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Eliminación de metales pesados de aguas utilizando adsorbentes preparados con desechos de la industria regional.
Marianela Gimenez, Santiago Rómoli, Cintia Navas, Cecilia Morandi, Fabiana Sardella y Cristina Deiana
Instituto de Ingeniería Química Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de San Juan – Argentina
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Objetivo
Evaluar en forma comparativa el comportamiento de
carbones activados obtenidos a partir de orujo, lex y
escobajo de uva para la adsorción de plomo y cadmio
presente en soluciones acuosas.
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Cadmio
Cromo
Plomo
Cobre
Mercurio
Prevención de la contaminación de cursos de agua dulce y su remediación
Metales pesados
Ecotóxicos peligrosos no biodegradables
Carecen de valor biológico
Producen daños en los sistemas digestivo, nervioso y reproductor.
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Materiales carbonosos, preparados artificialmente, que exhiben alto grado de porosidad y gran área superficial específica.
Presentan una estructura compuesta por
átomos de carbono en arreglos semejantes
a estructuras laminares ordenadas al azar
generando una elevada microporosidad y
otorgándole extraordinarias propiedades
adsorbentes
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MATERIAS PRIMASResiduos de la industria vitivinícola
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SINTESIS DE CARBONES ACTIVADOS
SINTESIS DE CARBONES ACTIVADOS
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Análisis próximo Análisis elemental (bs*)
MaterialHumedad
(%)Ceniza
(%)
Materia volátil
(%)
Carbono fijo (%)
N(%)
C(%)
H(%)
S(%)
Orujo de uva 29,4 8,3 48,7 13,6 1,98 52,22 5,80 0
Escobajo de
uva20,2 12,5 53,5 13,9 0,37 46,14 5,74 0
Lex de uva 19,3 5,6 44,4 30,7 2,91 52,27 5,38 0
MaterialTemperatura
(K)
Tiempo
(min)
Caudal de vapor
(g/g.h)
Rendimiento
(%)
Escobajo de uva 973 165 1,7 47
Orujo de uva 1073 105 1,0 36
Lex de uva 1153 105 1,7 45
Condiciones de activación para cada material.
Análisis próximo y elemental de los precursores
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Material Area BET (m2/g)
Volumen total poros (cc/g)
Volumen mesoporos
(cc/g)
Volumen microporos
(cc/g)
CA-OU 266 0,099 0,001 0,095
CA-EU 300 0,128 0,006 0,114
CA-LU 798 0,442 0,093 0,342
Caracterización de los adsorbentes
MaterialGrupos básicos
(meq/g)Grupos ácidos
(meq/g)Total (meq/g) pHpzc
CA-EU 4,77 1,91 6,68 11,2
CA- LU 1,83 0,20 2,03 12,0
CA-OU 2,26 0,70 2,96 11,0
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Isotermas de adsorción de plomo
0
100
200
300
400
500
600
0 10 20 30 40 50 60
q (m
g/g
)
Ce (mg/L)
0
100
200
300
400
500
600
0 10 20 30 40 50 60
q (m
g/g
)
Ce (mg/L)
Lex de uva
Escobajo de uva Orujo de uva
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0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80
q (m
g/g
)
Ce (mg/L)
Isotermas de adsorción de cadmio
Lex de uva
Escobajo de uva Orujo de uva
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Ajuste a modelos teóricos
MaterialModelo de Langmuir Modelo de Freundlich
KL (L/mg)
Qm (mg/g)
R2 KF n R2
CA-EU 2,12 58,20 0,88 33,03 5,81 0,97
CA-OU 0,19 75,61 0,98 35,93 6,10 0,94
CA-LU 0,89 34,65 0,81 20,68 7,93 0,83
MaterialModelo de Langmuir Modelo de Freundlich
KL (L/mg)
Qm (mg/g)
R2 KF nR2
CA-EU 1,49 358,10 0,88 172,8 4,44 0,94
CA-OU 9,38 399,50 0,83 244,30 5,81 0,87
CA-LU 11,18 99,77 0,80 65,32 7,06 0,88
Adsorción de plomo
Adsorción de cadmio
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Conclusiones Se probó la eficacia de carbones activados obtenidos a partir de
escobajo, orujo y lex de uva frente a la remoción de plomo y cadmio en solución acuosa, obteniéndose porcentajes de remoción de estos metales superiores al 95%.
Baja influencia de las propiedades texturales de los adsorbentes,
área superficial específica y volúmenes de poros, sobre la capacidad de adsorción de Pb y Cd, en las condiciones experimentales ensayadas.
La naturaleza básica de los adsorbentes produjo la evolución de los valores de pH hacia rangos en los que aparecen especies insolubles de los metales estudiados. Por lo tanto, el mecanismo de precipitación se sumó al de adsorción, mejorando la eficiencia de estos materiales para la remoción de los contaminantes analizados.