa la intensidad de la adsorción para el cobre y KF es 4.8395 L/g, n es 3.7850 para el plomo. La cinética de adsorción está representado por el modelo cinético de pseudo-segundo orden, con un porcentaje de aproximación de 99,59 % para el cobre y 99,97% para el plomo, esta tendencia indicaría que el paso limitante del proceso es controlado por la quimiosorción, lo cual involucra fuerzas de valencia por medio del intercambio o uniones covalentes entre el adsorbente y el adsorbato, en lugar de fisisorción. Se utilizó un efluente industrial minero cuya concentración de cobre (II) fue 0.5819 mg/l y plomo (II) fue 0.5963 mg/l, luego aplicando los parámetros óptimos determinados en la experimentación se obtuvieron como resultados finales 0.198 mg/l para el cobre y 0.02 mg/l para el plomo. Se demostró que la cáscara de yuca (material lignocelulósico) en estudio modificada químicamente con ácido cítrico puede ser usado para el tratamiento de aguas residuales mineros industriales, específicamente en la remoción de metales pesados como el cobre (II) y plomo (II) a bajas concentraciones.