Adsorción de colorantes utilizando matrices bio-compuestas: recubrimientos de pellets cerámicos con quitosano reticulado

PEREZ CALDEROS, JOHN; SCIAN, ALBERTO; MARTIN DUCOS; SANTOS, VICTORIA; ZARITZKY, NOEMI

Ciudad Autonoma de Buenos Aires

Jornada; 1° Jornada Interdisciplinaria de Fenómenos de Superficie Ciudad; 2019

Facultad de Ingenieria de la UBA

Varios procesos requieren altas cantidades de agua con presencia de colorantessintéticos [1]. Esto genera problemáticas toxicológicas en los ecosistemas acuáticos.Dentro de los colorantes sintéticos se encuentra los azo compuestos, los cuales secaracterizan por tener un grupo azo, además del grupo sulfonato el cual en medio acuosole confiere características aniónicas. El tratamiento de estos efluentes medianteadsorción se realiza mediante el uso de diferentes materiales. Actualmente existe latendencia de usar adsorbentes alternativos para su utilización a escala industrial, dentrode estos se encuentran matrices compuestas que incorporan biopolímeros como elquitosano (QS) y soportes minerales, estas matrices reciben el nombre de materiales biocompuestos[2]. Existen modificaciones del QS para potencializar su uso, entre los que seencuentran la reticulación iónica. El uso del ácido oxálico (AO) como agente reticulantese ha explorado para la creación de matrices entre el QS y alúmina[3].Los objetivos del presente trabajo son: (a) sintetizar una matriz bio-compuestas usandopellets cerámicos de alúmina con QS reticulado con AO para la remoción del coloranteRojo Reactivo 195 (RR195); (b) caracterizar el material usando FTIR,SEM-EDS,DRX,TGA, porosimetría de inclusión de mercurio y potencial-Z; (c) determinar el porcentaje deremoción (%RM) de la matriz bio-compuesta para la adsorción del colorante RR195variando condiciones de ensayo; (d) estudiar el equilibrio del proceso de adsorción ymodelar las correspondientes isotermas; (e) calcular los parámetros termodinámicos delproceso; (f) determinar la cinética de adsorción y modelar los resultados; (g) evaluar elefecto de la presencia de diferentes iones competitivos en la adsorción de colorante; (h)estudiar el proceso de desorción y regeneración de la matriz bio-compuesta; (i)caracterizar las interacciones y mecanismos presentes en el proceso de adsorción entrela matriz bio-compuesta y el colorante RR195.La matriz bio-compuesta (PQO) consistió en pellets cerámicos formulados con un 75%alúmina, 20% de bauxita, 2% caolín y 2 % talco. Como material filmogénico se usó QSreticulado iónicamente con AO. El pH óptimo para la adsorción fue pH=2; usando unadosis=0.85g/L se logró un %RM de 80.35 partiendo de una concentración inicial de 150ppm. El modelo de isoterma de adsorción que mejor ajustó fue Langmuir y la capacidadmáxima de adsorción fue de 333.9mg/g. Del estudio de los parámetros termodinámicosse determinó que el proceso es exotérmico y favorable. La cinética de pseudo segundoorden, presentó el mejor ajuste a los datos experimentales lo cual implica la naturalezade la interacción entre colorante y PQO corresponde a quimi-adsorción; esta hipótesis se- 2 -corroboró mediante parámetros termodinámicos siendo la entalpia ΔH=-76 kJ.mol-1. Elefecto de iones competitivos demostró que el ion sulfato es el que más influye sobre elproceso. Por último, se comprobó que la PQO puede ser sometida a diferentes ciclos dedesorción/adsorción manteniendo altos valores de %RM. Se puede concluir que la matrizbio-compuesta desarrollada es un excelente material para la remoción de colorantes conimplicaciones tecnológicas como la utilización en columnas de adsorción ya que lograinmovilizar el bio-polímero aumentando la estabilidad mecánica.