Aprovechamiento de polimeros biodegradables para la remoción de metales pesados y colorantes a nivel laboratorio

Salazar Alpuche, Ruby Yarisol (2007) Aprovechamiento de polimeros biodegradables para la remoción de metales pesados y colorantes a nivel laboratorio. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

La eliminación de metales y colorantes tóxicos de los efluentes industriales que generan este tipo de contaminantes (industria minera, metalúrgica, textil, etc), es un importante desafío para disminuir una de las principales causas de suelos y aguas contaminadas. Se han propuestos diversos métodos para remoción de estos compuestos (físicos, químicos y biológicos); los bioadsorbentes a base de polisacáridos, constituyen actualmente una alternativa de gran interés, por sus características de obtenerse de fuentes naturales renovables y su biodegradabilidad. En el presente estudio se evaluó la remoción de Pb2+, Cd2+ y Zn2+ así como Cristal Scarlet, Rojo Ponceau y RBBR a través de el uso de dos polielectrolitos naturales (quitosan y pectina), catiónico y aniónico respectivamente, que interactúan entre si para formar Complejos Polielectrolitos (CPE). Se determino el pH y tiempo de agitación de máxima remoción de los contaminantes, para lo cual pH´s de 2 a 8 y 2 a 12 fueron evaluados para metales y colorantes respectivamente, y rangos de agitación de 0 a 240 minutos. Posteriormente, se determinó el efecto de la concentración de estos contaminantes (5 de metal y hasta 10 para los colorantes), así como la temperatura en su remoción (25, 35 y 45°C). La concentración de metales y colorantes en el sobrenadante fueron analizados, por Espectrofotometría de absorción atómica y UV-vis, respectivamente. La máxima remoción para Cd2+ , Zn2+ y Pb2+ fue obtenida a pH 4, 4 y 2, con valores de remoción de 57.5, 64.7 y 99.7% respectivamente. Para los colorantes la máxima remoción se alcanzó a pH 12 con 47.1, 87.9 y 96.9 % para el Cristal Scarlet, RBBR y Rojo Ponceau, respectivamente. El tiempo de máxima remoción se fijó en 15 min para Cd2+, Zn2+ y Pb2+ con 56.4, 68.5 y 99.7% respectivamente, y para los colorantes en 0, 7.5 y 15 min para el Rojo Ponceau, Cristal Scarlet y RBBR con remociones de 94.5, 54.6 y 87.8 %. A la máxima concentración de contaminante evaluado, las remociones fueron de: 158.11, 190.01 y 258.32 mg/L para Cd2+, Zn2+ y Pb2+ y 563.4, 584.6 y 796.9 mg/L para Cristal Scarlet, RBBR y Rojo Ponceau. Observándose, que a mayor concentración de contaminantes mayor remoción. La temperatura mostró una alta influencia en la remoción de Pb2+ a concentraciones menores de 30 mg/L, mientras que para el Cd2+ y Zn2+ la temperatura no mostró influencia significativa en la remoción. Así mismo, en los colorantes la temperatura reveló un efecto significativo en la remoción. El CPE quitosan-pectina resultó ser un adsorbente efectivo y con posibilidades de ser utilizado en el tratamiento de efluentes, el cual presenta preferencia para los metales y colorantes evaluados en el siguiente orden: Pb2+>Zn2+>Cd2+y Rojo Ponceau>RBBR> Cristal Scarlet. Abstract The removal of metals and dyes toxics from effluents generated by mine, metallurgy, textile industries, is an important challenge to diminished one of the major causes of water and soil pollution. Several methods have been proposed to remove pollutants (physical, chemical and biological); biosorbents based on polysaccharides are currently an interesting alternative due their own characteristics: they are obtained of naturals, renewable and biodegradable sources. The present study deals with the removal of metals (Pb2+, Cd2+ and Zn2+) as well as dyes (Crystal Scarlet, Red Ponceau, RBBR), by two naturals Polyelectrolytes, chitosan and pectin, both cationic and anionic respectively, witch interact themselves forming polyelectrolyte complexes (PEC). The pH of maximum removal was determinate over the range of 2-8 and 2-12 for metals and dyes, respectively. For the reaction time, this was analyzed between 0 to 240 minutes, for both pollutants. The effect of pollutant concentration on the removal capacity was determinate five and ten different concentrations of metal and dyes, respectively. In the PEC removal capacity, was determinate the temperature (25, 35 and 35°C). The analyses were done by atomic absorption and UV-vis spectrophotometer, respectively. The maximum removal for Cd2+ , Zn2+ and Pb2+ was obtained at pH 2, 4 and 4, with values of 57.5, 64.7 and 99.7%, respectively. For all dyes tested, the maximum removal was at pH 12 with 47.1% (Crystal Scarlet), 87.9% (RBBR) and 96.9% (Red Ponceau). The time required for maximum removal was fixed at 15 minutes for Cd2+ , Zn2+ and Pb2+ (56.4, 68.5 and 99.7%). Differences were observed for dyes, where 0 and 7.5 minutes were best for Red Ponceau and Crystal Scarlet, and 15 minutes for RBBR (94.5, 54.6 and 87.8%). A removal increase was observed with high concentrations of both pollutants, respectively. At maximum pollutant concentration evaluated, removals of 158.1, 190 and 258.3 mg/L for Cd2+ , Zn2+ and Pb2+ was obtained and 563.4, 5834.6 and 796.9 mg/L for Crystal Scarlet, RBBR and Red Ponceau, respectively. The temperature showed a high influence in lead removal at concentration below 30 mg/L; whereas not significant effect was observed for Cd2+ and Zn2+. For dyes the temperature show significant influence in the removal. The PEC chitosan-pectin showed preference for metals and dyes in the next order: Pb2+>Cd2+>Zn2+ and Red Ponceau> RBBR > Crystal Scarlet.

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