IQUIR   05412
INSTITUTO DE QUIMICA ROSARIO
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Cascarilla de Soja: Potencial biosorbente para la optimización del proceso de remoción de cromo en agua
Autor/es:
CANDIA LIZ; BLANES PATRICIA SILVIA; GARCÍA SILVIA ISABEL; MANGIAMELI MARÍA FLORENCIA; PEREZ MORA BÁRBARA; SALA LUIS FEDERICO
Reunión:
Congreso; XIV Congreso XXXII Reunión Anual de la SOciedad de Biología de ROsario; 2012
Institución organizadora:
Sociedad de Biología de Rosario
Resumen:
Cascarilla de soja: potencial biosorbente para la optimización del proceso de remoción de cromo en agua Candia Liz, Blanes Patricia Silvia, García Silvia Isabel, Mangiameli María Florencia, Sala Luis Federico, Ottaviano Noelia, Perez Mora Bárbara. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Área Química General. IQUIR. Rosario. Argentina. E?mail: liz.m.candia@gmail.com La contaminación de metales pesados en entornos acuáticos es un fenómeno ampliamente difundido, especialmente en aquellos países que no pueden afrontar tecnologías de remediación de alto costo. Los procesos de remoción convencionales como intercambio iónico, adsorción sobre carbón activado, ósmosis inversa y filtración con membrana, entre otros, suelen ser costosos o ineficaces en concentraciones menores a 100 mg/L y pueden causar problemas adicionales por la disposición de los residuos. Estos hechos motivaron el desarrollo de tecnologías de remoción alternativas, incrementando el interés en los procesos de biosorción; este término, describe la eliminación de metales pesados por la unión pasiva a biomasa muerta a partir de soluciones acuosas. El método descripto es económicamente viable porque emplea materiales naturales abundantes o residuos provenientes de procesos industriales, por lo que muchos sub‑productos agrícolas, entre ellos la cascarilla de soja, han sido propuestos como sorbentes buenos y de bajo costo para la remoción de cromo. El uso de compuestos de cromo en industrias tales como curtiembres, electro‑platinado, metalúrgica, electrónica, plaguicidas, etc. generan gran cantidad de residuos tóxicos provocando un daño para el medio ambiente y la salud humana; en este sentido, la Organización Mundial de la Salud establece un nivel máximo de 0,05 mg/L de cromo total permitido para aguas de uso doméstico. En Argentina, uno de los cultivos de mayor importancia económica es la soja; su producción se destina mayoritariamente a la obtención de aceite y harinas, mientras que el salvado o cascarilla de las semillas de soja suele destinarse a suplementar raciones para el ganado vacuno. Así, a los beneficios económicos ya conocidos se suma la posibilidad de que parte de los sub?productos de su proceso puedan ser utilizados para el tratamiento de aguas contaminadas con metales pesados. En función de lo expuesto, el presente trabajo investiga la remoción de cromo de soluciones acuosas utilizando como biomasa cascarilla de soja. Los parámetros experimentales que afectan el proceso de sorción tales como pH, tiempo de contacto, concentración inicial de cromo y dosis de biomaterial se estudiaron aplicando un diseño experimental, del tipo central compuesto. La significancia y ajuste del modelo se analizaron mediante ANOVA con un nivel de significancia de 0,05 empleando el software Desing?Expert 6.0. Se aplicaron modelos de dos y tres parámetros para describir las isotermas de sorción y los modelos de pseudo?primer y pseudo?segundo orden para evaluar los datos en términos cinéticos. Las especies de cromo unidas a la superficie del biomaterial se analizaron por espectroscopia de absorción de rayos X (XAS y XPS) y de resonancia paramagnética electrónica (RPE), mientras que los cambios morfológicos en el biomaterial después de la sorción se exploraron por microscopía de barrido electrónico (SEM?EDAX). Los estudios se realizaron en lote y la concentración de cromo se determinó por espectrofotometría UV‑Vis a 540 nm con 1,5 difenilcarbazida. El análisis de los datos derivaron en las siguientes condiciones óptimas para lograr una remoción de Cr(III) del 97% cuando su concentración inicial es de 100 mg/L: pH 4,5, dosis de biomaterial 67 g/L y tiempo de contacto 20 min, a temperatura ambiente. Los factores individuales pH y cantidad de biomaterial tuvieron efecto significativo sobre la respuesta (% eficiencia) y no se observó interacción entre factores. A pH 4,5 los grupos funcionales como carboxilos presentes en la cascarilla de soja se deprotonan, lo que conduce a un aumento de la carga negativa sobre la superficie y en consecuencia los cationes Cr(III)(ac) experimentan mayor atracción por la biomasa resultando en una mayor captación del metal. En cuanto a la dosis de soja, un aumento por encima de 67 g/L derivó en la disminución de la capacidad de sorción, probablemente por solapamiento de los sitios de adsorción debido a la superpoblación de partículas del sorbente. La máxima capacidad de sorción (qmax=13,7 mg de cromo por gramo de cascarilla de soja) se calculó a partir del modelo de Langmuir el cual fue el más adecuado para describir la isoterma de sorción (r2 = 0,99); el valor de la constante de Temkin (bTe) relacionado con el calor de sorción fue 1,10 kJ/mol indicando una interacción química débil entre sorbato y sorbente. Los ensayos de desorción mostraron que el H2SO4 0,1M es mejor agente desorbente que el CaCl2 0,1M, con un porcentaje de recupero del 65%. Los ensayos cinéticos mostraron que en 30 minutos la concentración de Cr(III) en solución disminuye de 20 mg/L a 0,1 mg/L. Los estudios espectroscópicos de EPR y XAS evidenciaron que el Cr(III) se encuentra unido al sorbente. Estos mismos estudios demostraron que la cascarilla de soja puede eliminar Cr(VI) por mecanismos de sorción acoplados a una posterior reducción a Cr(III) con retención de éste último por parte del sorbente. La microscopía de barrido electrónico mostró cambios en la morfología del salvado luego de la sorción de Cr(III) que indicaría alguna restructuración de la superficie del polímero. Se concluye que el empleo de cascarilla de soja para eliminar cromo de efluentes industriales resultaría ser un proceso económicamente viable frente a las tecnologías convencionales de remediación de metales tóxicos. El principal mecanismo de remoción de Cr(VI) sería el siguiente: el Cr(VI) primero se adsorbe sobre la superficie del salvado y luego se reduce, primero a Cr(V) y finalmente a Cr(III) como lo evidencian los estudios de RPE. Parte del Cr(III) queda retenido en la superficie de la cascarilla y parte se libera a la solución. Esta fracción remanente puede eliminarse en una segunda etapa a pH 4,5. El cromo puede ser desorbido del biomaterial para su recuperación, eliminación o contención y la cascarilla de soja puede reutilizarse para nuevos ciclos de adsorción.