Tema de Adsorción

1. UNIVERSIDAD DE SONORA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍAY METALURGIA
Curso:
Operaciones Unitarias II
Exposición Semestral
Alumna:
Rosa Evelia Gurrola Rubio
Profesor:
Marco Antonio Núñez Esquer
Semestre 2019-1
Jueves 21 de marzo.

2. ELIMINACIÓN POR LOTES Y COLUMNAS DE NÍQUEL DE
SOLUCIONES ACUOSAS USANDO LA MACRO ALGA MARINA
PARDAS SARGASSUM FILIPENDULA
//BATCH AND COLUMN REMOVAL OF NICKEL FROM AQUEOUS
SOLUTIONS USING THE SARGASSUM FILIPENDULA BROWN MARINE
MACROALGAE//
Araceli Aparecida Seolatto1*, Márcia Terezinha Veit2, Eneida Sala Cossich1, Célia, Regina Granhen Tavares1, Edson
Antônio da Silva2 and Eduardo Augusto Pontel1.
1Departamento de Engenharia Química, Universidade Estadual de Maringá, Av. Colombo, 5790, 87020-900, Maringá, Paraná,
Brasil. 2Centro de Engenharias e Ciências Exatas, Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, Paraná, Brasil.
Author for correspondence. E-mail: araceliseolatto@yahoo.com.br

3. ■ INTRODUCCION
■ MATERIALES Y METODOS
■ RESULTADOS Y CONCLUSIONES
Contenido del
articulo:

4. INTRODUCCIÓN

5. Antecedentes
■ La contaminación de las aguas residuales por metálicos
pesados tóxicos es un problema medioambiental en todo el
mundo (Kalyani et al., 2004).
■ Al contrario de los compuestos orgánicos tóxicos, que en
muchos casos pueden degradarse, los compuestos metálicos
que se liberan al medio ambiente tienden ha acumulándose en
los tejidos vivos a lo largo de la cadena alimentaria (Cossich,
2000).

6. La bioadsorción
■ La bioadsorción es una técnica popular que utiliza materiales
biológicos inactivos / muertos para la eliminación de metales
pesados. (Holan y Volesky, 1994).
■ La biomasa se puede emplear para secuestrar metales
pesados de efluentes industriales o para recuperar metales
preciosos de soluciones de procesamiento (Davis et al., 2003).

7. Alga marina parda
Sargassu filipendula
Las algas crecen en muchas
partes del mundo y, por lo
tanto, están disponibles en
grandes cantidades para el
desarrollo de materiales
biosorbentes altamente
efectivos (Feng y Aldrich,
2004).

8. Ventajas de utilizar alga marina
■ La presencia de grupos funcionales clave en las paredes
celulares de algas es responsable de sus excelentes
propiedades de adsorción de metales (Davis et al., 2003).
■ En comparación con otros métodos para eliminar metales
tóxicos de los efluentes industriales, el proceso de
bioadsorción ofrece las ventajas de una alta pureza del
efluente tratado y el bajo costo de operación (Shievwer y
Volesky, 1995).

9. NÍQUEL
■ Es uno de los metales pesados
tóxicos que son contaminantes
comunes del entorno.
■ En los seres humanos puede
causar problemas graves, como
dermatitis, sensibilización alérgica,
y daño a los pulmones y el sistema
nervioso. También es un conocido
cancerígeno (Axtell et al., 2003).

10. Impacto
■ De acuerdo con las directrices de la Organización Mundial de la
Salud (OMS) para el agua potable, el nivel permitido de Ni + 2
es de 5 ppm.
■ El níquel está presente en las corrientes de aguas residuales sin
tratar de industrias como la electrodeposición, el
procesamiento de minerales de metales no ferrosos, las
industrias de tinte, el esmalte de porcelana y las centrales
eléctricas de vapor (Yu y Kaewsarn, 2000).

11. OBJETIVO
■ Evaluar el proceso de bioadsorción de níquel por medio de la
biomasa del alga Sargassum filipendula, considerando los
parámetros para la determinación de la adsorción de níquel:
a) El tiempo requerido para el equilibrio metal-biomasa
b) Los efectos del tamaño de la biomasa.
c) Velocidad de agitación,
d) El tratamiento previo de las algas en la naturaleza
■ Evaluar la capacidad de bioadsorción en lotes y en sistemas
continuos.

12. MATERIALES Y
METODOLOGIA

13. MATERIA
■ La biomasa utilizada fue la alga parda Sargassum filipendula,
que se lavó con agua, se enjuagó con agua destilada y se secó
en un horno ( 60ºC ,24 h)
■ El tratamiento previo : parte de esta alga seca, sumergiéndola
en una solución de CaCl2 0,2 M (pH =5, después de la
corrección con HCl 1 N), bajo agitación lenta (24h), es
enjuagada con agua destilada y secada en un horno(60ºC,
24h).
■ La biomasa seca se cortó y se tamizó a diferentes tamaños de
fracciones.

14. ■ Las partículas secas con un diámetro promedio de 0.22 y 2.20
mm se usaron para experimentos de adsorción en lotes, y las
partículas con un diámetro promedio de 2.20 mm se usaron para
los experimentos en columna de lecho fijo.
■ El peso seco de la biomasa se obtuvo después del secado (105º
24h).
■ Se prepararon soluciones de níquel con diferentes
concentraciones iniciales disolviendo NiCl2 6H2O en agua
desionizada.

15. MÉTODO
■ Para determinar el tiempo de contacto requerido para los
experimentos de adsorción de equilibrio se realizaron en
matraces Erlenmeyer, utilizando 1 L de solución metálica y 1.5 g
de biomasa (materia seca). (30ºC, agitación 200 rpm).
■ Se muestreo 1,2 ml a diferentes intervalos de tiempo, se
filtraron con membrana (0.45 µm) y se determinó la
concentración de níquel mediante espectroscopia de absorción
atómica (AAS)

16. ■ Para evaluar la influencia del diámetro de las partículas, la
agitación y el pretratamiento de las algas se realizaron
bajo el mismo procedimiento con el tamaño de partícula
más pequeño (0,22 mm, agitación 100 rpm) con algas
naturales.
■ Para evaluar la influencia del pH se realizaron en matraces
Erlenmeyers de 125 ml (4 horas), que contenían 75 ml de
la solución metálica y 0.125 g de partículas de biomasa
seca (D.prom.= 2,2 mm).

17. ■ Las suspensiones se agitaron (200 rpm, 30ºC y pH 02 a 5,5)
Después de 4 horas, se alcanzó el equilibrio de adsorción.
■ La solución se separó por filtración al vacío y la concentración de
níquel se determinó mediante espectroscopia de absorción
atómica.
■ Los experimentos de adsorción de equilibrio en los lotes se
realizaron con el mismo procedimiento (pH 3, utilizando
soluciones de HCl y NaOH para ajustar el pH) este control se
siguió cada hora. Todos los experimentos se realizaron por
duplicado.

18. ■ La concentración de equilibrio del ion de metal (qeq) se calculó a partir de
la concentración inicial (C0) y la concentración de equilibrio (Ceq), en
cada matraz, usando la Ecuación 1:
𝒒 𝒆𝒒 =
𝑽 𝑪 𝟎 − 𝑪 𝒆𝒒
𝑴
Donde:
V = volumen de la solución de cromo en el matraz (cm3).
M = la masa seca de biosorbente (gr).
■ Cuando el sistema alcanza el equilibrio, la concentración de metal en la
fase fluida es constante en toda la columna e igual a la concentración de
alimentación (C = Ceq = CF).

19. ■ Los experimentos de adsorción de flujo continuo se realizaron en
una columna de acero (altura = 50 cm y diámetro = 2,8 cm) y con
temperatura controlada.
■ La longitud del lecho fue de 30,6 cm. Una bomba peristáltica
alimentó la solución de níquel (II) (pH 3.0) a la parte inferior de la
columna con un caudal de 6 ml min-1.
■ La temperatura de la solución de alimentación de la corriente y de
la columna se controló a 30ºC a través de un baño termostático. Las
muestras líquidas en la parte superior de la columna se recolectaron
en intervalos de tiempo predefinidos.

20. Eliminación de níquel por sargassum filipéndula
■ La capacidad de bioadsorción del níquel (II) se calculó a partir de
las curvas de avance experimentales, utilizando la siguiente
ecuación 2:
Dónde:
Q = caudal
M= peso de biomasa dentro de la columna (gr).
La integral representada por la Ecuación 2 se resolvió analíticamente
mediante el enfoque polinomial del término 1 − 𝐶
𝐶 𝑝
𝑞 𝑒𝑞 =
𝐶 𝑝 𝑄
1000 𝑀 0
1
1 − 𝐶
𝐶 𝑝
𝑑𝑡

21. Ajuste de los datos experimentales.
■ El modelo de adsorción de Langmuir se eligió para la
estimación de la bioadsorción de metal máxima (qmax) por el
biosorbente.
■ El modelo de isoterma de Freundlich no asume energías de
sitio homogéneas ni niveles limitados de adsorción.
■ 𝑞 𝑒𝑞 = 𝐾𝐶𝑒𝑞
1 𝑛
, donde k y n son contantes.

22. La isoterma de Langmuir
■ Se puede expresar como:
𝑞 𝑒𝑞 =
𝑞 𝑚𝑎𝑥 𝑏 𝐶𝑒𝑞
1 + 𝑏𝐶𝑒𝑞
dónde:
qeq = la cantidad de ión metálico unido por gramo de biomasa seca en
equilibrio
Ceq = concentración de metal residual (equilibrio) que queda en la
solución después de la unión, respectivamente;
qmax = la cantidad máxima de ion metálico por unidad de peso de
adsorbente para formar una mono capa completa en la superficie unida
a Ceq alto;
b = cont. relacionada con la afinidad de los sitios de unión.

23. RESULTADOS Y
CONCLUSIONES

24. ■ Cinética de bioadsorción de níquel.
■ La determinación del tiempo de contacto requerido para alcanzar
el equilibrio (entre sorbato disuelto y sólido unido) muy importante,
ya que se utilizará más adelante para obtener las isotermas.
■ Influencia del pre-tratamiento, tamaño de biosorbente, agitación y
pH en bioadsorción de níquel
■ *Para recordar las condiciones experimentales :
Dp = 2.2 mm
velocidad de agitación = 200 rpm
pH = 3.0
T = 30°C

25. La Figura.1. presenta los
resultados obtenidos con
biomasa de 2.20 mm
(diámetro medio) a dos
concentraciones iniciales
diferentes de níquel
(1.75 y 5.0 meq L-1).

26. La Figura 2 (a) muestra
el comportamiento de
todo el experimento
Figura 2 (b) muestra el
comportamiento los
primeros 30 minutos
del experimento.

27. Figura 3. Efecto de las cinéticas de bioadsorción de níquel pre-
tratamiento por Sargassum filipendula algas marinas.

28. Figura 4. Influencia del tamaño de
biosorbente en la bioadsorción de níquel por
algas marinas.
Cossich (2000) informó que
los diferentes tamaños de
Sargassum sp. biomasa no
influyó en la capacidad y
velocidad de bioadsorción
de níquel.

29. Ko et al. (2001), la
adsorción por lotes
tenía resistencias de
transferencia de
masa en la película
líquida y en las
partículas internas.
La Figura 5 muestra los experimentos de
cinética de bioadsorción de níquel por
biomasa sin agitación y con agitación a dos
velocidades diferentes (100 y 200 rpm).

30. Figura 6. Influencia del pH sobre la
bioadsorción de níquel en alga
marina
Se establecido que los metales
pesados ​​se eliminan del agua
predominantemente por
intercambio iónico. Los grupos
carboxilo y sulfato se han
identificado como los principales
sitios de secuestro de metales en
las algas marinas, y como estos
son grupos ácidos, su
disponibilidad depende del pH.

31. Ajuste de los datos experimentales.
Figura 7.Isotermas de adsorción de níquel (II) por la
biomasa en un sistema por lotes (temperatura: 30ºC):
(a) pH=3
(B) pH=3,5
(C) pH=4

32. ■ Figura 8. Isoterma de adsorción de níquel (II) pretratada por biomasa
ajustada por el modelo de Langmuir a diferentes valores de pH
(temperatura: 30ºC).

33. ■ Figura 9. Isoterma de adsorción de níquel (II) por el pretratamiento en el
sistema dinámico (Temperatura: 30ºC y pH 3.0)

34. Conclusiones:
■ Un tiempo de contacto = 4 h. fue suficiente para alcanzara el equilibrio.
■ La cinética de adsorción de níquel (II) por la biomasa del alga se puede
dividir en dos etapas: 1° con la tasa de adsorción es muy alta, 2° con una
tasa de adsorción mucho más baja.
■ El tratamiento previo de la biomasa no influyó en la bioadsorción de Ni (II).
■ una mayor agitación provoca una menor resistencia en la película líquida y
se produce una adsorción más rápida

35. Conclusiones:
■ La capacidad de bioadsorción de alga aumentó con el pH, el pH
conduce a un aumento en la bioadsorción para las especies
catiónicas, tales como los complejos de níquel.
■ El modelo de adsorción de Langmuir concordó con los datos de
equilibrio experimental.
■ La columna empaquetada usó efectivamente la capacidad de
enlace de metal de biomasa en mayor medida que el modo de
lote.

36. MUCHAS GRACIAS POR
SU ATENCIÓN