Adsorción de iones Cr(VI) sobre lechos adsorbentes calcinados con superficie de carga variable químicamente modificada. / Cr(VI) ions adsorption on calcined adsorbent substrates with surface of variable charge chemically modified.

• Andrés Eduardo Márquez Chacón Laboratorio de Química Ciclo Profesional.Ingeniería Química. Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño IUPSM-Extensión Mérida, Dirección Postal: Final Avenida las Américas. Complejo Antonio José de Sucre. Mérida 5101, Venezuela.
• Fernando Carlos MillánMarrer Profesor Titular. Escuela de Ingeniería Química. Jefe del Laboratorio de Química Ciclo Profesional. Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño IUPSM-Extensión Mérida, Dirección Postal: Final Avenida las Américas. Complejo Antonio José de Sucre. Mérida 5101, Venezuela.
• José Gregorio Prato Moreno Grupo de Investigación CleanEnergy and Environment. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Chimborazo (Unach). Riobamba. Ecuador. Área de Ingeniería Ambiental. Facultad de Ingeniería. Universidad de Los Andes (ULA). Mérida. Venezuela. Dirección Postal: Carrera Ingeniería Ambiental. Facultad de Ingeniería. Av. Antonio José de Sucre. Campus Edison Riera. Universidad Nacional de Chimborazo. 060301 Riobamba. Ecuador.
• Carlos Daniel La Cruz Aranguren Laboratorio de Química Ciclo Profesional. Ingeniería Química. Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño IUPSM-Extensión Mérida, Dirección Postal: Final Avenida las Américas. Complejo Antonio José de Sucre. Mérida 5101, Venezuela.

Abstract

Resumen

El presente trabajo describe la adsorción de iones cromo(VI) sobre lechos adsorbentes calcinados preparados a partir de materiales litológicos oxídicos refractarios provenientes del sector Lagunillas, estado Mérida, Venezuela. El estudio se realizó sobre el material crudo, así como sobre tres tipos de sustratos calcinados, dos tratados químicamente en medio ácido y alcalino para generar cagas superficiales positivas y negativas, respectivamente. El tratamiento térmico favorece la formación de los óxidos anfóteros de carga variable cuyos PCNC se encuentran alrededor de pH 6,5. Las isotermas de adsorción se ajustan al modelo BET con valores de la constante C entre 0 y 1 y la cual es 10 veces mayor para los sustratos tratados químicamente. La reacción de adsorción tiene rendimiento de 2,5 veces mayor sobre el sustrato tratado en medio ácido. La variación de pH durante la reacción de adsorción sobre los sustratos sugiere un intercambio de protones en la primera monocapa que son sustituidos por los iones dicromato, especialmente en el sustrato tratado en medio ácido. El estudio de desorción indica que se desorbe un 50% menos dicromato de la superficie cargada positivamente, lo que sugiere que hay mayor afinidad entre los iones dicromato y esta última.

Abstract

This work describes the Cr (VI) ion adsorption on calcined substrates prepared with refractory oxidic lithologic materials from Lagunillas, Mérida state, Venezuela. The study was performed on raw material as well as on three calcined substrates; two of these were chemically treated in acidic and alkaline medium to generate positive and negative charges respectively. Thermal treatment favors amphoteric oxides formation with ZNCP around pH 6.5. Adsorption isotherms fit to BET model with C values between 0 and 1 and it is 10 times greater for the chemically treated substrates. The performance of the adsorption reaction is 2.5 times greater on the substrate treated in acidic media. During the adsorption reaction, the pH variation suggests a proton exchange in the first monolayer which are replaced by dichromate ions, especially on the acidic treated substrate. Desorption study indicates that there is 50% less desorption from the positively charged surface, which suggest a greater affinity between dichromate ions and the latest.

 

https://doi.org/10.22209/rt.v43n2a03

References

Organización Mundial de la Salud.: “Guías para la calidad del agua potable”. OMS. Suiza. (2006).

Aravindhan R., Madhan B., Rao J.R., Nair B.U. y Ramasami T.: Bioaccumulation of chromium from tannery wastewater: An approach for chrome recovery and reuse. Environmental Science and Technology, American Chemical Society. Vol. 38, No. 1 (2004) 300–306.

Millán F., Prato J.G. and García M.: Caracterización de materiales litológicos oxídicos de carga variable para estudios de adsorción iónica. Publicación in extensu, Memorias XIX Congreso de la Sociedad Venezolana de la Ciencia del Suelo, Instituto Nacional de Investigaciones Agronómicas, Calabozo. (2011).

Fu F., y Wang Q.: Removal of heavy metal ions from wastewaters: a review. J. Environ. Manag. 92 (2011) 407-418.

Millán F., Zerpa D., Prato J.G., Senila M., Levei E-A., Tanaselia C. and Lomónaco S.: Caracterización química de tres fracciones granulométricas de materiales litológicos oxídicos. Publicación “in extensu” Memorias XXI Congreso de la Sociedad Venezolana de la Ciencia del Suelo, INIA, UNET, San Cristóbal. (2015). ISBN: 978-980-6300-94-1.

Bidhendi M.E., Karbassi A.R., Baghvand A., Saeedi M., and Pejman A. H.: Potential of natural bed soil in adsorption of heavy metals in industrial waste landfill. International Journal of Environmental Science & Technology, 7 (3), (2010) 545–552. doi:10.1007/bf03326163.

Millán F., Prato J.G., Montilla, T y Tănӑselia C.: Using of variable charge adsorption beds for filtration of residual waters. Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 41, No. 1 (2018) 98 - 110.

McBride, M.B.: “Environmental chemistry of soils”. Ed. Oxford Univ. Oxford. (1994).

Tan K.H.: “Principles of soil chemistry”. 2nd ed., Ed. Marcel Dekker, London. (1993).

Qafoku N.P., van Ranst E., Noble A. and Baes G.: Variable charge soils: their mineralogy, chemistry and management. Advances in Agronomy. 84 (2004) 170 – 172.

Millán F., Prato J.G., López Ma. A. y López L.: Estudio de la retención de iones calcio por materiales térmicamente modificados provenientes de suelos de la región de San Juan de Lagunillas, estado Mérida, Venezuela. Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 32, Nº 1 (2009) 48 – 54.

Millán F., Prato J. G., García M., Díaz I. y Sánchez Molina J.: Adsorción de iones Cu+2 y Zn+2 por materiales litológicos de carga variable, provenientes de suelos del estado Mérida, Venezuela. Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 36, Nº 3 (2013) 195 – 201.

Millán F., Prato J.G., Zerpa D. y Levei E-A.: Copper adsorption on calcined substrates from three granulometric fractions coming from two refractory variable charges lithological materials. International Journal of Recent Development in Engineering and Technology. Vol 6, issue 8 (2017) 7 – 17. (ISSN 2347-6435) on line.

Prato J.G., Ortiz L., Gómez R., Millán F., Palomares A.E., Díaz I. y Sánchez Molina J.: Evaluación de la adsorción de fosfatos de aguas naturales a partir de lechos preparados con suelo proveniente de Lomas Bajas, municipio Independencia, estado Táchira. Publicación in extensu Memorias XX Congreso Venezolano de la Ciencia del Suelo, Universidad Experimental de Los Llanos Centrales “Rómulo Gallegos”, San Juan de Los Morros, Venezuela (2013).

Sakurai K., Ohdate Y. y Kyma K.: Comparison of salt titration and potentiometric titration methods for the determination of zero point charge (ZPC). Soil Sci. Plant Nutr. 34 (1988) 171 – 182.

Braunauer S., Emmet P. and Teller E.: Adsorption of gases in multimolecular layers. J. Am. Chem. Soc. Vol. 60 (1938) 309 – 319.

Castellan G.: Fisicoquímica. Fondo Educativo Interamericano. México. (1976).

Atkins P.W.: Physical chemistry. Thirth Ed. W.H. Freeman and Co. New York. (1986).