Se realizaron experimentos de para determinar la capacidad de adsorción de Pb2+ y la eficiencia del proceso de adsorción bajo diferentes condiciones de pH, tiempo de contacto, concentración de adsorbente y temperatura, al utilizar tallos de dátiles com material adsorbente.

1. UNIVERSIDAD DE
SONORA
División de ingeniería
Dpto. de Ingeniería Química y Metalurgia
Ingeniería Química
Biosorción de iones de plomo (II) de soluciones
acuosas por tallos de dátiles biológicos activados
Alumno: Diego Reyes Briseño
Curso: Operaciones unitarias II
Octavo semestre
Profesor: Nuñez Esquer Marco Antonio
12 de abril de 2018

2. ARTICULO
• Biosorción de iones de plomo (II) de soluciones acuosas por tallos de dátiles biológicos
activados
• Autores: Hynda Yazid y Rachida Maachi, departamento de ingeniería ambiental
• Procedencia: Algeria
• Nombre de la revista: Revista de ciencia ambiental y tecnología 2008
• Paginas: 201-213

3. ÍNDICE
• Introducción
• Materiales y métodos
• Resultados y discusión
• Conclusión

4. INTRODUCCIÓN

5. INTRODUCCIÓN
• Problemática.
• La creciente contaminación de aguas residuales por iones metálicos tóxicos
es un problema ambiental en Algeria.
• Estos metales incluyen: As, Cr, Pb, Hg, Cu, Zn, Cd, Ni y Mn.
• Las técnicas tradicionales para eliminación de iones metálicos son incapaces
de reducir la concentración a niveles requeridos (proceso de reducción o
precipitación de cal) o muy costosas (proceso de intercambio iónico,
adsorción de carbón activado, eliminación electrolítica).

6. MÉTODOS DE ELIMINACIÓN DE
IONES
• Los métodos biológicos de eliminación de
iones mediante (microorganismos, hongos
y algas) es una técnica atractiva pero no
adecuada a gran escala.
• Método alternativo mas prometedor:
absorción por materiales orgánicos de
desechos activados.
• En la investigación se propone un nuevo
biosorbente: tallos de dátiles como materia
orgánica. (Abundante, barata, desechos)

7. EXPERIMENTOS DE ADSORCIÓN
• Factores estudiados: temperatura, pH, tiempo de contacto, Pb (II) inicial,
concentración del adsorbente en la cinética de sorción, isoterma de biosorción.
• Se utilizaron los modelos de isotermas de adsorción de Langmuir y Freundlich para
describir el equilibrio entre iones de Pb (II) biosorbidos en los tallos activados de los
dátiles (qe) y los iones de Pb (II) en solución (Ce) a T=cte
Donde qm (mg g^-1): cantidad máxima de iones de Pb (II)
por unidad de biosorbente para formar una monocapa
completa en la superficie.
b (L mg^-1): constante relacionada a la afinidad de los
sitios de unión.

8. ORDEN DE REACCIÓN
• Modelos cinéticos: pseudo-primer-orden y pseudo-segundo-orden, son modelos de
difusión intraparticula, son expresados como:
• Donde qt (mg/g) es la cantidad adsorbida de iones Pb (II) a tiempo t.
• qe (mg/g) capacidad de adsorción máxima, k2 (mg/g*min).

9. MODELO DE DIFUSIÓN
INTRAPARTICULA
• Basado en la teoría propuesta por Weber y Moris fue probado para identificar el
mecanismo de difusión, de acuerdo con esta teoría:
• Kp (mg g^-1 min^0.5) es la velocidad intraparticula constante.
• Para probar el modelo se grafica qt vs raíz de t, si es lineal entonces la difusión
intraparticula esta involucrada en este proceso de adsorción y si pasa por el origen
esta difusión es el paso limitante del sistema. Caso contrario otros modelos
cinéticos controlan la tasa de biosorcion.

10. MATERIALES Y MÉTODOS

11. PREPARACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE
TALLOS DE DÁTILES ACTIVADOS Y
CRUDOS
• Secados a 60 C durante 24 h, triturados en un molino y se tamizaron en
tamaños 0.3-0.8 nm.
• Para activarlos se trituraron en una solución enriquecida de nitrato (200 mg
L^-1) para desarrollar microorganismos sin la necesidad de biomasa exterior
durante 5 días.
• Luego fueron lavados y secados a 60 C durante 48 H.
• Se realizaron análisis de microscopia electrónica para los tallos brutos y
preparados para verificar la presencia de porosidad.

12. PREPARACIÓN DE SOLUCIONES
METÁLICAS
• La solución de Pb (II) utilizada en este estudio se preparó por dilución de
1000 mg L ^ -1 de solución madre, obtenida disolviendo Pb(NO3)2 en agua
desionizada.
• Se usaron diluciones frescas en cada experimento.

13. EXPERIMENTOS DE BIOSORCION
• Para determinar la condición de biosorcion de Pb (II) optima, los experimentos se
llevaron a cabo en lotes de 10 g L^-1 de tallos de dátiles brutos y activados en
matraces Erlenmeyer.
• Se agregó el biosorbente y se agitó en un agitador orbital a 600 rpm.
• Se investigó en un intervalo de tiempo de 2-120 min.
• También se realizó a diferentes pH (1.8, 2.4, 3.5, 4, 4.5 y 5.4).
• Se estudió el efecto de la concentración de biosorbentes en el rango de
concentración de 2.5-30 g L ^-1. De forma similar, se usaron soluciones de Pb (II)
con sus valores de concentración (50, 100 y 150 mg L^-1) para evaluar el efecto de
la concentración de iones de Pb (II) inicial.

14. EXPERIMENTOS DE BIOSORCION
• La biosorción de iones de plomo (II) en tallos de dátiles activados se evaluó a
temperaturas constantes de 12, 25, 40 y 63 C.
• Las concentraciones finales de iones de plomo (II) de las soluciones se determinaron
usando un espectrofotómetro de absorción atómica (SOLAAR, Informe MAA.)
• La cantidad de adsorción en equilibrio, qe (mg g ^ -1) y en el tiempo t, qt (mg g ^ -
1) se calculó respectivamente por:
• Donde, C0, y Ce y Ct (mg L ^ -1) son las concentraciones
de fase líquida de los iones de plomo (II) en el equilibrio
inicial, y en cualquier momento t, respectivamente. V es el
volumen de solución (L) y m es la masa de biosorbente
utilizada (g).

15. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

16. CARACTERIZACIÓN
DE TEXTURAS DE
TALLOS DE DÁTILES
ACTIVADOS

17. EFECTO DEL TIEMPO DE CONTACTO
Las fuerzas de atracción de los iones
y el asorbente hicieron que la
adsorción fuera mas rápida en los
tallos activados que en los crudos.
La concentración de Pb (II) no cambio
significativamente y alcanzo un
equilibrio final de 63.8 y 97% con
tallos de dátiles brutos y activados
dentro de los 60 minutos.

18. EFECTO DEL TIEMPO DE CONTACTO
• Los resultados demuestran que la adsorción máxima es un parámetro
significativo para la aplicación a gran escala en procesos industriales, este
hallazgo se atribuyó a una estructura altamente porosa y de mallas del
adsorbente, que proporciona acceso fácil y una gran área superficial para los
metales de adsorción en los sitios de unión.
• Como puede verse en la Figura de la estructura porosa de los vástagos de los
dátiles, estos eliminan el problema de la limitación de la difusión como se esperaría
que ocurriera para la biosorción de Pb (II) en los tallos de los dátiles.

19. EFECTO DEL PH
• El pH de la solución se ha
identificado como la variable más
importante que rige la adsorción de
metales en el adsorbente.
• La baja biosorción de metales a pH 2
se ha atribuido a la competencia que
los iones metálicos enfrentan desde
los iones de hidrógeno para los sitios
de adsorción disponibles.
• A valores superiores a 4, la capacidad
de eliminación de metales
pesados disminuyó debido al hecho
de que con los valores de pH de 5
apareció la precipitación del metal e
interfirió con la acumulación o un
deterioro del adsorbente.

20. EFECTO DE LA DOSIFICACIÓN DE
BIOSORBENTE

21. EFECTO DE LA DOSIFICACIÓN DEL
BIOSORBENTE
• Se añadieron cantidades de biosorbente desde 2.5 a 30 g L^-1
• El rendimiento se modifico de 39 a 98.2%, al aumentar la dosificación
adsorbente, la eliminación total de plomo (II) de la solución aumentó debido
a que la disponibilidad de sitios activos para la unión de metales aumentó y
el aumento de este número tampoco tuvo efecto después de que se alcanzó
el equilibrio.
• El optimo es 10 g L^-1 con eliminación de 97.9%.

22. ISOTERMAS DE BIOSORCION

23. ISOTERMAS LANGMUIR Y FREUNDLICH

24. MODELOS DE LANGMUIR Y
FREUNDLICH
• La capacidad máxima de adsorción (qm) del adsorbente calculado a partir de
la ecuación de la isoterma de Langmuir define que la capacidad total del
adsorbente para los iones de plomo (II) es de 27.03 mg g ^-1.
• Las constantes de Freundlich Kf y n indican la capacidad de biosorción del
biosorbente y una medida de la desviación de la linealidad de la biosorción,
respectivamente. Los valores de Kf y n en el equilibrio fueron 2.11 L g ^ -1 y
1.99, respectivamente. El valor de n es mayor que la unidad, lo que indica
que los iones de plomo (II) son adsorbidos favorablemente por los tallos
biológicos activados de los dátiles.

25. MODELOS CINÉTICOS
• La cinética de la biosorción de iones Pb (II) sobre los vástagos de dátiles
activadas se analizó utilizando modelos de difusión de pseudo primer orden,
pseudo segundo orden e intrapartícula.

26. PSEUDO SEGUNDO ORDEN

27. DIFUSIÓN INTRAPARTICULA

28. COMPARACIÓN
Estos datos sugieren que el sistema de adsorción estudiado pertenece al
modelo cinético de pseudo segundo orden. En este modelo, el paso
limitante es un mecanismo de adsorción que involucra la quimisorción,
donde la eliminación de metal de la solución se debe a interacciones
puramente físico-químicas entre el adsorbente y la solución de metal.

29. EFECTO DE LA TEMPERATURA
El aumento de la temperatura
aumenta la capacidad de
sorción de los tallos activados
de los datiles. Por lo tanto, al
aumentar la temperatura de
12 a 63 ° C, la eliminación del
plomo (II) aumentó de 96.8 a
99.9%,

30. CONCLUSIÓN

31. CONCLUSIÓN
• Las capacidades experimentales de biosorción de iones de plomo (II) en los tallos de
los datiles fueron 3.48 y 5.14 mg g ^-1 para los tallos de dátiles crudos y biológicos
activados, respectivamente, para la concentración inicial de 50 mg L ^ -1 y la
eliminación aumentó de 63.8 a 97%.
• Tallos activados mas porosos que los crudos.
• La biosorción de iones de plomo (II) dependía del pH inicial, el Pb (II) inicial, la
concentración de las fechas de los tallos y la temperatura.
• El modelo de pseudo segundo orden describió bien los datos cinéticos con un
modelo de monocapa.

32. CONCLUSIÓN FINAL
• Se puede concluir que los tallos activados de los dátiles pueden usarse como
una fuente baja y abundante en Argelia, para la eliminación del plomo (II).

33. MUCHAS GRACIAS POR SU
ATENCIÓN