Optimización de condiciones experimentales para la sorción y bioreducción de Cr(VI) en soluciones acuosas usando alga roja Plysiphonia nigrescens

BLANES PATRICIA S.; SALA LUIS FEDERICO; GARCÍA SILVIA I; GONZÁLEZ JUAN CARLOS; FRASCAROLI MARÍA INÉS; MEDEOT ANABELA; GULISANO MATIAS; NANNINI JULIAN; DEL ALMO CELESTE; FAILO PAULA

Santa Fe

Congreso; 6go Congreso Argentino de Química Analítica; 2011

Universidad Nacional del Litoral

Optimización de condiciones experimentales para la sorción y bioreducción de Cr(VI) en soluciones acuosas usando alga roja Polysiphonia nigrescens Blanes, Patricia S.; Sala, Luis F.; García, Silvia I.; González, Juan C.; Frascaroli, M. Inés; Medeot, Anabela; Gulisano, Matías; Nannini, Julián; del Amo, Celeste; Failo, Paula. Área de Química General. Instituto de Química Rosario, CONICET. Universidad Nacional de Rosario, Supacha 570, Rosario, Argentina. E-mail: blanes@iquir-conicet.gov.ar El cromo puede existir bajo seis estados de la oxidación, pero en aguas naturales los estados más importantes son Cr(III) y Cr(VI) que generalmente están presentes en soluciones de residuos industriales. Numerosos estudios han informado que la biosorción de Cr(VI) utilizando algas se produce predominantemente por un mecanismo de adsorción acoplado a reducción, donde parte del Cr(III) queda unido a la superficie del biomaterial y parte es liberado a la solución. El objetivo de este trabajo fue optimizar la biosorción y bioreducción de Cr(VI), aplicando un diseño central compuesto 23+* con 3 réplicas del punto central. Los ensayos se realizaron en batch y cada variable se estudió en dos niveles: pH (1,0–2,0); masa de biomaterial (0,25–0,40 g) y tiempo de contacto (240–420 min). Usando el programa computacional Statgraphics Plus 5.0 se determinaron los coeficientes de regresión del modelo de segundo orden. Debido a que cada especie de cromo por separado exhibió diferentes condiciones experimentales, para dar la máxima respuesta se relacionaron las respuestas de las dos especies, que derivaron en las siguientes condiciones óptimas: pH 1, biomasa 0,44 g (dosis óptima 6,0 g/L) y tiempo de contacto 360 min. La significancia y ajuste del modelo se realizó mediante ANOVA que mostró que los factores individuales tienen efecto significativo sobre la respuesta y no se observó efecto de interacción entre factores, bajo las condiciones experimentales. El valor de prueba de falta de ajuste fue menor a 0,05 y los valores de R2 predicho (0,94) y R2 ajustado (0,98) no mostraron diferencias significativas lo que descartó un posible efecto del bloque o presencia de outliers. El estadístico R2 indicó que el modelo explica el 98 % de la variabilidad en la respuesta. Bajo las condiciones óptimas se estudiaron varios modelos de isotermas de sorción. Los resultados mostraron que P. nigrescens tiene una capacidad de sorción de 56,45 mg de Cr(VI)/g de alga. Los espectros FT-IR mostraron una significativa contribución de grupos carboxilos, aminos y sulfonatos en la sorción de cromo por parte del alga. Los estudios espectroscópicos (EPR: resonancia paramagnética electrónica, XPS: resonancia fotoelectrónica de rayos X y XAS: espectroscopía de absorción de rayos X de alta presión) evidenciaron que en los procesos de sorción de Cr(VI) por acción del alga, el Cr(VI) sorbido sobre la superficie del biomaterial se reduce completamente a Cr(III) que resulta ser la especie final sobre la superficie del sorbente. [1] Murphy, V.; Hughes, H.; McLoughlin, P. Chemosphere 70 (2008) 1128–1134. [2] Volesky, B. Sorption and Biosorption, BV Sorbex, Inc., Montreal (2003). [3] Bellú, S.E.; Sala, L.F.; González, J.C.; García, S.I.; Frascaroli, M.I.; Blanes, P.; García, J.; Salas Peregrin, J.M.; Atria, A.M.; Ferrón, J.; Harada, M.; Cong, C.; Niwa, Y. Journal of Water Resource and Protection, 2 (2010) 888–897. [4] Park, D.; Yun Y–S.; Park, J.M. Journal of Colloid and Interface Science, 317 (2008) 54–61.