Sorción multicomponente de metales pesados en agua empleando carbón de hueso

Abstract

Resumen En el presente trabajo se estudió la aplicación del carbón de hueso (CH) en la remoción mono y multicomponente de metales pesados en solución acuosa. En primera instancia, se analizó la importancia que desempeña la fracción inorgánica del material en la remoción de iones de Cd2+, Ni2+ y Zn2+ en solución acuosa. Para tal propósito, se realizaron estudios cinéticos y de equilibrio en condiciones por lotes empleando CH y carbón de hueso tratado con HNO3 (CH-A). Los resultados de estos experimentos muestran que la capacidad de sorción del CH es significativamente mayor que la obtenida empleando CH-A debido a que el esqueleto inorgánico del CH tiene una contribución relevante en la remoción de los cationes a través de un proceso de intercambio iónico. Adicionalmente, el sorbente fue caracterizado antes y después del tratamiento ácido empleando diversas técnicas analíticas para identificar cambios estructurales provocados por la extracción y eliminación de la fracción inorgánica. Se cuantificó el contenido de calcio en las soluciones antes y después del proceso de remoción para todas las especies metálicas estudiadas con la finalidad de identificar la contribución del proceso de intercambio iónico en la remoción de estos cationes. Por otra parte, se evaluó la remoción de dichos elementos en mezclas binarias y ternarias empleando diseños experimentales para identificar la presencia de procesos de sorción competitivos (antagónicos) en la eliminación simultánea de estos metales contaminantes. En todos los sistemas considerados, los resultados obtenidos indican que la capacidad de sorción es inferior a la obtenida en los sistemas monometálicos y, por tanto, se puede concluir que existe un efecto antagónico en el proceso de sorción entre los metales evaluados. Los datos experimentales de los diversos estudios fueron correlacionados con diferentes modelos de isotermas de sorción tanto para sistemas simples como multicomponentes. En síntesis, el modelo de Sips es el más adecuado para la correlación de los sistemas monocomponentes, mientras que modelos basados en la metodología de superficie de respuesta pueden emplearse para ajustar satisfactoriamente los sistemas que involucran la remoción multicomponente de metales pesados. Finalmente, las capacidades de sorción obtenidas en el presente trabajo indican que el carbón de hueso puede ser una alternativa tecnológicamente adecuada para tratar efluentes acuosos contaminados con iones de Cd2+, Ni2+ y Zn2+.