Estudio isotérmico de biosorción de Niquel en soluciones acuosas sintéticas utilizando biomasa se...

1. Introducción

1.1. Tecnologías de remoción

1.1.1. ineficiente o costoso

1.1.1.1. aún más debajo de los 100 ppm

1.1.1.1.1. Ejm:

1.2. Métodos biotecnológicos

1.2.1. emplea microorganimos o sus productos (alga/bacteria)

1.2.1.1. solución = biosorción

1.2.1.1.1. materia viva

1.2.1.1.2. materia muerta

1.2.1.1.3. materia inmovilizada

1.2.2. inmoviliza los metales

1.2.2.1. transforma iones metálicos

1.2.2.1.1. estados químicos más inocuos

1.3. Microalga Chlorella sp

1.3.1. terapeútico

1.3.1.1. fortalece sistema inmune

1.3.1.2. crecimiento y reparación de tejidos

1.3.1.3. desintoxicar organismo

1.3.2. biotecnología

1.3.2.1. biosorbente de ETPs

1.3.2.1.1. Cr (2+, 3+, 6+)

1.3.2.1.2. Fe (2+, 3+)

1.3.2.1.3. Cu (1+, 2+)

1.3.2.1.4. Zn (2+)

1.3.2.1.5. Pb (2+, 4+)

1.3.2.1.6. Hg (1+, 2+)

1.3.2.2. técnología

1.3.2.2.1. absorción

1.3.2.2.2. acumulación

1.4. Objetivo

1.4.1. evaluar calidad metalosorbente

1.4.1.1. isotermas

1.4.1.2. capacidad máxima de adsorción

1.4.1.3. cinética de adsorción

1.4.2. tratamiento de agua contaminada

2. Metodología

2.1. materiales y reactivos

2.1.1. solución madre

2.1.1.1. solución de 1 000 ppm de Ni (II)

2.1.1.1.1. Ni(NO3) grado analítico

2.1.1.1.2. agua destila y HNO3

2.1.2. diluciones de solución madre

2.1.2.1. concentraciones deseadas

2.1.2.1.1. 5 ppm 10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm 50 ppm

2.2. biomasa de Chlorella sp

2.2.1. parámetros más importantes

2.2.1.1. cantidad y calidad de nutriente

2.2.1.1.1. cultivo Basal de Bold (BBM)

2.2.1.2. temperatura, pH y luz

2.2.1.2.1. T° 19±2°C pH 7±0,2 fotoperiodo luz- oscuridad 12;12

2.2.1.3. turbulencia y salinidad

2.2.2. biomasa obtenida

2.2.2.1. decantación

2.2.2.2. filtración

2.2.2.3. lavar con NaCl 0,85%

2.2.2.4. secar estufa 45°C 5 horas

2.3. caracterización FTIR de la biomasa

2.3.1. espectroscopia infrarroja

2.3.1.1. pastilla de KBr

2.3.2. estimar interacción de Ni (II)

2.3.2.1. con grupos representativos de la pared celular de la biomasa seca

2.4. cinética de adsorción de Ni

2.4.1. 5 mg de biomasa + 10 mL de solución 50 ppm

2.4.1.1. agitación constante (120 rpm)

2.4.2. filtraron soluciones

2.4.2.1. análisis de sobrenadante

2.4.2.1.1. para determinar la concentración residual del metal

2.5. isoterma de adsorción de Ni

2.5.1. soluciones de concentraciones iniciales

2.5.1.1. 5 mg/L 10 mg/L 20 mg/L 30 mg/L 40 mg/L 50 mg/L

2.5.2. 10 mL de cada solución + 5 mg de biomasa

2.5.2.1. agitación constante (2 horas a 20°C)

2.5.3. filtrar soluciones y medir concentración final

2.5.3.1. calcular capacidad de adsorción

2.5.4. análisis de isoterma de adsorción

2.5.4.1. modelos matemáticos

2.5.4.1.1. Freunndlich y Langmuir

2.6. análisis de muestra

2.6.1. determinación de ion Ni (II)

2.6.1.1. triplicado en filtrados de ensayos de biosorción

2.6.1.1.1. digestión ácida (HNO3) y análsis

2.6.1.2. método acetileno-aire

2.6.1.2.1. lámpara de cátodo hueco

2.7. análisis de datos

2.7.1. evaluar comportamiento y distribución

2.7.1.1. 6 tiempo, diferentes concentraciones del metal

2.7.2. construcción de perfil

2.7.2.1. genera diagrama de puntos

2.7.3. modelado por regresión lineal o no lineal

2.7.3.1. según naturaleza de perfil

3. Conclusiones

3.1. Capacidad máx de adsorción

3.1.1. 3,701 mg/g

3.2. Modelo de Freundlinch

3.2.1. K = 11,8

3.2.2. n = 1,2

3.2.2.1. afinidad signficativa

3.2.2.1.1. n>1

3.3. Análisis FTIR

3.3.1. existencia de grupos

3.3.1.1. carboxilos

3.3.1.2. hidroxilos

3.3.1.3. carbonilos

3.3.1.4. aminos

3.3.2. interacción entre

3.3.2.1. superficie del sorbente

3.3.2.2. ion Ni (II)

3.4. Ventajas

3.4.1. mejor recuperación de metales

3.4.2. inmune a toxicidad

3.4.3. no adicionar nutriente

3.4.4. reutilización de biomasa

4. Resultados y Discución

4.1. obtención de la biomasa

4.1.1. periodo de 20 días

4.1.1.1. 0,4 g/L

4.2. caracterización FTIR de la biomasa

4.2.1. interacción entre Ni (II) y grupos funcionales

4.2.1.1. -OH, N-H CH2, CH3 C-O (amida) C-N, N.H C-O, C=C de anillo C-O

4.2.1.1.1. degradación de intensidad en enlaces

4.2.2. principales frecuencias de bandas

4.2.2.1. 3 000 a 3 600 cm^-1

4.2.2.1.1. vibraciones de hidrógenos intermoleculares

4.2.3. disminución en contenido de proteínas y carbohidratos

4.2.3.1. por disminución en insendiad de las bandas de adsorción

4.2.3.1.1. en región de 800-1 800 cm^-1

4.2.4. disminución de contenido de lípidos

4.2.4.1. declinación en el intervalo 3 100-2 800 cm^-1

4.2.5. cambios en el número de onda de los picos más representativos

4.2.5.1. grupos funcionales amino, hidroxilos, C=O y C-O

4.2.5.1.1. participaron en la biosorción Ni (II)

4.2.6. efecto quelante de la biomasa por el metal

4.3. cinética de adsorción de Ni

4.3.1. disminución de concentración en función al tiempo

4.3.1.1. contacto metal-biomasa

4.3.1.1.1. equilibrio de adsorción de Ni (II) a los 260 min

4.3.1.2. dos etapas

4.3.1.2.1. rápida 0-60 min

4.3.1.2.2. lenta 60-260 min

4.3.2. variación en la capacidad de adsorción del Ni

4.3.2.1. mayor capacidad a los 260 min

4.3.2.1.1. biomasa saturada, por ende máxima velocidad de adsorción

4.4. isoterma de adsorción de Ni

4.4.1. balance de materia del sistema de adsorción

4.4.1.1. Ni (II) desaparece de la solución

4.4.1.1.1. cantidad límite de Ni (II) se determina por fórmula

4.4.2. modelos para cuantificar la capacidad máxima de adsorción de Ni (II)

4.4.2.1. isoterma de Langmuir

4.4.2.1.1. 1/Qe vs 1/Ce

4.4.2.2. modelo de Freundlich

4.4.2.2.1. Qe = K(C^1/n)

4.4.2.2.2. logQe = 1/n logCe + logK

4.4.3. isoterma de adsorción obtenida

4.4.3.1. condiciones ph = 6, T° = 20°C

4.4.3.1.1. máxima capacidad de adsorción 32,701 mg/g