Comparación de datos de equilibrio y dinámicos para la remoción de plomo y cadmio por escobajo de uva.

M. GIMENEZ, S. RÓMOLI, Y. SÉCULI, F. SARDELLA, K. SAPAG, C. DEIANA

Bogotá

Workshop; II Workshop on adsorption and porous materials; 2013

Universidad de los Andes

La adsorción en fase líquida es de gran interés tecnológico y relevancia en procesos de tratamiento de aguas potable y residuales. El carbón activado es el adsorbente más utilizado para su tratamiento debido a su versatilidad y eficacia. El estudio de un proceso de adsorción particular requiere conocer los datos de equilibrio usados para la construcción de isotermas y evaluar la capacidad de los adsorbentes en la remoción de un soluto. Ensayos dinámicos complementarios permiten determinar curvas de ruptura y los requerimientos de tamaño, tiempo de contacto y velocidad de flujo del sistema, para hacer el escalado del proceso al nivel industrial [1]. El plomo es un metal sin valor biológico, se acumula en los tejidos produciendo nefrotoxicidad, neurotixicidad, hipertensión y daños en el sistema nervioso central, en el desarrollo cognitivo, entre otros. El cadmio posee elevada toxicidad, es absorbido principalmente en los tractos respiratorio y gastrointestinal, como veneno acumulable. Produce lesiones renales, hipertensión y la enfermedad itai-itai. En este trabajo se presentan resultados de estudios de adsorción de equilibrio y dinámicos de plomo y cadmio, utilizando briquetas de carbón activado preparadas con escobajo de uva, residuo abundante de la industria vitivinícola. Este fue carbonizado y luego lixiviado con solución al 5% de HCl, a fin de disminuir su contenido de minerales (K, Na, Ca, etc.) Luego fue conformado en briquetas usando mosto de uva como ligante, en una proporción 4:1 g de escobajo:g mosto, a presión de 140 MPa. Las briquetas fueron activadas con vapor de agua en un flujo de 1.7 g/g carbonizado.h, a 880 K durante 105 min [2]. Mediante isotermas de adsorción-desorción de N2 a 77 K, se calculó el área superficial por BET, el volumen total de poros (VT) por la regla de Gurvich, a presión relativa de 0.98, y el volumen de microporos (Vµ) mediante el método-t plot. El pH del punto de carga cero fue determinado por el método de Noh &Schwartz y los grupos superficiales básicos y ácidos por titulación con HCl e NaOH, respectivamente. En la Tabla 1 se presentan los resultados de las briquetas usadas en el estudio (BELA) y se agregan las briquetas con escobajo sin lixiviar (BEA) a efectos comparativos. Los ensayos de adsorción en equilibrio se realizaron poniendo en contacto 30 mg del sólido con 50 mL de soluciones de Pb(NO3)2 de diferentes concentraciones, durante 120 min.La concentración de los metales en la soluciones se determinaron por espectroscopía de absorción atómica. En la figura 1 se presentan las isotermas correspondientes. Los datos experimentales se ajustaron con los modelos de Freundlich y Langmuir y los parámetros de los mismos se obtuvieron por regresión no lineal, con ajustes superiores al 95 % y capacidades de adsorción de 30 mg/g para Cd y 92 mg/g para Pb, según modelo Langmuir. Los ensayos dinámicos de remoción de Pb y Cd se llevaron a cabo en una columna de 14 mm de diámetro, con una altura de lecho de 150 mm y con 4 mL/min en flujo ascendente de la solución de 100 mg/L de Pb(NO3)2. En la figura 2 se presentan las curvas de ruptura correspondientes, los datos experimentales fueron ajustados con el modelo de Thomas.Los resultados mostraron mayor eficacia del adsorbente para la remoción del Pb que para Cd. Los tiempos de ruptura y de agotamiento, tomados a C/C0 iguales a 0.1 y 0.9, respectivamente, fueron 600 y 1230 minutos para el Pb y 120 y 670 minutos para el Cd. El pH de la suspensión fue relevante en los ensayos, en los de equilibrio pudo regularse por debajo de 5.5 y 6 para Pb y Cd, respectivamente, en valores superiores aparecen especies insolubles. El control de este parámetro en los ensayos en columna fue más difícil, debido al elevado valor del pHpzc de las briquetas. Por lo tanto, la remoción de los metales en la columna es atribuida a la confluencia de dos fenómenos: adsorción y precipitación