Post on 21-Oct-2018
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
TRABAJO DE TITULACIÓN
Previo a la obtención del título de
INGENIERO QUÍMICO
TEMA:
Evaluación del poder biosorbente de las cáscaras de cítricos (Limón y Toronja)
para eliminación de metales pesados; Plomo (Pb) y Mercurio (Hg) en aguas
residuales sintéticas
AUTORES:
Richard Enrique Marshall Sánchez
Joao Fabricio Espinoza Subía
DIRECTOR DEL PROYECTO:
lng. Quim. Katherine Zalamea, MSc.
GUAYAQUIL – ECUADOR
DICIEMBRE 2016
ii
DERECHOS DE AUTORÍA
Nosotros, RICHARD ENRIQUE MARSHALL SÁNCHEZ y JOAO FABRICIO
ESPINOZA SUBÍA, declaramos bajo juramento que el trabajo aquí escrito es de
nuestra autoría, que no ha sido previamente presentado para ningún grado o
calificación profesional, y que hemos consultado las referencias bibliográficas
que se incluyen en este documento.
A través de la presente declaración cedemos los derechos de propiedad
intelectual a la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL, FACULTAD DE INGENIERÍA
QUÍMICA, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual y su
reglamento.
_________________________________
RICHARD ENRIQUE MARSHALL SANCHEZ
C.I. 0917108896
________________________________
JOAO FABRICIO ESPINOZA SUBÍA
C.I. 0924927254
iii
AVAL DEL TUTOR
Ing. Quim. Katherine Zalamea, MSc. Certifico haber tutelado el trabajo de
titulación; “Evaluación del poder biosorbente de las cáscaras de cítricos (Limón
y Toronja) para eliminación de metales pesados; Pb y Hg en aguas residuales
sintéticas”, que ha sido desarrollado por Richard Enrique Marshall Sánchez y
Joao Fabricio Espinoza Subía, previa obtención del título de Ingeniero Químico,
de acuerdo al REGLAMENTO PARA LA ELABORACIÓN DE TRABAJO DE
TITULACIÓN PARA EL GRADO DE TERCER NIVEL DE LA UNIVERSIDAD
DE GUAYAQUIL, FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA.
Atentamente.
___________________________________
ING. QUIM. KATHERINE ZALAMEA, MSC.
iv
AGRADECIMIENTO
Primero agradecer a Dios sobre todas las cosas, aunque le fallamos siempre
nos sigue dando ánimos y muchas bendiciones para continuar por este camino
llamado vida.
Faltarian palabras y mas páginas para poder agradecer a todas las personas
que han influenciado en mi desarrollo personal para alcanzar mis metas.
Le doy gracias a mi madre SONIA ya que sin ella no estuviera aquí, ni
hubiese alcanzado los logros que estoy obteniendo; gracias por darme tanto
amor sin esperar nada a cambio.
A mi abuela mami mima gracias por ser una base fundamental para la familia
por su apoyo y dedicacion tantos años con mi hermano y conmigo; a mis tías
que siempre han estado aquí para apoyarme; nunca me voy a olvidar de ustedes
tia mima, Cecília, María, Marita y mi tia Mónica.
Por último a los grandes maestros que han pasado por mi vida estudiantil
gracias a ellos soy ese joven que nunca va perder las ganas de seguir buscando
el conocimiento y la manera de ayudar al prójimo.
Richard Enrique Marshall Sánchez
v
DEDICATORIA
Dedico está presente investigación a toda aquella persona que le gustaría
involucrarse más en el tratamiento de aguas y la conservación del medio
ambiente.
Lo cual es parte fundamental de la vida de nosotros y de nuestras futuras
generaciones; por ese motivo es necesario y obligatorio cuidarlo lo cual es
necesario para buscar las maneras para darle solución a los problemas que más
afectan nuestro entorno.
Como dijo una vez Albert Einstein La imaginación es más importante que
el conocimiento" por eso como ingenieros químicos debemos mantener activa
nuestra mente en busca de nuevas maneras de ayudar a las personas de ahí
radica todo lo esencial de la vida.
Richard Enrique Marshall Sánchez
Naturaleza Azul
vi
AGRADECIMIENTO
Doy gracias a Dios, por haberme dado salud, capacidad y constancia necesaria
para dar termino a una de las etapas de mis estudios y poder de esta manera
aportar con más conocimientos en mi futura vida profesional.
Al personal docente de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad de
Guayaquil, en especial a la Ing. Qca. Katherine Zalamea Msc.; quien como tutora
de esta tesis nos dio orientación valiosa para el desarrollo y culminación de este
trabajo de investigación.
Un agradecimiento especial a mi compañero y amigo Richard Marshall Sánchez
por haberme apoyado con la fuente de información durante la investigación, ya
que sin su ayuda hubiera sido difícil el desarrollo de este presente trabajo.
Joao Fabricio Espinoza Subía
vii
DEDICATORIA
Dedico este trabajo a mis padres quienes con todo cariño y responsabilidad
supieron guiarme en el difícil camino de la vida.
Es así, que al dedicarle la presente, pienso sinceramente que esta es una de las
maneras de expresarles mi agradecimiento.
Ellos, que en ningún momento, dejaron de esforzarse por darme una buena
educación para así poder desempeñarme en un futuro lleno de esperanza, y sea
útil a la patria y a la sociedad.
A mi novia ya que ha caminado al lado mío por esta senda, y ha sido parte
importante en mi vida personal y estudiantil siendo así parte de este logro.
Joao Fabricio Espinoza Subía
viii
ÍNDICE
ÍNDICE DE FIGURAS ....................................................................................... xi
ÍNDICE DE TABLAS ....................................................................................... xiii
ÍNDICE DE ANEXOS ....................................................................................... xv
RESUMEN ..................................................................................................... xvi
ABSTRACT .................................................................................................... xvii
1. La Investigación ............................................................................................ 1
1.1 Introducción ................................................................................................ 1
1.2 Antecedentes .............................................................................................. 2
1.3 Justificación ................................................................................................ 4
1.4 Delimitaciones ............................................................................................. 5
1.5 Objetivos ..................................................................................................... 7
1.5.1 Objetivo General ……………………………………………….……………….7
1.5.2 Objetivos Específicos ……………………………… ........................... …..... 7
1.6 Variables ..................................................................................................... 7
1.6.1 Variable Independiente ……………………………… ................................. 7
1.6.2 Variable Dependiente ……………………………………………… .............. 7
1.7 Hipótesis ..................................................................................................... 8
1.7.1 Hipótesis Alternativa ……………………………….. ................................... 8
1.7.2 Hipótesis Nula ………………………………………………………… ........... 8
CAPITULO 2 ..................................................................................................... 9
2. Marco teórico ................................................................................................ 9
2.1 Metales pesados ......................................................................................... 9
2.1.1 Fuentes industriales de sustancias contaminantes ................................. 10
2.2 Toxicología de los metales pesados.......................................................... 11
2.2.1 Plomo ……………………………………………………………………… .... 12
ix
2.2.1.1 Fuentes naturales de Plomo ................................................................ 12
2.2.1.2 Efectos a la salud y el medio ambiente ............................................... 13
2.2.2 Mercurio ……………………………………………………………… ........... 14
2.2.2.1 Fuentes naturales de mercurio ............................................................ 15
2.2.2.2 Ciclo del mercurio................................................................................ 16
2.2.2.3 Efectos a la salud y el medio ambiente ............................................... 17
2.3 Tratamientos para la Eliminación de Metales Pesados ............................. 18
2.3.1 Adsorción ……………………………………………………………… ......... 20
2.4 Biosorción ................................................................................................. 21
2.4.1 Procesos de biosorción ………………………………. .............................. 22
2.4.2 Descripción general del proceso de biosorción ……………………………24
2.4.3 Mecanismos de biosorción ……………………………… .......................... 25
2.4.3.1 Concepto de ácidos y bases fuertes y débiles ..................................... 26
2.4.4 Factores que afectan la biosorción……………………………… .............. 28
2.4.5 Cinética de biosorción ……………………………… ................................. 34
2.4.5.1 Etapas cinéticas de la bioadsorción .................................................... 35
2.4.6 Biosorbentes ………………………………………………… ...................... 37
2.4.6.1 Tipos de biosorbentes ......................................................................... 38
2.5 Limón (materia prima) ............................................................................... 39
2.5.1 Generalidades ……………………………………………….. ..................... 39
2.5.2 Usos ……………………………………………………………… ................. 40
2.5.3 Producción ……………………………………………….. ........................... 41
2.6 Toronja (materia prima) ............................................................................. 41
2.6.1 Generalidades ……………………………………………… ....................... 41
2.6.2 Variedades …………………………………………………………………… 42
2.6.3 Usos ……………………………………………………………… ................. 42
2.6.4 Producción ………………………………………………… ......................... 43
x
2.7 La Pectina ................................................................................................. 43
2.7.1 Estructura química …………………………………………………. ............ 44
2.7.2 Procedencia de las pectinas ……………………………… ....................... 44
2.7.3 Clasificación ………………………………………………… ....................... 46
2.7.4 Grado de esterificacion (GE) ……………………………… ....................... 46
2.7.5 Aplicaciones ……………………………………………… ........................... 48
2.7.6 Biosorción por Pectinas ………………………………….. ......................... 48
CAPITULO 3 ................................................................................................... 50
3. Desarrollo experimental .............................................................................. 50
3.2 Universo de trabajo ………………………………………………................... 50
3.3 Tipo de Muestra ………………………………………………… .................... 51
3.3 Materiales, Reactivos y Equipos ……………………………… .................... 51
3.4 Procedimiento experimental ………………………………… ....................... 52
3.4.1 Preparación de las Cáscaras de cítricos ................................................ 52
3.4.2 Limpieza ................................................................................................. 52
3.4.3 Troceado ................................................................................................ 52
3.4.4 Secado ……………… ............................................................................. 52
3.4.5 Molienda ................................................................................................ 53
3.4.6 Tamizado ............................................................................................... 53
3.4.7 Almacenamiento .................................................................................... 53
3.4.8 Tratamiento posterior del biosorbente ……………… .............................. 53
3.5 Diseño Experimental ................................................................................. 54
3.6 Ingenieria del proceso ……………………………………………… .............. 57
3.7 Preparación del agua sintética ……………………………… ....................... 59
3.8 Ensayos de biosorción ………………………………………………… .......... 59
3.9 Estudio de la cinética del proceso de biosorción ……………… ................. 60
3.10 Métodos de análisis para la determinación de metales ........................... 61
xi
3.11 Procedimiento de análisis para la determinación de metales en el
espectrofotómetro de absorción atómica……………………………………62
CAPITULO 4 ................................................................................................... 64
4. Análisis de resultados ................................................................................. 64
4.1 Evaluación de la capacidad de biosorción …………………. ...................... 64
4.2 Gráficos representativos de los resultados …………………. ..................... 67
4.2.1 Porcentajes de biosorción ...................................................................... 67
4.2.2 Eficiencia del proceso de biosorción ...................................................... 70
4.2.3 Estudio de la cinética de biosorción ....................................................... 72
4.2.4 Comparación de resultados.................................................................... 79
CONCLUSIONES ........................................................................................... 80
RECOMENDACIONES ................................................................................... 81
BIBLIOGRAFIA ............................................................................................... 82
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura #1: Ubicación geográfica de la Facultad de Ingeniería Química,
Universidad de Guayaquil .............................................................. 6
Figura #2: Ubicación geográfica del Laboratorio de Análisis Inspectorate del
Ecuador .......................................................................................... 6
Figura #3: Ciclos del Mercurio ........................................................................ 17
Figura #4: Diferencias entre Adsorción – Absorción – Biosorción .................. 23
Figura #5: Diferencias entre Bioacumulación y Biosorción de metales ........... 24
Figura #6: Etapas del proceso de Biosorción ................................................. 24
Figura #7: Partes del limón ............................................................................ 40
Figura #8: Tipo de toronja de la variedad (Marsh Seedless) una de las
res que se comercializa en el Ecuador ......................................... 42
xii
Figura #9: Estructura polimérica conformada por unidades de ácido
α–D–galacturónico y derivados metoxilados unidos entre sí por
enlaces α-1-4. ............................................................................. 44
Figura #10: Pectinas de alto metoxilo ............................................................ 47
Figura #11: Pectinas de bajo metoxilo............................................................ 47
Figura #12: Pectinas amídicas de bajo metoxilo ............................................ 47
Figura #13: Reticulación de la pectina ........................................................... 54
Figura #14: Diagrama de flujo de las cáscaras sin reticulación ...................... 57
Figura #15: Diagrama de flujo de las cáscaras con reticulación ..................... 58
Figura #16: Porcentaje de Biosorción de Plomo en cáscaras de toronja
utilizando un tamaño de partícula de 0.63 mm ............................. 67
Figura #17: Porcentaje de Biosorción de Plomo en cáscaras de toronja
utilizando un tamaño de partícula de 0.315 mm ........................... 67
Figura #18: Porcentaje de Biosorción de Mercurio medio en cáscaras de
toronja utilizando un tamaño de partícula de 0.63 mm ................. 68
Figura #19: Porcentaje de Biosorción de Mercurio medio en cáscaras de
toronja utilizando un tamaño de partícula de 0.315 mm ............... 68
Figura #20: Porcentaje de Biosorción de Plomo en cáscaras de limón
utilizando un tamaño de partícula de 0.63 mm ............................. 68
Figura #21: Porcentaje de Biosorción de Plomo en cáscaras de limón
utilizando un tamaño de partícula de 0.315 mm ........................... 68
Figura #22: Porcentaje de Biosorción de Mercurio medio ácido en cáscaras
de limón utilizando un tamaño de partícula de 0.63 mm ............... 69
Figura #23: Porcentaje de Biosorción de Mercurio medio ácido en cáscaras
de limón utilizando un tamaño de partícula de 0.315 mm ............ 69
Figura #24: Eficiencia de Biosorción de plomo en cáscaras de toronja
vs la cantidad de biosorbente utilizado ......................................... 70
Figura #25: Eficiencia de Biosorción de Mercurio en cáscaras de toronja
vs la cantidad de biosorbente utilizado ......................................... 70
xiii
Figura #26: Eficiencia de Biosorción de Plomo en cáscaras de toronja
vs la cantidad de biosorbente utilizado ......................................... 71
Figura #27: Eficiencia de Biosorción de mercurio en cáscaras de Limón
vs la cantidad de biosorbente utilizado ......................................... 71
Figura #28: Gráfico representativo de la cinética de biosorción de plomo
utilizando cáscaras de toronja y su respetivo ajuste al modelo
cinético de pseudo segundo orden ............................................... 75
Figura #29: Gráfico representativo de la cinética de biosorción de plomo
utilizando cáscaras de limón y su respetivo ajuste al modelo
cinético de pseudo segundo orden ............................................... 76
Figura #30: Gráfico representativo de la cinética de biosorción de mercurio
utilizando cáscaras de toronja y su respetivo ajuste al modelo
cinético de pseudo segundo orden ............................................... 77
Figura #31: Gráfico representativo de la cinética de biosorción de mercurio
utilizando cáscaras de limón y su respetivo ajuste al modelo
cinético de pseudo segundo orden ............................................... 78
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla #1: Los metales pesados pueden ser agrupados de acuerdo a sus
propiedades químicas fundamentales ............................................ 9
Tabla #2: principales Sustancias contaminantes en diferentes industrias ....... 10
Tabla #3: Descripción de tratamientos para remoción de metales pesados. .. 19
Tabla #4: Factores que afectan el proceso de adsorción ................................ 20
Tabla #5: Afinidad de grupos funcionales e iones metálicos ........................... 27
Tabla #6: Descripción de los modelos cinéticos utilizados para ajuste de los
datos experimentales ................................................................... 37
Tabla #7: Algunos materiales Biosorbentes usados para remover metales
pesados ....................................................................................... 39
xiv
Tabla #8: Contenido de sustancias pécticas en vegetales conocidos
(g /100g materia fresca) ............................................................... 45
Tabla #9: 1era etapa de experimentación; Biosorción de plomo utilizando
cáscaras de toronja y limón sin Reticulación ................................ 55
Tabla #10: 1era etapa de experimentación; Biosorción de Mercurio
utilizando cáscaras de toronja y limón sin Reticulación ................ 56
Tabla #11: 2da etapa de experimentación; Biosorción de Plomo y
Mercurio utilizando cáscaras de toronja y limón Reticuladas ........ 56
Tabla #12: Resultados de la 1era etapa de experimentación; Biosorción
de plomo utilizando cáscaras de toronja y limón .......................... 64
Tabla #13: Resultados de la 1era etapa de experimentación; Biosorción
de mercurio utilizando cáscaras de toronja y limón ...................... 65
Tabla #14: Resultados de la 2da etapa de experimentación; Biosorción
de plomo y mercurio utilizando cáscaras de toronja y limón
reticuladas .................................................................................... 65
Tabla #15: Resultados 1ra etapa de experimentación; porcentaje de
Biosorción y capacidad de Biosorción .......................................... 66
Tabla #16: Resultados 2da etapa de experimentación cáscaras reticuladas;
porcentaje de Biosorción y capacidad de Biosorción .................... 66
Tabla #17: Resultados del estudio de la cinética de biosorción de plomo
utilizando cáscaras de toronja sin reticulación a un tamaño de
partícula de 0,63 mm .................................................................... 72
Tabla #18: Resultados del estudio de la cinética de biosorción de plomo
utilizando cáscaras de limón sin reticulación a un tamaño de
partícula de 0,315 mm .................................................................. 73
Tabla #19: Resultados del estudio de la cinética de biosorción de Mercurio
utilizando cáscaras de toronja sin reticulación a un tamaño de
partícula de 0,63 mm .................................................................... 73
Tabla #20: Resultados del estudio de la cinética de biosorción de Mercurio
utilizando cáscaras de limón sin reticulación a un tamaño de
partícula de 0,315 mm ..…………..…………..…………..………….74
xv
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo #1: Selección de la materia prima
Anexo #2: Cáscaras de toronja y limón listas para el proceso de secado
Anexo #3: Pesado de las cáscaras secas eliminando un 80% de humedad
Anexo #4: Proceso de molienda y clasificación de tamaño
Anexo #5: Separación y pesado por tamaño de partícula
Anexo #6: Preparación de las soluciones de trabajo a partir de las soluciones
estándar
Anexo #7: Tratamientos listos para el proceso de biosorción de plomo y mercurio
Anexo #8: Filtración de las soluciones de trabajo después de las 48 horas de
biosorción
Anexo #9: Tratamiento de reticulación de las cáscaras de cítricos
Anexo #10: Determinación de la cinética de biosorción de plomo y mercurio
reguladas a pH acido
Anexo #11: Muestras listas para el análisis (espectrofotometría de absorción
atómica)
Anexo #12: Equipo espectrofotómetro de absorción atómica
Anexo #13: Resultados de la cinética de biosorción de plomo para las cáscaras
de toronja - Inspectorate del Ecuador
Anexo#14: Resultados de la cinética de biosorción de mercurio para las
cáscaras de toronja - Inspectorate del Ecuador
Anexo #15: Resultados de la cinética de biosorción de plomo para las cáscaras
de limón - Inspectorate del Ecuador
Anexo #16: Resultados de la cinética de biosorción de mercurio para las
cascaras de limón - Inspectorate del Ecuador
xvi
RESUMEN
En el presente trabajo de titulación se estudió el proceso de biosorción de
plomo (Pb) y mercurio (Hg) utilizando cáscaras de cítricos (limón y toronja); se
trabajó el proceso de biosorción poniendo en contacto cáscaras molidas
deshidratadas con soluciones contaminadas de plomo y mercurio a 20 ppm
durante un tiempo de residencia de 48 horas. Tomando como dos variables
importantes la cantidad de biosorbente (0.5 g, 1.0 g, 1.5 g 2.0 g y 3.0 g) y el
tamaño de partícula (630 y 315 μm). El diseño experimental consistió en trabajar
dos fases; la 1era. fase consiste en trabajar con cáscaras de cítricos molidas sin
reticulación solamente reguladas a pH ligeramente acido entre 4-6 con (HCL
0.1M) lo cual favorece la biosorción, mientras que la 2da. fase se trabajó con
cáscaras de cítricos reticuladas con una solución de CaCl2 0,2 M reguladas a pH
5 (HCL 0.1M); tomando los mejores resultados obtenidos de la primera etapa
experimental con el objetivo de incrementar el poder biosorbente. Se
determinaron los porcentajes, eficiencias y las cinéticas de biosorción dando los
mejores resultados para las cáscaras de toronja, 93.54% de biosorción de plomo
utilizando 3.0 g de biosorbente con un tamaño de partícula de 630 μm y 98.80%
de biosorción de mercurio utilizando 3.0 g con un tamaño de partícula de 315
μm. Para las cáscaras de limón, 96.08% utilizando 1.5 g de biosorbente con un
tamaño de partícula de 630 μm y 98.58% de biosorción de mercurio fue de
utilizando 3.0 g con 315 μm de tamaño de partícula.
Palabras Clave: Cáscaras de toronja, cáscaras de limón, Biosorción,
reticulación, metales pesados, cinética de biosorción.
xvii
ABSTRACT
In the present research, we studied the biosorption process of lead (Pb) and
mercury (Hg) using citrus peels (lemon and grapefruit); we worked the biosorption
process by contacting dehydrated ground and crushed peels with 20 ppm
contaminated solutions of lead and mercury in a residence time of 48 hours. We
worked with two important variables such as the amount biosorbent (0.5 g, 1.0 g,
1.5 g, 2.0 g and 3.0 g) and particle size (630 and 315 μm). The experimental
design consisted of two phases work; 1st. phase consists of Working with ground
and crushed citrus peels without crosslinking, only regulated to pH slightly acid
4-6 (0.1 M HCl) favoring the biosorption meanwhile the 2nd phase consist of
working with crosslinked citrus peels with a solution of 0.2 M CaCl2 regulated to
pH 5 (0.1M HCl); for this second phase we took the best Results from the first
experimental stage with the aim to increase biosorbente power. We determinated
the percentages, efficiency and kinetics biosorption giving the best results for
grapefruits peels; 93.54% of lead biosorption
using 3.0 g of biosorbent with a particle size of 630 μm and 98.80% of mercury
biosorption using 3.0 g of biosorbent with a particle size of 315 μm. For the lemon
peels; 96.08% of lead biosorption using 1.5 g of biosorbent with a particle size of
630 μm and 98.58% of mercury biosorption using 3.0 g of biosorbent with a
particle size of 315 μm.
Keywords: lemon peels, grapefruit peels, biosorption, crosslinking, biosorption,
heavy metals, kinetics.
CAPITULO 1
1. La Investigación
1.1 Introducción
La preocupación que existe en la actualidad por el medio ambiente y su
contaminación, ha causado un aumento considerable de investigaciones y
desarrollo de nuevas tecnologías que sean sustentables, así como normas
y regulaciones más estrictas.
A causa de esto, se ha introducido a la actividad industrial tecnologías
limpias, lo que ha logrado reducir las descargas de contaminantes dañinos
al medio ambiente; a pesar de esto, la mayoría de industrias continúan
generando concentraciones altas de contaminantes en sus efluentes
industriales.
En las aguas residuales industriales, uno de los contaminantes que
afectan más al medio ambiente es el de los metales pesados. Las
investigaciones sobre metales pesados en los ecosistemas marítimos han
sido de gran interés en los últimos años debido a la preocupación de
proteger el medio ambiente y por el papel que algunos de estos elementos
tienen en los seres vivos.
Los metales pesados son contaminantes altamente peligrosos en
ecosistemas acuáticos debido a su persistencia, a su baja
biodegradabilidad, su alta toxicidad a baja concentraciones y su capacidad
para acumularse en diferentes organismos.
Por lo general los que tienen mayor importancia toxicológica son: Hg,
As, Cr, Pb, Cd, Ni y Zn ya que para la mayoría de los organismos la
exposición por encima de una concentración considerada normal puede ser
muy nocivo.
Para tratar efluentes industriales con estos contaminantes
normalmente se utilizan procesos como: carbón activado, intercambio
iónico, extracción con disolventes, tecnologías con membranas ya sean
con micro/nano/ultrafiltración y osmosis inversa.
La mayoría de estos procesos llegan a ser difíciles por sus altos costos
de operación y requerimientos energéticos, lo que ocasiona que
generalmente opten por verter sus efluentes a cuerpos hídricos cercanos.
La Biosorción, es un proceso físico-químico que surge como una
alternativa para ayudar en la remoción de iones de metales pesados en los
efluentes industriales, y además permite darle un tratamiento a los
desechos agrícolas como zumos o residuos cítricos que antes no tenían
ninguna utilidad.
Esta biomasa residual conocida como material biosorbente se
encuentra disponible en grandes cantidades y en ciertos productos
residuales de operaciones industriales o agrícolas; son de fácil adquisición
y de bajo costo.
La Biosorción presenta algunas ventajas en comparación con las
técnicas convencionales; ya que son de bajo costo, poseen una alta
eficiencia, la poca o nula utilización de productos químicos, no requieren
nutrientes adicionales, se puede regenerar los materiales utilizados como
biosorbentes y la posibilidad de recuperar estos metales pesados.
1.2 Antecedentes
Desde hace algunos años la temática de la conservación del medio
ambiente ha preocupado a la comunidad mundial por su intento de
conservar el lugar donde vivirán nuestras futuras generaciones.
En Ecuador específicamente las regulaciones y las normas se hicieron
mucho más exigentes; por esta razón, se exigió la reducción de la
contaminación, limpieza de ambientes contaminados y protección de las
zonas consideradas ecosistemas en peligro.
En nuestro país las aguas residuales industriales son una fuente
constante de contaminación; el incremento de la actividad industrial y el
desarrollo urbano en los últimos años ha provocado un aumento
considerable de la concentración de metales pesados en los ecosistemas.
Esta falta de tratamiento a las aguas residuales genera una gran
acumulación de estas sustancias tóxicas que son altamente nocivas para
los seres vivos.
Entre los principales sectores industriales que son fuentes de
contaminación de metales pesados se encuentran: la minería, industria del
cemento, colorantes, curtiembre, farmacéuticas, galvanoplastia,
producción de acero, pinturas corrosivas, producción de energía,
fabricación de baterías y fabricación de textiles.
El plomo; metal de alta toxicidad es de mucho uso en la industria de
fabricación de baterías y recubrimiento de materiales; la producción de
baterías de plomo es una de las causas más importantes de contaminación
de este metal.
Su preocupación radica ya que solamente existe la recuperación de
subproductos a partir de las baterías plomo de manera artesanal y tampoco
se reporta información relativa a los costos, gestión de reciclaje, estudios y
proyectos de investigación para recuperación de este metal (Macías
Troncoso & Jara Nivelo, 2011).
El mercurio es un metal mucho más tóxico que el plomo; La presencia
de mercurio en el ambiente tiene importantes implicaciones por los efectos
dañinos que produce en los seres vivos, ya que es un metal pesado que se
acumula en los tejidos blandos y provoca enfermedades irreversibles e
incluso la muerte.
En concentraciones altas, este metal inhibe el desarrollo celular de
algunas plantas que absorben trazas de este elemento; Los peces que
llegan acumular este metal generalmente no mueren solo se produce una
bioacumulación en el organismo afectando la cadena trófica ya que no
puede ser detectado fácilmente.
Como dato de interés en un estudio realizado por el centro internacional
Mercury Watch en Ginebra, Suiza; enero 2013, evaluaron de manera global
las cantidades y ubicaciones de las liberaciones de mercurio a causa de la
minería artesanal de oro y denotaron que Ecuador es el tercer país
latinoamericano que emite más mercurio en el mundo. Lo superan
Colombia y Perú (El Universo, 2013).
Según (Mercury Hg Watch, 2013) Ecuador dispersa 50 toneladas
métricas al año de mercurio al medio ambiente contaminando cuerpos
hídricos solo por la minería artesanal de oro de acuerdo a las cifras
analizadas en los años 2005, 2006 y 2010, datos recopilados de la
producción y el comercio de oro y mercurio (El Universo, 2013).
Estas valoraciones son ejemplos que reflejan la cantidad de
contaminación que pueden afectar los ecosistemas que tiene el Ecuador ya
sea afectando los cuerpos hídricos, la flora o la fauna; que a pesar de tantas
regulaciones existentes las descargas residuales no disminuyen su carga
contaminante causando su acumulación en estos ecosistemas.
1.3 Justificación
El agua es esencial para la vida y de ahí radica su importancia en la
tierra y en los seres vivos; Recordemos que si bien el agua cubre el 75%
de la superficie terrestre, sólo el 2,53% es agua dulce, el 97,5% restante es
agua salada contenida en los mares, océanos y lagos ubicados en
diferentes partes del Globo Terrestre. De este 2,53% de agua dulce, el
hombre sólo tiene acceso a un 1%, siendo un 0,3% el agua disponible en
ríos y lagos (Avellaneda et.al, 2011).
Las descargas de efluentes que realizan las industrias son las
principales fuentes de contaminación de los cuerpos de aguas, sean estos
ríos, estuarios y océanos, las cuales contienen sustancias inorgánicas y
orgánicas.
Los ríos constituyen una de las principales vías de transporte de
metales pesados a las zonas costeras. Así, las costas con influencia de ríos
constituyen uno de los ecosistemas más sensibles a ser afectados, ya que
los metales, al entrar en contacto con la zona marina, sufren procesos que,
junto con algunos factores ambientales, permiten su acumulación en los
sedimentos (Banguera, 2013).
La investigación radica en buscar una alternativa de solución para el
tratamiento que realizan las industrias a sus efluentes líquidos debido a la
presencia de contaminantes que más afectan al medio ambiente, tales
como los metales pesados y evitar una mayor carga de contaminante
descargados a los cuerpos de agua.
Por lo general para eliminar o reducir los niveles de estos
contaminantes se utilizan procesos que pueden llegar a ser costosos y de
alto costo energético por lo que el interés de esta investigación es el uso
de materiales naturales o residuales de origen biológico como adsorbentes
ya que son abundantes y tienen bajo costo.
1.4 Delimitaciones
El proyecto de titulación se realizara de manera experimental en las
instalaciones del laboratorio de Química ubicado en la Facultad de
Ingeniería Química de la Universidad de Guayaquil ubicada en la Cdla.
Universitaria "Salvador Allende", Malecón del Salado entre Av. Delta y Av.
Kennedy.
Mientras que la fase de análisis de manera instrumental se la realizara en
las instalaciones del Laboratorio INSPECTORATE DEL ECUADOR
ubicada en la Cdla. Guayaquil, Mz 8 solar 4.
Coordenadas: 193°S Guayas, Guayaquil. (2°10ˊ41” S
79°53ˊ46”O) -20 m de altitud.
Fuente: Google Maps
FIGURA #1: UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LA FACULTAD DE
INGENIERÍA QUÍMICA, UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
-20 M DE ALTITUD
Coordenadas: 3er Callejón 14 NO, Guayaquil (2°09'22.2"S79°53'42.3"O).
Fuente: Google Maps
FIGURA #2: UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL LABORATORIO DE
ANÁLISIS INSPECTORATE DEL ECUADOR
-20 M DE ALTITUD
1.5 Objetivos
1.5.1 Objetivo General
Determinar la capacidad de biosorción de metales pesados que
tienen las cascaras de cítricos deshidratadas (Toronja y Limón).
1.5.2 Objetivos Específicos
Caracterizar las cáscaras de cítricos (limón y toronja).
Determinar el porcentaje de remoción de metales pesados que
tienen las cáscaras de cítricos.
Determinar la relación contenido de metal versus g de Biosorbente.
Determinación de las cinéticas de Biosorción de Plomo y Mercurio.
1.6 Variables
1.6.1 Variable Independiente
Concentración de cáscaras de toronja y limón molidas g/l.
Tamaño de partícula de la cascara de toronja y limón molida.
pH del medio
1.6.2 Variable Dependiente
Porcentaje de Pb y Hg biosorbido por la cáscaras de toronja y limón
molidas.
1.7 Hipótesis
1.7.1 Hipótesis Alternativa
H1 = Es posible la Biosorción de metales pesados adicionando una
concentración adecuada de cáscara de toronja y limón molida en aguas
contaminadas.
1.7.2 Hipótesis Nula
H0 = No es posible la biosorción de metales pesados adicionando
una concentración adecuada de la cáscara de toronja y limón molida en
aguas contaminadas.
CAPITULO 2
2. Marco teórico
2.1 Metales pesados
El término de metal pesado refiere a cualquier elemento químico
metálico que tenga una relativa alta densidad y sea tóxico o venenoso en
concentraciones bajas. (Romero, 2014)
Se denominan metales pesados a aquellos elementos químicos que
poseen peso atómico comprendido entre 63.55 (Cu) y 200.59 (Hg), y que
presentan un peso específico mayor a 4 gr/cm3. (Areco, 2011)
Poseen una conductividad eléctrica alta, son dúctiles, la mayoría son
elementos de transición con capacidad para formar compuestos que
pueden o no sufrir actividad redox.
De los 902 elementos que se encuentran naturalmente 21 son no
metales, 16 son metales ligeros y los tres restantes, incluyendo el As, son
metales pesados. Se incluyen el Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Co, Hg, Ni, Pb, Al
y Se. (Morales Fonseca & Ruiz Tobar, 2008)
Fuente: María del Mar Areco, Tesis Doctoral 2011
TABLA #1: LOS METALES PESADOS PUEDEN SER AGRUPADOS DE ACUERDO A
SUS PROPIEDADES QUÍMICAS FUNDAMENTALES
Los metales de tipo A tienden a formar cationes que reaccionan con
iones cargados negativamente como el oxígeno y las partículas
suspendidas, estos son los que se acumulan mayoritariamente en
suelos y sedimentos.
Los metales tipo B tienden a formar complejos más estables o
compuestos orgánicos, haciendo más fácil su transporte en ambientes
acuáticos.
Los metales pesados son componentes naturales de la corteza de tierra.
No pueden ser degradados o ser destruidos; En forma de trazas (< 50 ppm)
se incorporan a nuestros cuerpos vía alimenticia, consumo de agua o
respirando aire contaminado. Muchos metales como el cobre, selenio, cinc
son esenciales para mantener el metabolismo del cuerpo humano. Sin
embargo, en concentraciones altas pueden conducir al envenenamiento.
(Castro, 2015)
2.1.1 Fuentes industriales de sustancias contaminantes
Fuente: Tesis Doctoral de María del Mar Areco, 2011
TABLA #2: PRINCIPALES SUSTANCIAS CONTAMINANTES EN DIFERENTES
INDUSTRIAS
2.2 Toxicología de los metales pesados
La toxicidad de un elemento o compuesto químico es la capacidad que
tiene ese material de afectar negativamente alguna función biológica. Lo
que hace tóxicos a los metales pesados no son en general sus
características esenciales, sino las concentraciones en las que pueden
presentarse y el tipo de especie que forman en un determinado medio.
(Areco, 2011)
(Manahan, 2007) Algunos de los metales pesados que están entre los
más dañinos y son de particular interés debido a su toxicidad para los
humanos son los metales de transición, así como algunos elementos
representativos, como el plomo y el estaño incluyendo elementos
esenciales como el hierro y tóxicos como el cadmio y el mercurio
describiendo algunos efectos bioquímicos como:
Su marcada afinidad por el azufre evitando la función de las enzimas
y formando enlaces con ellas a través de sus grupos con azufre.
El ácido carboxílico de las proteínas (-CO2H) y los grupos amino
(-NH2) se enlazan químicamente con ellos.
Los iones de cadmio, cobre, plomo y mercurio se unen a las
membranas celulares impidiendo los procesos de transporte a través
de la pared celular incluso pueden precipitar biocompuestos de
fosfato o catalizar su descomposición.
Los metales pesados son peligrosos porque tienden a bioacumularse y
comenzar su biomagnificación en organismos vivos.
La bioacumulación significa un aumento en la concentración de un
producto químico en un organismo biológico en un cierto plazo, comparada
a la concentración del producto químico en el ambiente (Romero, 2014).
Es decir que esa concentración aumenta en un organismo expuesto en
función del tiempo como por ejemplo peces adultos que tienen una alta
concentración de contaminantes en comparación con peces jóvenes. Si el
organismo está expuesto por largos periodos a una o más sustancias
xenobióticas estas se bioacumularan en él y lo afectaran (Albert, 1985).
La biomagnificación se da cuando algunas sustancias pueden
aumentar sucesivamente la concentración del contaminante a medida que
pasa a un nivel trófico o eslabón superior de la cadena trófica. (Albert, 1985)
2.2.1 Plomo
Es un metal pesado de color azulado llegando adquirir un color
grisáceo dependiendo de las condiciones que se halle, se encuentra
distribuido ampliamente por la naturaleza siendo parte de un gran número
de minerales.
Es considerado como un elemento químico peligroso, entre todas las
sustancias químicas tóxicas presentes en el ambiente, el plomo es la más
persistente; con una concentración media en la tierra de 1.6 g por cada 100
kg de suelo (Kuffó García , 2013).
En la naturaleza el Pb2+ este estado de oxidación (+2) es la forma
estable del plomo, este plomo inorgánico proviene de las fuentes
industriales y minera (Manahan, 2007) pero también forma complejos poco
solubles con carbonatos, sulfuros, sulfatos e hidróxidos (Kuffó García ,
2013).
Además lo encontramos en una gran variedad de minerales, entre los
que se encuentran principalmente la galena (PbS), la anglesita (PbSO4) y
la cerusita (PbCO) (Morales Fonseca & Ruiz Tobar, 2008).
2.2.1.1 Fuentes naturales de Plomo
El plomo es un elemento poco abundante en la litosfera de (10 a 20
ug/g) y su mayor concentración se lo encuentra en el mineral galena
(Sulfuro de Plomo) también en las rocas más comunes de la corteza
terrestre llegando a variar de 30 ppm en minerales como granito, riolita y
pizarras negras hasta 1 ppm en sedimentos, basaltos y rocas ígneas como
la dunita. (Ubillus Limo, 2003)
Industrialmente, sus compuestos más importantes son los óxidos de
plomo y el tetraetilo de plomo; La Galena que constituye la fuente principal
de producción comercial de este metal y otros minerales de plomo como lo
son:
La cerusita (carbonato), la anglesita (sulfato), la corcoita (cromato), la
wulfenita (molibdato), la piromorfita (fosfato), la mutlockita (cloruro) y la
vanadinita (vanadato); minerales que no solo contienen plomo sino otros
metales tóxicos. (Organización Internacional del Trabajo (OIT), 1998)
El plomo se encuentra en una gran variedad de aleaciones y sus
compuestos se utilizan en grandes cantidades de industrias.
Aproximadamente un 40 % del plomo se utiliza en forma metálica, un 25 %
en aleaciones y un 35 % en compuestos químicos. (Organización
Internacional del Trabajo (OIT), 1998)
2.2.1.2 Efectos a la salud y el medio ambiente
El plomo es un metal que carece de valor biológico, por lo que no es
requerido para el funcionamiento normal de los seres vivos y al no ser
biodegradable puede durar cientos de años.
El plomo y los compuestos de plomo son generalmente contaminantes
tóxicos no solo para la salud humana sino también para las plantas
limitando la síntesis clorofílica además de acumularse en los organismos
de animales, sedimentos y en el fango. (Banguera, 2013)
Medio Ambiente
Debido a las descargas de efluentes industriales contaminados,
corrosión de tuberías y pinturas que contienen plomo puede llegar a
cuerpos hídricos, en ambientes naturales los animales pueden absorber
plomo por inhalación o por ingesta; si la absorción es lenta, la excreción lo
es aún más, de manera que el plomo tiende a bioacumularse. (Areco, 2011)
El Plomo se bioacumula en los cuerpos de los organismos acuáticos y
organismos del suelo produciéndoles efectos en su salud a
concentraciones superiores a las del medio, este problema de
bioacumulación se ve exacerbado por la biomagnificación de estos
elementos en su paso a través de la cadena trófica. (Alcivar Tenorio &
Mosquera Armijo, 2011)
Salud Humana
En el organismo humano, el plomo inorgánico no se metaboliza, sino
que se absorbe, se distribuye y se excreta directamente. La velocidad a que
se absorbe el plomo depende de su forma química y física y de las
características fisiológicas de la persona expuesta (edad y estado
nutricional). (Organización Internacional del Trabajo (OIT), 1998)
Según (Castro, 2015) Este metal causa varios efectos no deseados
en la salud humana como:
Inhibición de la biosíntesis de la hemoglobina y la anemia.
Variación de la presión sanguínea.
Daños renales.
Problemas abortivos.
Alteración del sistema nervioso.
Daño al cerebro.
Infertilidad del hombre a través del daño en el esperma.
2.2.2 Mercurio
Es un elemento metálico de color plateado cuyo símbolo químico es
Hg, 13.5 veces más denso que el agua, es el único metal que se encuentra
líquido a presión y temperatura ambiente; aunque en la naturaleza la mayor
cantidad de mercurio elemental se encuentra en forma de vapor.
(Sarmiento Viteri, 2013)
Posee las siguientes características físico-químicas: (Gaona
Martínez, 2004)
Puede estar en tres estados de oxidación que son metálico o elemental
(Hg0), mercurioso (Hg+1) y mercúrico (Hg+2)
Es el único metal líquido que a temperatura ambiente se expande o
contrae uniformemente con cambios de temperatura.
El mercurio como sus sales tienen una gran resistencia a la
biodegradación, por lo que se acumulan creando graves problemas de
contaminación ambiental.
Forma aleaciones con muchos metales especialmente con el oro y la
plata, excepto hierro (solo a temperaturas muy altas) y con azufre se
combina a temperatura ambiente.
2.2.2.1 Fuentes naturales de mercurio
El mercurio es un elemento presente de manera natural en la corteza
terrestre, y puede ser transportado en el ambiente por el aire y el agua.
Se libera a la atmósfera en forma de vapor en fenómenos naturales
como la actividad volcánica, los incendios forestales, el movimiento de
masas de agua, la erosión de rocas y procesos biológicos. (World Health
Organization, 2008)
(Durán Lascano, 2008) Detalla ejemplos de fuentes importantes de
liberaciones antropogénicas de mercurio:
La industria que produce cloro (con subproductos como hidrógeno y
sosa cáustica).
La quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo, etc.) liberan
mercurio elemental a la atmósfera.
Compuestos de fenilmercurio (industria de papel de pulpa de madera)
Compuestos de metilmercurio (fabricas químicas) son desechados.
La Minería y otras actividades metalúrgicas que comprenden la
extracción y elaboración de materiales minerales, por ejemplo, la
producción de hierro y acero, ferromanganeso, zinc, oro y otros metales
no ferrosos
2.2.2.2 Ciclo del mercurio
Conocido de esta forma por que consiste en el flujo que tiene este
metal de manera continua entre la atmósfera, la tierra y el agua, así como
el comportamiento de este en los diferentes medios y su transporte.
Según (Doadrio Villarejo, 2004) y (Jaramillo Jumbo & Flores
Campoverde, 2012) Podemos establecer las siguientes pautas de
comportamiento del mercurio en las aguas: (Jaramillo Jumbo & Flores
Campoverde, 2012)
Todas las formas de Hg se transforman en Hg2+ en el agua por reacción
con O2.
Las especies oxidadas de mercurio se reducen a Hgº, por la acción de
bacterias pseudomonas en un proceso anaeróbico, y se sedimenta.
El Hg2+ se metila en aguas continentales o litorales, bien por metilación
aeróbica en numerosos microorganismos y bacterias, producida por
metilación del complejo homocisteína-Hg en los procesos celulares que
normalmente producen metionina, o por metilación anaerobia de
bacterias metanogénicas o por derivados de metilcobalamina.
2.2.2.3 Efectos a la salud y el medio ambiente
La toxicidad del mercurio depende de la forma química en que se lo
encuentre y sus síntomas y signos varían según la exposición.
Un factor muy importante es su acción hacia el medio ambiente ya que
tiene la capacidad de acumularse en los organismos para ascender por la
cadena alimenticia; tomando en cuenta que todas las formas de mercurio
pueden llegar a bioacumularse. (Jaramillo Jumbo & Flores Campoverde,
2012)
Las principales vías de entrada de los compuestos inorgánicos de
mercurio (sales mercuriales) son los pulmones y el tracto gastrointestinal;
alrededor de un 80 % de los vapores del mercurio metálico inhalados van
directamente a los pulmones; aunque también es posible la penetración
subcutánea accidental por la ruptura de un termómetro. (Organización
Internacional del Trabajo (OIT), 1998)
Fuente: Antonio Doadrio Villarejo, Articulo de revista Ecotoxicología y acción toxicológica del mercurio núm. 4 (2004), paginas 933-959
FIGURA #3: CICLOS DEL MERCURIO
2.3 Tratamientos para la Eliminación de Metales Pesados
La contaminación ambiental generada por estas sustancias toxicas ha
llevado a la comunidad científica a desarrollar diferentes métodos para el
tratamiento de los efluentes industriales contaminados con metales
pesados en un medio acuoso, estos tratamientos resultan a veces
complicado debido a que las aguas a tratar puede tener una composición
variable de los siguiente parámetros: (Vílchez Vargas, 2005)
Componentes orgánicos e inorgánicos
Acidez o basicidad extrema
Presencia de sustancias volátiles
Costes económicos
Carga contaminante a tratar
Continuidad del sistema
Mínima supervisión y mantenimiento
Suficiente selectividad en cuanto a metales pesados a considerar
Existen diferente tratamientos utilizados comúnmente como son la
precipitación química, la oxidación-reducción, el intercambio iónico, los
tratamientos electroquímicos, los procesos de membrana, la extracción con
disolventes, la adsorción sobre carbón activado y tratamientos no
convencionales.
En la tabla #3 se detallan estos tipos de tratamientos y sus desventajas:
Tratamiento Método Desventaja Fuente
Precipitación
Química
Se basa en la
utilización de
reacciones químicas
para la obtención de
productos.
Si el metal se
encuentra en
concentraciones muy
bajas, se necesita un
exceso de agente
precipitante para
llegar al precipitado.
(Ordoñez Romero ,
2015)
Oxido-Reducción
Adición de un
compuesto que actúa
como agente oxidante
o reductor.
Estas reacciones son
dependientes del pH,
de manera que el
intervalo de trabajo
depende del reactivo
utilizado.
(Izquierdo Sanchis,
2010)
Intercambio iónico
Proceso en que los
iones se mantienen
unidos a grupos
funcionales sobre la
superficie de un sólido
por fuerzas
electrostáticas.
Los costes de
operación provienen
precisamente de la
regeneración.
(Ramalho, 1983)
(Izquierdo Sanchis,
2010)
Tratamiento
Electroquímico
Consiste en
reacciones de
oxidación-reducción
inducidas por la
aplicación de energía
eléctrica externa.
Concentraciones
metálicas inferiores a
10 ppm, debido a la
disminución de la
eficacia de la
operación.
(Sarria, Parra , &
Rincó, 2005)
Tecnologías de
Membranas,
Osmosis inversa y
Micro/Ultra/Nano
filtración
Son barreras físicas
semipermeables que
separan dos fases,
impidiendo su íntimo
contacto.
Radica en la elevada
densidad de poro de
estas membranas
que implica bajas
resistencias
hidrodinámicas, y por
lo tanto elevados
flujos.
Elevados costos de
operación.
(Izquierdo Sanchis,
2010)
(Círculo de
Innovación en
Tecnologías
Medioambientales y
Energía (CITME))
(Camarillo Blas ,
2005)
TABLA #3: DESCRIPCIÓN DE TRATAMIENTOS PARA LA REMOCIÓN DE
METALES PESADOS.
Extracción con
disolventes
Extracción del metal
por contacto del
efluente contaminado
con un disolvente
orgánico, seguido de
una fase de
separación orgánica
del efluente
descontaminado.
Coste de operación
por la cantidad de
disolvente que se
utiliza y por
contaminación que
puede existir de la
corriente tratada con
el disolvente
orgánico.
(Izquierdo Sanchis,
2010)
2.3.1 Adsorción
El proceso de adsorción consiste en la captación de sustancias
solubles en la superficie de un sólido, en este fenómeno superficial se
denomina adsorbato al soluto y adsorbente a la fase sobre la cual se
acumula; En estos procesos la sustancia queda adsorbida en la superficie
del adsorbente mediante fuerzas físicas (fuerzas electrostáticas o de Van
der Waals). (Romero, 2014)
Este tipo de tratamiento depende fuertemente del pH y cada metal tiene
un pH óptimo para ser extraído. La temperatura, el tiempo de equilibrio, la
concentración de metal y la presencia de otros iones en disolución son
factores que influyen también en el proceso de adsorción. (Romero, 2014)
Factores que influyen en el proceso de adsorción: (Círculo de Innovación
en Tecnologías Medioambientales y Energía (CITME))
Solubilidad: A menor solubilidad Mejor Adsorción
Estructura Molecular: Mas ramificada Mejor Adsorción
Peso Molecular: Si son grandes
moléculas Mejor Adsorción
Polaridad: A menor polaridad Mejor Adsorción
Grado de saturación: Insaturados Mejor Adsorción
TABLA #4: FACTORES QUE AFECTAN EL PROCESO DE ADSORCIÓN
Fuente: Circulo de innovación en tecnologías medioambientales y energía, Universidad de Alcalá
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
La adsorción de iones tiene lugar sobre una gran variedad de
materiales, entre ellos destacan: carbón activo, óxidos de hierro y aluminio,
arcilla, materiales sintéticos y otros substratos de diferentes orígenes.
Adsorción con carbón activado:
Los materiales porosos facilitan el contacto entre el adsorbato y los
lugares activos del material adsorbente por eso que la capacidad de
adsorción de un material es función de su superficie interna y externa.
Usado principalmente para eliminar compuestos orgánicos refractarios,
así como compuestos inorgánicos residuales como el nitrógeno, sulfuros y
metales pesados.
El carbón activo es un producto que posee una estructura cristalina
interna, con una alta porosidad que puede desarrollar áreas superficiales
entre 500 - 1500 m2/g. (Ordoñez Romero , 2015)
2.4 Biosorción
La biosorción es una tecnología emergente en la cual materiales
biológicos han sido utilizados como medio de retención o acumulación de
especies químicas presentes en cuerpos acuosos a través de mecanismos
físico-químicos como la adsorción o el intercambio iónico.
La historia sobre investigaciones entre la interacción de los metales
pesados y los biosorbentes se remonta hace varias décadas atrás; Por la
acción de lo que sucede normalmente en el medio ambiente.
Donde se encontró que los compuestos químicos que se encuentran
presentes en ambientes acuosos interaccionan con los materiales
biológicos de dos formas; uniéndose a la pared celular en un proceso
llamado Biosorción o acumulándose en el interior de la célula en un proceso
llamado Bioacumulación. (Plaza Cazón, 2012)
Este método poco convencional busca principalmente la remoción de
metales pesados en aguas residuales prevenientes del sector industrial,
usando como sorbente diferentes materiales de origen biológico (vivo o
muerto), tales como: algas, hongos, bacterias, cáscaras de frutas,
productos agrícolas y algunos tipos de biopolímeros. (Tejada et.al, 2015)
En general, la extracción de metales mediante biomasas residuales se
atribuye a sus proteínas, carbohidratos y componentes fenólicos que
contienen grupos carboxilo, hidroxilo, sulfatos, fosfatos y amino, los cuales
presentan gran afinidad por los iones metálicos, facilitando su captación.
(Tejada et.al, 2015)
2.4.1 Procesos de biosorción
El término biosorción es utilizado para describir aquellos procesos de
formación de enlaces entre el metal y los componentes celulares, lo que
produce que se elimine en mayor cantidad el metal pesado del medio donde
se encuentre. (Vílchez Vargas, 2005)
Los procesos de biosorción envuelven una fase solida (biosorbente),
una fase liquida (solvente, generalmente el agua) conteniendo una especie
disuelta que es el sorbato (iones metálicos).
Este proceso es continuo hasta que alcance la concentración del
sorbato disuelto en la solución y la concentración de sorbato presente sobre
el biosorbente (concentración de equilibro o final); caracterizada por la
saturación del sorbato en el biosorbente. (Santos Bonilla, 2010)
La bioadsorción es un proceso fisicoquímico que incluye los fenómenos
de adsorción y absorción de moléculas e iones; para que el proceso se
pueda realizar con éxito, debe existir una gran afinidad entre los grupos
funcionales del biosorbente y el contaminante, ya que este último debe ser
atraído hacia el sólido y enlazado por diferentes mecanismos.
Fundamento físico-químico:
La adsorción es un fenómeno de atracción entre las moléculas de la
superficie del sólido y las del fluido es decir que sucede en la interfase
sólido-líquido y la absorción existe una penetración física de una fase en
la otra; sin embargo cuando ambos fenómenos coexisten de manera
simultánea se lo conoce como biosorción.
El fenómeno de bioadsorción de iones metálicos, usando materiales
biológicos como adsorbentes, se puede realizar mediante diversos
mecanismos fisicoquímicos y metabólicos en los cuales, el proceso de
captación de los metales pesados puede diferir por Bioacumulación
(adsorción de las especies metálicas mediante los mecanismos de
acumulación al interior de las células de biomasas vivas) o bioadsorción
(adsorción de los iones en la superficie de la célula). (Tejada et.al, 2015)
Adsorción
Biosorción
Absorción
FIGURA #4: DIFERENCIAS ENTRE ADSORCIÓN – ABSORCIÓN –
BIOSORCIÓN
Fuente: Tesis de grado; Villanueva Huerta C. Lima – Perú, 2006
2.4.2 Descripción general del proceso de biosorción
Según (Rios Elizalde, 2014) El proceso de Biosorción se da en una
serie de etapas sucesivas como se muestra en la figura #6.
Etapa1. Difusión externa.
El adsorbato se aproxima a la superficie externa del sólido, para
lograrlo, debe vencer la resistencia de una fina capa acumulada alrededor
del adsorbente (interface sólido-fluido).
Fuente: Paola Ríos Tesis de Grado Universidad Técnica de Machala 2014
FIGURA #6: ETAPAS DEL PROCESO DE BIOSORCIÓN
Bioacumulación de metales
Iones Metálicos Biomasa
Iones Metálicos Biomasa
Biosorción de metales
FIGURA #5: DIFERENCIAS ENTRE BIOACUMULACIÓN Y
BIOSORCIÓN DE METALES
Fuente: Tesis de grado; Villanueva Huerta C. Lima – Perú, 2006
Etapa2. Difusión interna.
Debido a que la superficie externa expuesta por las partículas tiende a
ser menor al 1% del total, el adsorbato migra a través de la red porosa del
sólido.
Etapa 3. La sorción del adsorbato.
En esta etapa, el adsorbato se adhiere a la superficie y penetra al
Biosorbente.
2.4.3 Mecanismos de biosorción
Según (Ahalya et al, 2003) Los mecanismos de Biosorción pueden
dividirse de acuerdo a la dependecia del metabolismo celular en:
Metabolismo dependiente
Metabolismo independiente
De acuerdo a la ubicación donde se encuentra el metal removido de la
solucion la biosorcion puede calsificarme como:
Acumulación/Precipitación extracelular
Sorción/Precipitación extracelular
Acumulación intracelular
Los mecanismos de biosorción son muy variados y dependen en cada
caso del metal y del tipo del material que esta constituido el sorbente; los
principales mecanismos de Biosorción son:
Intercambio Iónico:
Gran parte de los biosorbentes contienen sales de Na+, K+, Ca2+ y Mg2+
en sus estructuras, estos cationes pueden ser intercambiados con los iones
metálicos y quedar unidos al material.
Absorción física:
La unión entre la superficie del biosorbente y el metal se produce por
fuerzas de atracción eletrostática o si la molécula adsorbida no está fija en
un lugar específico de la superficie, sino más bien está libre de trasladarse
dentro de la interfase, la adsorción es debido a las fuerzas de Van der
Waals o también llamada fisisorción. (Tejada et.al, 2015)
Complejación:
La union entre el biosorbente y el metal se produce a traves de
formaciones complejas en la superficie del material, conteniendo ligandos
unidentados o polidentados (quelación), según si pueden coordinar uno o
mas electrones con el metal.
Otros mecanismos menos frecuentes son la quimisorción (donde la
union entre el metal y el biosorbente se produce por enlaces químicos
mediante intercambio de electrones)
La precipitación (se asocia a un mecanismo de defensa de algunos
microorganismos, los cuales pueden producir sustancias que precipitan los
elementos tóxicos acumulados en su interior o en el medio que los rodea).
2.4.3.1 Concepto de ácidos y bases fuertes y débiles
(Plaza Cazón, 2012) Para saber qué tipo de mecanismos interactúan
en la biosorción de metales es necesario conocer sobre la estructura física
y química de la pared celular de la biomasa.
La pared celular de los diferentes tipos de biosorbentes difiere
significativamente una de otras, en cuanto a los grupos funcionales que se
encuentran presentes, tipo y tamaño de poros, cadenas de polisacáridos,
etc.
Para describir que papel tienen los diferentes grupos funcionales en el
proceso de biosorción se emplea el concepto de ácido-base fuerte-débil y
los valores de pKa de los distintos grupos funcionales presentes en la
biomasa.
Los iones fuertes se caracterizan principalmente por uniones
electrostáticas, tienen un poder de polarización débil y retienen sus
electrones fuertemente.
Mientras que los iones débiles participan más en uniones covalentes,
donde la energía libre es mayormente entálpica.
Los iones fuertes, tales como Na+, Ca2+ y Mg2+ pueden formar uniones
estables con F- y con ligandos que contienen oxígeno como OH-, CO32-,
RCOO- y C=O.
Por el contrario, los iones débiles, por ejemplo metales tales como, Hg2+
y Pb2+ pueden formar uniones fuertes con grupos que contienen átomos de
nitrógeno y azufre como CN-, R-S-, -SH-, NH2.
La siguiente tabla muestra los tipos de ligandos que pueden
encontrarse en los sistemas biológicos y cuál es el metal por el que
muestran mayor afinidad de acuerdo a esta teoría. (Nieboer & Richardson,
1980) (Plaza Cazón, 2012)
La Clase de metal A prefiere establecer uniones con los ligando de tipo
I a través del átomo de Oxigeno.
La clase de metal B muestra una gran afinidad por los ligandos tipo III,
pero además establecen fuertes uniones con los ligandos tipo II.
Mientras que los iones metálicos intermedios podrían establecer
uniones con los tres tipos de ligandos con diferentes preferencias.
El símbolo R representa un radical alquilo (como CH2-, CH3CH2
-, etc.)
TABLA #5: AFINIDAD DE GRUPOS FUNCIONALES E IONES
METÁLICOS
Fuente: Ing. Josefina Plaza Cazón, Tesis Doctoral “Remoción de metales pesados empleando algas marinas, 2012
2.4.4 Factores que afectan la biosorción
Para que se logren eliminar sustancias mediante el proceso de
Biosorción es necesario conocer las condiciones óptimas para que se lleve
a cabo una máxima extracción por lo tanto se debe estudiar los factores
sobre los cuales se ve influenciado este fenómeno ya sea negativa o
positivamente.
En todos los casos, los procesos de sorción dependen de la naturaleza
de la sustancia a extraer (sorbato), de la estructura y características del
sólido sorbente y de las condiciones experimentales como el pH, la
concentración de metal, la competencia con otros iones y del tamaño de
partícula.
Los siguientes parámetros pueden aumentar o disminuir las captaciones de
iones metálicos en el proceso de Biosorción:
El proceso de adsorción se ve influenciado por diferentes factores como
el pH, la temperatura, la naturaleza del adsorbente, el tipo y concentración
de adsorbato, entre otros.
Efecto del pH
El pH de la solución acuosa es un parámetro muy importante que
controla los procesos de Biosorción de metales en diferentes biosorbentes,
por el motivo de que los iones hidrógeno se constituyen en un sorbato
fuertemente competitivo.
Los metales en disolución acuosa se encuentran en forma de diferentes
especies químicas en función del pH de la disolución, de aquí la fuerte
dependencia que existirá entre el pH de la disolución y la posibilidad de
extracción del metal, ya que según la especie química los mecanismos de
sorción varían. (Ordoñez Romero , 2015)
También hay que tomar en cuenta que valores bajos de pH la
concentración de protones es elevada pudiendo competir con los iones de
metal para unirse al material.
Por ejemplo la biosorción de cationes suele estar favorecida para
valores de pH superiores a 4,5 y la Biosorción de aniones prefiere un valor
bajo de pH, entre 1,5 y 4 donde la carga negativa de la pared favorece un
acercamiento aniónico con los iones del metal. (Tejada et.al, 2015)
Según (Mack, 2008) y varios investigadores clasifican a los iones
metálicos en tres clases:
Clase I: iones metálicos como (Al3+, Cu2+, Cr3+, Co2+, Fe3+, Ni2+, Pb2+ y
Zn2+) se unen fuertemente a pH a valores cercanos al neutro esto es
debido a las interacciones electrostáticas debido a la presencia de los
grupos funcionales como el carboxilato, pero no se vinculan o son
despojados fácilmente del biosorbente a pH < 2.
Clase II: iones metálicos como (PtCl4 2-, CrO4 2- y SeO42-) muestran
comportamientos opuestos a los metales de clase I ya que ellos se unen
firmemente a pH bajo y sólo muy débilmente a pH > 5.
Clase III: los metales de esta clase son los que se unen mayormente
que todos los metales de las otras clases ya que su unión es
independiente del pH (Ag+, Hg2+ y AuCl4-); La mayoría de los iones
metálicos presentes como aniones en solución caen en las clases II y
III.
Todos estos procesos se realizan a través de diferentes grupos
funcionales que se encuentran en la superficie del material, principalmente
grupos polares como ácidos carboxílicos, alcoholes, aldehídos, cetonas,
etc., según el tipo de material sorbente.
Por lo tanto, una variación de pH puede provocar modificaciones en
estos grupos y alterar su capacidad de interacción con las especies
metálicas. (Ordoñez Romero , 2015)
Efecto del medio iónico: (Ordoñez Romero , 2015)
El medio en que se encuentra la disolución metálica es un factor
importante que debe considerarse cuando se quiere eliminar metales de
los efluentes industriales, porque la presencia de otras especies orgánicas
e inorgánicas en la disolución puede interferir en la extracción del metal.
Las sales son residuos que suelen generarse habitualmente junto con
los metales, y una de las sales que se encuentra más comúnmente es el
NaCl; La presencia de sodio en la disolución de metal puede provocar
variaciones en el proceso de extracción.
Este efecto ha sido estudiado por diferentes autores, y en todos los
casos se ha observado que la presencia de Na+ en las disoluciones de
metal provoca una disminución de la extracción a causa de la competencia
del sodio y del metal por interaccionar con los sitios activos del material
sorbente.
Los iones cloruro afectan a los metales presentes en la disolución, ya
que muchos metales forman cloro complejos, especies neutras o con carga
con características físicas y químicas diferentes que hacen variar las
condiciones de disponibilidad del metal para ser sorbido por el material.
Influencia de otros metales en la disolución
La presencia en la solución de varios iones metálicos puede provocar
un efecto sobre la biosorción del metal debido a la competitividad que se
establece entre los iones por unirse a los sitios activos del material; puede
producirse una co-adsorcion simultanea disminuyendo el recubrimiento
superficial del ion en el material.
Actualmente no se conoce exactamente que metales tienen mayor
afinidad por el material que otros, Algunas propiedades químicas de los
iones, como el radio iónico, la carga eléctrica y potencial iónico, han sido
señaladas como factores que influyen en la selectividad del material por
unos u otros iones. (Ordoñez Romero , 2015)
Tamaño de partícula
El tamaño de partícula del biosorbente afecta tanto a la capacidad de
sorción como a la velocidad de la reacción.
La existencia de un mayor número de centros activos disponibles para
la reacción y la mayor facilidad con que el sorbato puede acceder a ellos,
con una menor limitación a la difusión en el interior de los poros, son las
causas del aumento de la capacidad de retención con la disminución del
tamaño de partícula. (Rios Elizalde, 2014)
La sorción tiene lugar fundamentalmente en el interior de las partículas,
sobre las paredes de los poros en puntos específicos.
La cantidad de adsorbato (soluto) que se puede adsorber es
directamente proporcional al volumen, y es bien conocido que este volumen
es directamente proporcional al área externa y también que una partícula
pequeña tiene mayor área superficial, o sea mayor área de la superficie
interna por su cantidad de poros por unidad de masa. (Tejada et.al, 2015)
Naturaleza del sorbato: (Morales Fonseca & Ruiz Tobar, 2008)
El sorbato es un factor influyente en el equilibrio de adsorción. Existe
una regla general para predecir el efecto de la polaridad del soluto sobre la
biosorción y consiste en que el soluto polar preferirá la fase que es más
polar.
En otras palabras, un soluto polar será fuertemente adsorbido por un
adsorbente polar, cuando esté en un disolvente no polar.
Es decir, en el caso de las sales de metal utilizadas en este estudio
presentan un carácter polar o alta solubilidad en el agua y la matriz de
Biosorción o sorbente también es polar, si estos dos fueran sumergidos en
una solución de alcohol, los metales serán fácilmente adsorbidos por la
matriz debido al carácter apolar del alcohol.
Otro factor referente a la naturaleza del sorbato en el caso de los
metales, se refiere al radio atómico del metal, pues se cree que a mayor
tamaño de este disminuye la afinidad por los ligandos de la pared.
Tiempo de equilibrio en la biosorción:
El tiempo de equilibrio es el instante a partir del cual se satura el
material sorbente y por más que se mantenga en contacto el metal, no
aumentará la cantidad de metal extraída. (Ordoñez Romero , 2015)
La biosorción ha sido evaluada mediante la utilización modelados de
isotermas que describen el equilibrio del proceso, la retención aumenta
inicialmente de una manera lineal con la concentración en el equilibrio.
Esta retención está limitada por el número de sitios activos y cuando
llega alcanzar un pico, que no es más que aquel tiempo a partir del cual el
adsorbente, por más que se mantenga en contacto con la solución, ya no
produce más biosorción. (Garcés Jaraba & Coavas Romero, 2012)
Algunas investigaciones han observado que los mecanismos que se
extrae el metal es un proceso que se desarrolla en cuatro pasos: (Ordoñez
Romero , 2015)
1 Migración de los iones de metal desde la solución a la superficie del
sorbente
2 Difusión a través la capa superficial de la biomasa
3 Fijación en el grupo activo
4 Difusión intra-partícula hacia el interior de la biomasa.
Por tanto, para cada sistema metal-sorbente se establecen unos
equilibrios específicos y el tiempo de sorción dependerá fundamentalmente
de la naturaleza de esta relación. Para altas concentraciones de metal la
difusión intra-partícula es el mecanismo predominante, en cambio para
bajas concentraciones el mecanismo principal de la sorción es fijación
superficial. (Horsfall & Abia, 2003)
Sitios de unión: (Areco, 2011)
De acuerdo a los estudios realizados existen ciertos grupos químicos
que contribuyen a la biosorción de iones en solución, los cuales incluyen
grupos hidroxilo, carboxilo, carbonilo, sulfuro, amino, amida, fosfonato,
fosfodiester, entre otros.
La importancia de cada uno de estos grupos en la Biosorción de los
distintos metales pesados depende no solo de la afinidad del metal con el
grupo sino también de factores como:
la cantidad de sitios de sorción en el material adsorbente
La accesibilidad a los mismos
La forma química en la que se presentan.
Un sitio puede ser ocupado por un ion metálico presente en la solución
cuando la fuerza de unión de ese metal es mayor que la del ion que está
previamente adsorbido.
El grado de ocupación de la superficie depende del número total de
sitios de la superficie, de la concentración del ión libre en solución, del pH
y de la temperatura.
La mayoría de los sitios de unión en biosorción tienen propiedades
Ácido base (hidroxilo, carboxilo, sulfuro, sulfonato, fosfonato), son neutros
cuando están protonados y tienen carga negativa cuando están
desprotonados.
Cuando el pH de la solución excede al pKa de los grupos hay una
mayor cantidad de sitios de unión desprotonados y bajo estas condiciones
la Biosorción de cationes se ve más favorecida.
Efecto de la temperatura:
La temperatura es una variable que puede afectar el proceso de
biosorción, Cuando las temperaturas son extremas puede causar un
cambio en la textura del biosorbente debido a que este puede deteriorarse
y puede desembocar en una pérdida de capacidad de sorción. (Tejada et.al,
2015)
El efecto de la temperatura en la biosorción depende de los cambios
en la entalpía, Las paredes celulares de los distintos tipos de biomasas
generalmente están formadas por distintos grupos químicos lo que hace
que el efecto de la temperatura en cada grupo contribuya a la Biosorción
global.
Según (Greene & Darnall, 1988) la relación de distribución (metal ligado
/ metal en solución) para biosorción de Cd, Zn, Pb, Ni y Cu con Spirulina
algas aumentó sólo un 20 % cuando la temperatura se aumentó de 4 °C a
55 °C.
En general, la energía para la biosorción de metales pesados y livianos
se encuentra en el siguiente rango 7-11 kJ.mol-1 y 2,1-6 kJ.mol-1
respectivamente, Estos rangos son tan estrechos que el efecto de la
temperatura es despreciable a los fines prácticos de aplicación de un
proceso de Biosorción. (Volesky et.al, 2010)
Aunque la mayoría de los procesos de biosorción son independiente de
la temperatura, (Moreira, 2007) indica que el rango de temperatura para la
Biosorción es relativamente estrecho normalmente situado entre 10 y 70 y
es función de biosorbente utilizado. (Moreira, 2007)
2.4.5 Cinética de biosorción
El estudio cinético permite determinar la velocidad de la sorción del
adsorbato por el biosorbente y debe proporcionar una idea sobre el
mecanismo de la Biosorción. (Rios Elizalde, 2014)
Esta cinética describe la velocidad de atrapamiento del adsorbato, lo
cual controla el tiempo de residencia de éste en la interfase sólido-
disolución, además, permite predecir la velocidad a la cual el contaminante
se remueve del efluente tratado, por tal razón se requiere el conocimiento
de las leyes de velocidad que describen el sistema de adsorción. (Tejada
et. al, 2012)
Es importante el estudio de la cinética de biosorción porque nos permite
establecer las condiciones óptimas de operación en el diseño de un sistema
adecuado de tratamiento del efluente.
En general, la remoción de iones metálicos de soluciones acuosas por
Biosorción depende de los mecanismos químicos que involucran las
interacciones de los iones metálicos con los grupos activos específicos
asociados con la pared celular del biosorbente.
Por lo tanto la cinética de la bioadsorción indica la evolución de cada
una de las etapas a través de las cuales ésta se lleva a cabo y cuál de ellas
es la que controla el proceso (reacción química, difusión y/o transferencia
de masa). (Pinzón Bedoya & Vera Villamizar, 2009)
2.4.5.1 Etapas cinéticas de la bioadsorción
Según (Valencia , 2007) Este fenómeno obedece a las leyes de
equilibrio entre la concentración en fase líquida y la concentración en fase
sólida sobre la superficie del material adsorbente.
La sorción de un soluto se efectúa según una sucesión de cuatro
etapas cinéticas:
1) Desplazamiento de los iones metálicos desde la solución hasta la capa
exterior alrededor de la partícula.
2) Difusión externa: Desplazamiento desde la capa exterior hasta la
superficie del Biosorbente.
3) Difusión intraparticular: Cuando el soluto se desplaza desde la
superficie externa hasta el sitio de adsorción al interior de la partícula.
Puede ser difusión Intraparticular de poro o difusión homogénea de
superficie.
4) Sorción sobre los sitios activos por acomplejamiento, interacción iónica
o precipitación. que corresponde al sistema de más baja energía y se
caracteriza por las interacciones soluto–sorbente, y por lo general se da
de dos tipos: fisisorción o quimisorción.
La etapa 1 solamente requiere la homogeneidad del medio mediante
agitación suficiente y la etapa 4 es de manera instantánea, así la Biosorción
es controlada por mecanismos de difusión a partir de una velocidad mínima
de agitación.
2.4.5.2 Modelos cinéticos
Para describir que es lo que sucede en el interior del material
biosorbente se describen modelos teóricos con sus respectivas ecuaciones
para detallar cuales son los mecanismos o etapas limitantes en el proceso
de biosorción
Los modelos cinéticos más utilizados en la literatura son:
Modelo pseudo-primer orden.- se basa en la suposición de que a
cada ión metálico se le asigna un sitio de sorción del material
biosorbente.
Modelo pseudo-segundo orden.- se basa en la suposición de que
el sorbato se adsorbe en dos sitios activos del biosorbente.
Difusión intraparticular.- este mecanismo se da en el interior de los
poros de la partícula de biosorbente está basada en el transporte de
soluto a través de la estructura interna de los poros de biosorbente
y la difusión propiamente dicha en el sólido, lo que conlleva a que el
biosorbente tenga una estructura porosa homogénea.
2.4.6 Biosorbentes
Los biosorbentes son materiales de origen natural disponibles en
grandes cantidades ya sea como productos residuales de procesos
industriales o agrícolas; que pueden utilizarse con el fin de capturar
contaminantes.
Modelos
cinéticos Ecuaciones Parámetros Gráfica
1er Orden
reversible
Ec #1:
𝑑𝑞𝑡
𝑑𝑡 = 𝑘1 ∗ (𝑞𝑒 − 𝑞𝑡)
Donde 𝑞𝑡 ( 𝑚𝑔
𝑔 ) es la
cantidad adsorbida en
un tiempo t,
𝑞𝑒 ( 𝑚𝑔
𝑔 ) es la cantidad
adsorbida en el
equilibrio y
𝑘1 ( 1
𝑚𝑖𝑛 ) es la constante
cinética de primer
orden.
log (𝑞𝑒 −
𝑞𝑡) vs t
Pseudo 2do
orden
Integrando Ec #1:
𝑞𝑡 = 𝑡
1
ℎ+
𝑡
𝑞𝑒
puede ser linealizada
Ec #2:
𝑡
𝑞𝑡=
1
𝑘2 ∗ 𝑞𝑒2
+1
𝑞𝑒𝑡
Donde 𝑘2 es la
constante cinética de
pseudo segundo orden
( 𝑔
𝑚𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛 ) y ℎ = 𝑘2 ∗
𝑞𝑒2 siendo h (
𝑚𝑔
𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛 ) la
velocidad de sorción
𝑡
𝑞𝑡 vs t
Difusión
Intraparticular
Ec #3:
𝑞𝑡 = 𝑘 ∗ √𝑡
Donde 𝑘 ( 𝑚𝑚𝑜𝑙
𝑔∗√𝑚𝑖𝑛 ) es la
constante de velocidad
de difusión
intraparticular
𝑡1/2 vs
𝑞𝑡
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
TABLA #6: DESCRIPCIÓN DE LOS MODELOS CINÉTICOS UTILIZADOS PARA AJUSTE DE LOS
DATOS EXPERIMENTALES
Estos materiales provienen de diferentes tipos de biomasa ya sea de la
flora microbiana, algas, plantas, biomasas residuales, productos
agroindustriales o algunos biopolímeros. (Tejada et.al, 2015)
Capaces de contar en su estructura con propiedades que permite
adsorber directamente especies iónicas de metales en soluciones acuosas,
esta propiedad es bien utilizada en la Biorremediación y recuperación de
efluentes industriales contaminados con metales pesados. (Muñoz Carpio,
2007)
Los biomateriales por lo general son sometidos a Pretratamientos
fisicoquímicos sencillos y de bajo costo; con el fin de mejorar su capacidad
de adsorción en los procesos de aplicación como remoción de metales
pesados o recuperación de especies metálicas en solución. (Tejada et.al,
2015)
2.4.6.1 Tipos de biosorbentes
La calidad del material usado como biosorbente de origen
microbiológico, vegetal o animal está ligado a la cantidad de sorbato que
pueda atraer y retener.
Por este motivo la búsqueda de nuevos materiales de bajo costo y con
gran potencial de sorción de iones metálicos presentes en aguas
residuales, se ha convertido en el objetivo principal de varias
investigaciones.
Las biomasas microbianas como (hongos, bacterias y algas) y los
residuos agroindustriales (cáscaras de coco, cáscaras de naranja,
cáscaras de yuca, cáscaras de manzana, cáscaras tamarindo entre otras),
actualmente representan las fuentes más estudiadas.
Tipo de biosorbente Biosorbente
Organismos vivos
Penicillium
Aspergillus Rizopus
Paecilomyces
Algas
Biomasas
Cáscara de tamarindo, Cáscara de
naranja, Cáscara y semilla de manzana,
Cebada (Hordecum vulgare), cascara de
arroz y Cascara de Banano
Biopolímeros Bentonita - Quitosano
Quitosano Epiclorhidrinatrifosfato
Carbón Activado
Carbón activado a partir de Escherichia
coli y carbón activado a partir de
Arthrobacter viscous, Carbón activado a
partir de cáscara de naranja, Carbón
activado a partir de cáscara de coco.
Otros Materiales Arena, Zeolita y Cenizas volantes de
carbón mineral
2.5 Limón (materia prima)
2.5.1 Generalidades
Limón sutil conocido con otros nombre tales como: lima acida, lima
gallega, limón ceutí, limón mexicano, limón peruano, limón criollo o limón
de pica pertenece a la clasificación de las limas aunque en países como
Perú y Ecuador se lo conoce solo como Limón de nombre científico (citrus
x aurantifolia swingle).
Se caracteriza por su fruto redondeado u oval de 2 a 5 cm de diámetro,
está compuesto de 3 partes:
El flavedo o exocarpio: El flavedo es una capa delgada que posee los
pigmentos que cambian de color durante la maduración de verde a
TABLA #7: ALGUNOS MATERIALES BIOSORBENTES USADOS PARA REMOVER
METALES PESADOS
Fuente: Articulo de revista TECNOLOGICAS Vol. 18, No. 34, pp. 109-123 ¨Adsorción de metales
pesados en aguas residuales usando materiales de origen biológico¨ 2012
amarillo; de gran aroma debido a los compuestos terpénicos que
poseen los aceites esenciales que allí se encuentran.
El albedo o mesocarpio: El albedo es la parte blanca que contiene
pectina que le da firmeza a la corteza; a medida que el fruto va
madurándose el albedo tiende a degradarse por acción enzimática;
debido a esto se cosechan los cítricos en su estado inmaduro (verde)
para obtener el mayor rendimiento y calidad de pectina.
Endocarpio: Está formado por la pulpa que contiene las vesículas con
el jugo; El endocarpio está divido por el septum formado por 10 – 14
gajos donde se encuentran las semillas ubicadas cerca del eje central.
2.5.2 Usos
Debido a su alto contenido en vitamina C, ácido cítrico, sustancias de
acción astringente, El limón es muy utilizado a nivel industrial y medicinal;
la corteza o flavedo es utilizado en aromaterapia y perfumería por el uso de
sus aceites esenciales.
Las pectinas se ubican en el albedo y se han venido utilizándose en la
industria alimenticia como gelificante para elaboración de mermeladas y en
la industria farmacéutica para dar consistencia a cremas y pomadas como
protectores de afecciones gastrointestinales por el poder que tiene a nivel
FIGURA #7: PARTES DEL LIMÓN
Fuente: Tesis de grado Cecilia Grunauer Espinoza; Guayaquil – Ecuador 2009
de la mucosa digestiva de retener agua y absorber toxinas. (Grunauer
Espinoza, 2009)
2.5.3 Producción
El cultivo de limón se desarrolla por lo general en climas tropicales y
subtropicales; su cosecha dura todo el año y su desempeño depende de la
temperatura y la humedad de la zona de producción.
Las condiciones climatológicas como las lluvias y sequias influyen en
la producción y tamaño del fruto; ya que en meses de lluvia desde
Diciembre hasta Abril (invierno en Ecuador) se obtienen limones de gran
tamaño cuyo diámetro alcanza los 5 cm y en meses posteriores disminuye
su tamaño por el decrecimiento de las lluvias. (Grunauer Espinoza, 2009)
En el país la mayor producción del cítrico se sitúa En el valle del río
Portoviejo, Manabí con una producción de 1 200 hectáreas, Cada árbol de
limón alcanza su madurez a los ocho años y puede rendir hasta 5 000
limones; según (Diario El Comercio, 2011) De los cuales el costo por saco
de limones fluctúa entre los 4 y 10 dólares.
2.6 Toronja (materia prima)
2.6.1 Generalidades
También llamado pomelo (Citrus × Paradisi); pertenece al género Citrus
de la familia de las Rutáceas, es un híbrido probablemente producido entre
la pampelmusa (Citrus Máxima) y la naranja (Citrus × sinensis). (Macías
Sornoza, 2014)
La toronja es uno de los cítricos más sensibles al frío; las flores no
resisten temperaturas inferiores a un grado bajo cero, por lo que su cultivo
se restringe a climas semi tropicales y también altitudes próximas al nivel
del mar. (Macías Sornoza, 2014)
Se caracteriza por su forma globular y de grandes dimensiones, puede
alcanzar un diámetro de 15 cm a 20 cm; Sus características morfológicas
son similares a los demás citrus:
Exocarpo: (flavedo; presenta vesículas que contienen aceites
esenciales)
Mesocarpio: (albedo; pomposo y de color blanco)
Endocarpio: (pulpa)
2.6.2 Variedades (Mora Toscano, 2015)
Variedad blanca o común: su pulpa es amarilla o ligeramente verde y
amargo (Duncan, Marsh Seedless)
Variedad pigmentada: su pulpa es rojiza, debido a la presencia del
pigmento licopeno, y con menor acidez (Pink Marsh o Thompson, Red
seedles, Burgundy, Star Ruby)
2.6.3 Usos
La industria aprovecha un 20% de su producción, principalmente para
la elaboración de zumos y pequeñas cantidades para mermeladas; rica en
vitamina C (40 mg/100 g) por eso su papel importante en la medicina.
De la cáscara se extrae aceite esencial utilizado en perfumería y la
pectina de la capa blanquecina que se encuentra debajo de la corteza y
FIGURA #8: TIPO DE TORONJA DE LA VARIEDAD (MARSH SEEDLESS)
UNA DE LAS TRES QUE SE COMERCIALIZA EN EL ECUADOR
Fuente: Articulo de la página de internet; Hurtado frutas y verduras - 2014
entre los gajos es importante por su aplicación en estudios contra células
cancerígenas. (Macías Sornoza, 2014)
2.6.4 Producción
En Ecuador se producen tres variedades de toronja: La que tiene pepa
(Ducan), la que no tiene pepa (Marsh Seedleff) y la que tiene la pulpa rojiza
(Red Blush); alcanzando su mayor madurez y producción entre los meses
de Agosto hasta noviembre. (Diario El Comercio, 2011)
Según (Costales Carrera, 2013) en el año 2011 la producción total fue 5127
toneladas; donde en la Costa tiene su mejor cosecha con 400 hectáreas
sembradas en medio de cultivos de cacao y café, según el Instituto
Nacional de Investigaciones Agropecuarias (Iniap).
2.7 La Pectina
Las sustancias pécticas o pectina son polímeros de un grupo extenso
de polisacáridos vegetales cuya estructura básica está integrada por
moléculas de ácido D-galacturónico.
Están unidas por enlaces glucosídicos formados principalmente por
600 a 1000 unidades (1,4) 𝛼-D-ácido galacturónico (forma oxidada de la D-
galactosa), (Grunauer Espinoza, 2009) en la cual algunos de los carboxilos
pueden estar esterificados con metilos o en forma de sal.
De acuerdo a la terminología se llama únicamente pectina a las
cadenas poligalacturónicas metiladas al 100% y ácidos pectínicos a los que
tuviesen una menor proporción de grupos metoxilos al 100%; el término
ácidos pécticos designan ácidos poligalacturónicos exentos de metoxilos
aunque en la práctica se emplea solo el término pectina (Villanueva Huerta
, 2006).
2.7.1 Estructura química
Conocer la estructura de la pectina es importante para determinar la
fuerza y flexibilidad en las paredes celulares de las plantas y algunos
vegetales.
Este polisacárido, contiene grupos carboxilo como parte de la
estructura del ácido galacturónico, pueden estar protonados (COOH) a pH
< 3; en forma ionizada (COOH)- a pH > 3, o esterificado como éster metílico
o metoxilado (COOCH3) (Grunauer Espinoza, 2009).
Se encuentran asociadas con otros hidratos de carbono,
principalmente con hemicelulosas, en las paredes celulares de los
vegetales y son responsables de la firmeza de algunos productos (Badui,
1990).
Fuente: Articulo de la revista sociedad química Perú 77 (3); pág. 177 - 2011
2.7.2 Procedencia de las pectinas
Las pectinas se localizan en la mayoría de los tejidos de plantas y en
frutos inmaduros la porción mayor de material péctico está presente en una
forma insoluble en agua comúnmente conocida como una Protopectina, la
que es abundante en los estratos celulares y paredes de células (Villanueva
Huerta , 2006).
FIGURA #9: ESTRUCTURA POLIMÉRICA CONFORMADA POR UNIDADES
DE ÁCIDO α–D–GALACTURÓNICO Y DERIVADOS METOXILADOS UNIDOS
ENTRE SÍ POR ENLACES α-1-4.
Las pectinas son las más abundantes e importantes, están en mayor
cantidad en los frutos inmaduros y especialmente en algunos tejidos suaves
como en el albedo de los cítricos, en las manzanas, las peras, etc.
Dentro del propio vegetal existe una distribución de las pectinas; las
más esterificadas están en la parte más interna y las menos esterificadas
en la periferia (Badui, 1990).
Las sustancias pécticas están presentes en los jugos de los frutos como
pectina soluble y como pectina insoluble en las partes verdes de las
plantas, en frutas y en las raíces; esta insolubilidad es aparentemente
debida a la presencia de la pectina como las sales de calcio y magnesio o
porque esta combinada con celulosa o algún otro polisacárido insoluble de
alto peso molecular (Villanueva Huerta , 2006).
El contenido de sustancias pécticas varia con la fuente, variedad, grado
de madurez, condiciones climáticas e incluso según las diferentes partes
de la misma planta.
Producto Contenido de
pectina
Limón 2.5 – 4.0
Naranja 3.5 – 5.5
Manzana 1.5 – 2.5
Toronja 3.9 – 6.0
Papaya 1.20
Grosellas 1.52
Alaricoque 0.99
Peras 0.60
Fresa 0.68
Cerezas 0.16
TABLA #8: CONTENIDO DE SUSTANCIAS
PÉCTICAS EN VEGETALES CONOCIDOS (G /100G
MATERIA FRESCA)
Fuente: Claudia Villanueva Huerta; Tesis de Grado
Lima – Perú, 2006
2.7.3 Clasificación
Protopectina:
Es una sustancia insoluble en el agua, se encuentra en la pared de
tejidos vegetales confiriendo rigidez al fruto durante la etapa de
maduración; posee 100% de metoxilacion o grado de esterificación (GE);
se tranforma en pectina soluble al perder los metoxilos. (Grunauer
Espinoza, 2009)
Ácidos Pécticos o ácidos galacturónicos:
Son cadenas formadas simplemente por la union de acidos
galacturónicos cuyos grupos carboxílicos no se encuentran esterificados ni
por el grupo metilo (COOCH3) , ni por bases debido a su grado de
esterificacion (GE) de 0%. (Grunauer Espinoza, 2009)
2.7.4 Grado de esterificacion (GE)
Lo que diferencia a las pectinas entre sí es su contenido en metoxilos
llamados esteres metilicos (COOCH3) que es definido como el número de
residuos de ácido D-galacturonico esterificado o metoxilado por el metanol
(CH3OH) sobre el total de ellos; expresados en tanto por ciento. (Grunauer
Espinoza, 2009)
La funcion principal del grupo metoxilo es la formacion del gel mediante su
interacción con los otros compnentes del medio donde se encuentre, si falta
este en el acido D-galacturónico dificilmente puede gelificar. (Grunauer
Espinoza, 2009)
Esto permite distinguir los grupos de pectinas: (Badui, 1990)
Las pectinas de alto metoxilo (HM): en un rango de pH que va desde
2.0 hasta 3.5 con sólidos solubles con más de un 55 a 80% de grupos
carboxilo esterificados con un radical metil.
Pectinas de bajo metoxilo (LM): que sólo presentan de 18 a 45% de
esterificación.
Las pectinas amídicas con bajo índice metoxilo, son aquellas que han
sido desmetoxiladas con amoníaco en lugar de usar ácidos. Cuando se
hace el proceso de desmetoxilación, una parte de los grupos éster se
remplaza por grupos amida, lo cual modifica las propiedades de
gelación de la pectina.
Cabe aclarar que si se tuviera una pectina con 100% de metoxilación,
sería más bien una protopectina; por lo contrario, sí la metoxilación es de 0
%. Sería un ácido péctico.
FIGURA #10: PECTINAS DE ALTO METOXILO
Fuente: phD Gloria Guerrero; tesis de Doctorado Pereira – Colombia, 2014
FIGURA #11: PECTINAS DE BAJO METOXILO
Fuente: phD Gloria Guerrero; tesis de Doctorado Pereira – Colombia, 2014
FIGURA #12: PECTINAS AMÍDICAS DE BAJO METOXILO
Fuente: phD Gloria Guerrero; tesis de Doctorado Pereira – Colombia, 2014
2.7.5 Aplicaciones (Villanueva Huerta , 2006)
La pectina tiene un gran número de aplicaciones entre las que
se hallan:
Se emplea la pectina de alto metoxilo en la industria alimentaría como
espesante de dulces, postres y helados; la pectina de bajo metoxilo
resulta ser la mejor en la preparación de alimentos dietéticos ya que no
requiere de azúcar o ácido.
Aplicaciones en medicina y farmacia, los pectatos de calcio y niquel
tienen acción bactericida.
Como agente emulsionante, las emulsiones que tiene pectina son finas
y viscosas, estabiliza a las emulsiones directas aceite / agua.
2.7.6 Biosorcion por Pectinas
Las cáscaras de cítricos por lo general son productos de desecho,
estos residuos sirven como valor agregado para tratamientos como agente
gelificante o para obtención de aromas o aceites esenciales.
Estas cáscaras son una buena fuente de pectina; las cortezas de limón,
toronja y naranja contienen de 25 a 40% de pectinas en base seca (Badui,
1990).
Las pectinas están conformadas por polisacáridos aniónicos
heterogéneos que se encuentran en la pared celular de vegetales; Estos
polisacáridos están conformados principalmente por unidades de ácido D–
galacturónico, mediante los cuales algunos de los grupos carboxilo se
encuentran metoxilados (García et. al, 2011).
El mecanismo de Biosorción de metales en pectinas provenientes de
cítricos está determinado principalmente por el número de grupos de ácidos
carboxílicos presentes, los cuales son mayores en pectina de bajo grado
de metoxilación y se encuentran en menor cantidad cuando tienen altos
grados de metoxilación (García et. al, 2011).
En cada caso las pectinas tienen diferente capacidad de interacción
con otros constituyentes, pero los carboxilos ionizados son mucho más
reactivos (Badui, 1990).
Desmetoxilación:
Es un proceso que se lo utiliza para disminuir la cantidad de metoxilos
presentes en las cascaras de cítricos y aumentar la cantidad de ácidos
carboxílicos; principalmente ocurre por la hidrólisis de los enlaces éster, sin
adicionar un ácido; solubilizando pectinas con alto contenido de metoxilos
(García et. al, 2011).
Este procedimiento se lo utiliza también para incrementar la rigidez de
la pared celular añadiéndose sales de calcio con lo cual se forman pectatos.
Los pectatos vuelven al tejido más resistente a los agentes físicos como
temperaturas y a los enzimáticos como (la poligalacturonasa natural) que
rompen la pectina de bajo grado de metilación aumentando la cantidad de
metoxilos (Badui, 1990).
El uso de pectinas como biosorbente natural ha sido estudiado en los
últimos años dando muy buenos resultado no solo su bajo costo para
eliminar contaminantes inorgánicos sino también por su grado de
solubilidad e hidratación que tiene para ser usada de manera directa
(García et. al, 2011).
CAPITULO 3
3. Desarrollo experimental
3.1 Metodología de la Investigación
3.1.1 Tipos de Enfoques Metodológicos
El presente trabajo desarrolló una metodología teórica y
experimental, con un enfoque cualitativo y cuantitativo con el objetivo de
recopilar información necesaria para la utilización de los desechos
(cáscaras de cítricos) como material biosorbente para remover metales
pesados.
Investigación teórica: Se recopiló información literaria relacionada con
esta investigación ya sea de libros, papers, páginas web y otros
documentos que sirvieron como guía.
Investigación aplicada: La información obtenida nos sirvió para
determinar las condiciones en las que se efectúa una buena Biosorción
de metales pesados utilizando las cáscaras de limón y toronja a nivel de
laboratorio.
3.2 Universo de trabajo
Las cáscaras de toronja y limón que se tomaron para elaboración del
biosorbente fueron recolectadas como material que se desecha luego de la
extracción del zumo de locales comerciales de ventas de jugos en la ciudad
de Guayaquil.
3.3 Tipo de Muestra
Se tomaron 5 kg de muestra de cáscaras frescas de toronja y de limón,
las cuales se trasladaron al laboratorio para el tratamiento de estos
materiales biosorbentes y establecer las condiciones de trabajo.
3.3 Materiales, Reactivos y Equipos
Muestra de Origen Biológico
Cáscara de toronja (Citrus x paradisi)
Cáscara de limón (Citrus x aurantifolia)
Reactivos
Agua desionizada
Ácido Clorhídrico
Hidróxido de Sodio
Solución Estándar de Plomo 1000 ppm
Solución Estándar de Mercurio 1000 ppm
Material de laboratorio
Equipo tamizador
Matraces aforados de 1000ml, 100ml y 50ml
Agitadores
Probeta de 100ml y 50ml
Pipetas
Papel filtro Whatman
Embudos de vidrio
Estufa de calentamiento
Balanza analítica
3.4 Procedimiento experimental
Para la utilización del material biosorbente se realizó un pretratamiento,
que consiste en retirar las impurezas u otros compuestos que pudieran
afectar el proceso de Biosorción; luego de estos se sometió a las cáscaras
a los siguientes tratamientos:
3.4.1 Preparación de las Cáscaras de cítricos
El proceso para preparar las cáscaras se inició con la recolección y la
selección de toronja y limón, tomándose en cuenta el mejor estado del
material biosorbente, que no tenga procesos de descomposición para evitar
la proliferación de hongos.
3.4.2 Limpieza
Para una correcta fase de experimentación se sometió a las cáscaras
a un lavado con abundante agua, para eliminar impurezas y compuestos
solubles como taninos, azucares reductoras y residuos de pulpa.
3.4.3 Troceado
Luego de la limpieza se cortó la biomasa en pequeños trozos de 0,5 a
1 cm2 de superficie con el fin de facilitar las posteriores etapas de secado
y reducción por tamaños.
3.4.4 Secado
La etapa de secado se lo realizó de manera natural a temperatura
ambiente aprovechando la energía térmica del sol y para evitar la
desnaturalización de los grupos funcionales presentes en las cáscaras.
3.4.5 Molienda
Una vez que las cáscaras estén secas se molieron con la finalidad de
pulverizar y reducir el volumen de las partículas de las muestras sólidas.
3.4.6 Tamizado
Una vez que obtenemos el material pulverizado se comenzó a clasificar
por tamaños mediante la utilización de un equipo de tamizado, que consta
de una serie de tamices, de las cuales solo vamos a tomar los siguientes
tamaños de partícula: 630 µm y 315 µm, correspondiendo a mallas # 30 y
50 respectivamente
3.4.7 Almacenamiento
El material granulado se guardó en envases de vidrio previamente
esterilizados y separados según su tamaño de partícula con el fin de evitar
que adquieran humedad o se contaminen para que estén en óptimo estado
hasta la prueba.
3.4.8 Tratamiento posterior del biosorbente
Desmetoxilación de las cascaras de cítricos
1era parte: Para este tratamiento; las cáscaras de cítricos deben estar
libre del aceite esencial, Las enzimas pectolíticas son inactivadas con un
tratamiento térmico de corta duración, que consiste en lavados continuos
de agua tibia a 60 ºC (aprox.) y agitación constante; luego de esto se lava
varias veces con agua desionizada y se seca en una estufa a temperatura
de 40 ºC.
2da parte: se toma 30g de biomasa seca previamente clasificadas por
tamaños y se coloca en 500 mL de una solución de NaOH 0,2M
(pH 10 - 11) a temperatura de 4°C, la cual se mantiene en agitación
constante por 2 horas; Luego de esto se filtra y se hace lavados sucesivos
con agua destilada para eliminar el exceso de NaOH, después se seca en
una estufa a una temperatura de 40 °C.
Reticulación de las cáscaras
En esta parte del tratamiento se toman 10 gramos de las cáscaras
desmetoxiladas previamente y se coloca en 500 mL de una solución de
CaCl2 0,2 M reguladas a pH 5 (HCL 0.1M); manteniendo en agitación
constante a 200 rpm durante 24 horas a temperatura ambiente.
Este proceso permite entrecruzar el polímero, permitiendo la formación
de mallas tridimensionales en la parte interna de la biomasa para así
aumentar la estabilidad mecánica del material como se muestra en la
Figura #13.
Luego de este tratamiento se deja reposar y se lava varias veces con
agua destilada para eliminar el exceso de CaCl2; Después se filtra y se seca
a una temperatura de 40 °C durante 6 horas.
3.5 Diseño Experimental
El diseño del experimento fue considerado parte fundamental del
proceso de Biosorción del plomo y mercurio en agua residual sintética,
FIGURA #13: RETICULACIÓN DE LA PECTINA
Fuente: Juan Carlos Muñoz; tesis de de grado, Lima – Perú, 2007
conociendo acerca de la funcionalidad del proceso mediante el análisis
estadístico de los datos obtenidos.
El diseño investigativo describe situaciones que se observan y define el
tratamiento que resulte estadísticamente significativo aplicado a la
retención de los metales pesados (plomo y mercurio) por parte de las
cáscaras de toronja y limón.
El diseño experimental consta de dos etapas:
1era Etapa:
Se realizaron experimentos para verificar la eficacia primaria de
remoción de metales Plomo y mercurio por parte de las cáscaras sin
tratamiento.
Se tomó en cuenta un diseño experimental que consta dos factores
(Cantidad de biosorbente utilizado y Tamaño de partícula)
Se trabajó a tres niveles para cantidad de biosorbente y dos niveles
para tamaño de partícula mezclándose luego con el agua sintética como se
detalla a continuación:
g de Cáscaras
tratadas
(Factor m)
Tamaño de partícula en micrómetros
(Factor B)
pH promedio
del medio
(Factor A) B1 = 630 μm B2 = 315 μm
TORONJA
m1 = 0.5 Trat 1 = B1 X m1 Trat 6 = B2 X m1
pH = 4.5
m2 = 1.0 Trat 2 = B1 X m2 Trat 7 = B2 X m2
m3 = 1.5 Trat 3 = B1 X m3 Trat 8 = B2 X m3
m4 = 2.0 Trat 4 = B1 X m4 Trat 9 = B2 X m4
m5 = 3.0 Trat 5 = B1 X m5 Trat 10 = B2 X m5
LIMÓN
m1 = 0.5 Trat 11 = B1 X m1 Trat 16 = B2 X m1
pH = 4.5
m2 = 1.0 Trat 12 = B1 X m2 Trat 17 = B2 X m2
m3 = 1.5 Trat 13 = B1 X m3 Trat 18 = B2 X m3
m4 = 2.0 Trat 14 = B1 X m4 Trat 19 = B2 X m4
m5 = 3.0 Trat 15 = B1 X m5 Trat 20 = B2 X m5
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
TABLA #9: 1ERA ETAPA DE EXPERIMENTACIÓN; BIOSORCIÓN DE PLOMO UTILIZANDO
CASCARAS DE TORONJA Y LIMÓN SIN RETICULACIÓN
g de Cáscaras
tratadas
(Factor m)
Tamaño de partícula en micrómetros
(Factor B)
pH promedio
del medio
(Factor A) B1 = 630 μm B2 = 315 μm
TORONJA
m1 = 0.5 Trat 21 = B1 X m1 Trat 26 = B2 X m1
pH = 4.5
m2 = 1.0 Trat 22 = B1 X m2 Trat 27 = B2 X m2
m3 = 1.5 Trat 23 = B1 X m3 Trat 28 = B2 X m3
m4 = 2.0 Trat 24 = B1 X m4 Trat 29 = B2 X m4
m5 = 3.0 Trat 25 = B1 X m5 Trat 30 = B2 X m5
LIMÓN
m1 = 0.5 Trat 31 = B1 X m1 Trat 36 = B2 X m1
pH = 4.5
m2 = 1.0 Trat 32 = B1 X m2 Trat 37 = B2 X m2
m3 = 1.5 Trat 33 = B1 X m3 Trat 38 = B2 X m3
m4 = 2.0 Trat 34 = B1 X m4 Trat 39 = B2 X m4
m5 = 3.0 Trat 35 = B1 X m5 Trat 40 = B2 X m5
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
2da Etapa:
En esta etapa se evalúa la eficacia de remoción de Plomo y mercurio
utilizando biomasas reticuladas; conociendo los resultados de la 1era
Etapa, se realizaron experimentos para mejorar la eficacia de remoción
como se detalla a continuación:
pH promedio del
medio
(Factor A)
Tamaño de partícula
en micrómetros
(Factor B)
g de Biomasa
reticulada (Factor m) Biosorbente
PLOMO
pH = 4.5 630 μm 0.5 TORONJA
pH = 4.5 315 μm 0.5 LIMÓN
MERCURIO
pH = 4.5 630 μm 0.5 TORONJA
pH = 4.5 315 μm 0.5 LIMÓN
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
TABLA #10: 1ERA ETAPA DE EXPERIMENTACIÓN; BIOSORCIÓN DE MERCURIO UTILIZANDO
CASCARAS DE TORONJA Y LIMÓN SIN RETICULACIÓN
TABLA #11: 2DA ETAPA DE EXPERIMENTACIÓN; BIOSORCIÓN DE PLOMO Y MERCURIO
UTILIZANDO CASCARAS DE TORONJA Y LIMÓN RETICULADAS
3.6 Ingenieria del proceso
Preparación del biosorbente
Limpieza
Troceado
Secado
Molienda
Tamizado
Almacenamiento
0,5 a 1 cm2
Temp. Ambiente
630 µm y 315 µm
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
FIGURA #14: DIAGRAMA DE FLUJO DEL TRATAMIENTO DE LAS CÁSCARAS SIN
RETICULACIÓN
Preparación del biosorbente
Tratamiento térmico
Lavado
Secado
Lavado
Secado
Reticulación
Agua desionizada
Temp. 40 °C
Agua a 60 °C
Filtrado
Lavado NaOH 0,2M
Agua desionizada
Temp. 40 °C
Lavado
CaCl2 0,2M
Almacenamiento
Filtrado
Secado
Temp. 40 °C
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
FIGURA #15: DIAGRAMA DE FLUJO DEL TRATAMIENTO DE LAS CÁSCARAS CON
RETICULACIÓN
3.7 Preparación del agua sintética
Se prepararon 6 litros de agua sintética a una concentración de 20 ppm
de plomo y 6 litros de agua sintética a una concentración de 20 ppm de
mercurio, para lo cual se utilizó agua desionizada a la cual se le adicionó
un determinado volumen de solución standard de plomo y mercurio hasta
alcanzar los 20 ppm, luego de esto se midió el pH de la solución.
3.8 Ensayos de biosorción
En esta parte del trabajo se realizaron los siguientes pasos de acuerdo
al desarrollo experimental:
Se distribuyó en matraces de vidrio de 250 mL muestras de 100 mL de
la solución de trabajo.
Se pesa las masas de las cáscaras en la 1ra etapa de experimentación
que consistía en utilizar 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 y 3.0 g para ser introducidos
en los muestras de 100 mL de agua sintética.
La mezcla se homogenizo mediante agitación manual, durante 2 min
cada hora durante las 48 horas del proceso experimental.
Una vez realizados los primeros pasos se mide el pH de las muestras.
Para la solución de plomo se mantiene a un pH ácido entre 4 – 6 para
que efectué la mayor biosorción.
Para la solución de mercurio debido al su extrema acidez se ajusta con
una solución de NaOH 0.02 M a pH entre 4 - 6
Todas las muestras se mantienen a temperatura ambiente ya que este
factor influye poco o nada en el proceso de biosorción.
En la segunda etapa de experimentación con los resultados obtenidos
se utiliza la biomasa reticulada para aumentar la capacidad de
biosorción.
Una vez finalizado los ensayos, se determina la concentración de los
metales presentes en la fase líquida mediante la técnica instrumental de
absorción atómica, y través de un balance másico, se calculó las
concentraciones de Plomo y Mercurio retenidas por el material biosorbente;
utilizando la siguiente ecuación matemática:
Ec #4: 𝑞 [𝑚𝑔
𝑔] =
𝐶𝑜𝑉𝑜 − 𝐶𝑓𝑉𝑓
𝑚
Dónde:
𝐶𝑜 = ppm inicial de plomo y mercurio en la solución de trabajo.
𝐶𝑓= ppm finales de plomo y mercurio en la disolución
𝑉𝑜= volumen inicial de disolución (L)
𝑉𝑓= volumen final de disolución (L)
g = masa de biosorbente utilizado en los ensayos.
3.9 Estudio de la cinética del proceso de biosorción
Para determinar el tiempo óptimo de equilibrio, la velocidad en que se
remueven los metales pesados y la interpretación del fenómeno de
biosorción se realizaron los siguientes pasos:
Procedimiento:
Se pesó 5 g de cáscaras de toronja y 5 g de cáscaras de limón sin
reticulación con un tamaño de partícula de 630 μm y 315 μm
respectivamente.
Se le agregó las cascaras de toronja y limón por separados a un 1 L de
solución de 20 ppm de Plomo a un pH del medio entre 4-6 todo bajo
una agitación constante a temperatura ambiente.
Para el caso del mercurio se mantiene a un pH del medio entre 4-6
regulado con una solución de NAOH 0.02M todo bajo una agitación
constante a temperatura ambiente
Se tomaron 70 mL de muestra con una frecuencia periódica de tiempo
de tres horas partiendo de la concentración inicial desde el tiempo cero
hasta el tiempo de 24 horas.
Luego se cuantificó la concentración de plomo en función al tiempo.
La determinación de las concentraciones en el equilibrio se realizó con
la técnica de absorción atómica.
Modelos cinéticos de biosorción
Una vez obtenida la gráfica representativa de las cinéticas de
biosorción y con el fin de determinar el tiempo de contacto necesario para
alcanzar el equilibrio se ajusta los resultados experimentales obtenidos a
modelos cinéticos utilizados para verificar el mecanismo en que se
desarrolla el proceso de biosorción.
Los modelos cinéticos que vamos a utilizar para hacer el ajuste
matemático en la herramienta Microsoft Excel son: modelo de primer orden
reversible, pseudo segundo orden y difusión intraparticular.
3.10 Métodos de análisis para la determinación de metales
Técnica de absorción atómica
Este método de análisis instrumental, nos permite detectar y determinar
cuantitativamente la mayoría de los elementos comprendidos en el sistema
periódico; esta técnica consiste en la medición de las especies atómicas
por su absorción a una determinada longitud de onda. La especie atómica
se logra por atomización de la muestra que se encuentre en disolución.
Para el análisis concreto de cada uno de los contaminantes se emplean
diferentes técnicas analíticas:
Por llama: está basado en la atomización del analito y puede analizar
cualquier tipo de muestra en matriz líquida o totalmente diluida; utiliza el
nebulizador y quemador o llama para desolvatar y atomizar la muestra.
Pero la excitación de los átomos del analito se da por el uso como
fuentes de radiación; lámparas que brillan a través de la llama a diversas
longitudes de onda para cada tipo de analito.
Por horno de grafito: permite trabajar con volúmenes más reducidos
y con una mayor sensibilidad en orden de ppb.
Esta técnica se basa el fuerte calentamiento de una resistencia eléctrica
para atomizar por completo la alícuota de la muestra y permite analizar
muestras sólidas y semisólidas; por lo general se trabaja esta técnica con
metales pesados como Cd, Pb, Hg, As, Mn, Ni y Ag.
3.11 Procedimiento de análisis para la determinación de metales en
el espectrofotómetro de absorción atómica.
Digestión acida
Se condiciona el equipo que efectúa la digestión por microondas y así
poder eliminar compuestos orgánicos
Se toman 40 mL de las muestras en probetas de 50 ml y se le agrega 5
mL de ácido nítrico concentrado y se lleva a volumen con agua
desionizada hasta llegar a los 50 mL
Las muestras son colocadas en los tubos de digestión del microondas
de los cuales se agrega también un blanco de agua para que trabaje en
las mismas condiciones que las muestras
El equipo eleva la temperatura progresivamente hasta alcanzar los 200
ºC por 25 min y posteriormente se mantiene la digestión por 20 minutos
y se espera los 10 minutos posteriores para el enfriamiento en el interior
del microondas
Se saca las muestras y se lleva a un matraz aforado de 50 mL donde
se lleva a nivel con agua desionizada.
Lectura en el equipo (Horno de Grafito)
Se adapta el equipo para trabajar con la técnica de horno de grafito ya
que nos proporciona una lectura con mayor sensibilidad.
Debido a la alta concentración de las muestras se hace una dilución
1:1000 que consiste en tomar 10 μL de la muestra y llevarla a volumen
de 10 mL con agua desionizada
Se colocan las muestras para analizar en viales de 1 mL
Se prepara el blanco que obtuvimos anteriormente y una curva de
calibración que tiene 5, 10, 20 40, 50 ppb a partir de un standard de 5
ppm de los cuales se toma 50, 100, 200, 400, y 500 μL respectivamente
con una pipeta automática.
Se procede a las lecturas de las muestras.
CAPITULO 4
4. Análisis de resultados
4.1 Evaluación de la capacidad de biosorción
Los resultados de la lectura del espectrofotómetro de absorción
atómica de la primera fase experimental; biosorción de plomo utilizando las
cascaras de toronja y limón fueron los siguientes:
Para determinar el valor de cf, se multiplica el valor de la lectura en ppb
por la dilución que es 1000 para el plomo y 100 para el mercurio, por el
volumen de muestra 50 mL, dividido para el volumen inicial que es de 40
mL y luego se lleva dicho valor a ppm entre 1000.
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
TRAT. B
( μm )
m
( g )
Co
( ppm )
vo
( mL )
vf
( mL )
Lectura del
equipo
( ppb )
Cf
( ppm )
TORONJA
1 630 0.5025 20 0.10 0.099 1.057 1.321
2 630 1.0025 20 0.10 0.099 1.154 1.442
3 630 1.5062 20 0.10 0.099 1.185 1.481
4 630 2.0045 20 0.10 0.099 1.172 1.465
5 630 3.004 20 0.10 0.099 1.034 1.292
6 315 0.5026 20 0.10 0.099 2.74 3.425
7 315 1.0071 20 0.10 0.099 2.35 2.937
8 315 1.5053 20 0.10 0.099 2.202 2.752
9 315 2.0052 20 0.10 0.099 1.923 2.404
10 315 3.0043 20 0.10 0.099 1.756 2.195
LIMÓN
11 630 0.5045 20 0.10 0.099 2.225 2.781
12 630 1.008 20 0.10 0.099 1.298 1.623
13 630 1.5026 20 0.10 0.099 0.627 0.783
14 630 2.0039 20 0.10 0.099 1.092 1.365
15 630 3.008 20 0.10 0.099 1.473 1.841
16 315 0.5025 20 0.10 0.099 1.262 1.577
17 315 1.0046 20 0.10 0.099 0.982 1.228
18 315 1.5034 20 0.10 0.099 0.706 0.882
19 315 2.0037 20 0.10 0.099 1.279 1.599
20 315 3.0045 20 0.10 0.099 1.414 1.767
TABLA #12: RESULTADOS DE LA 1ERA ETAPA DE EXPERIMENTACIÓN; BIOSORCIÓN DE
PLOMO UTILIZANDO CÁSCARAS DE TORONJA Y LIMÓN
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
TRAT.
Reticulación
B
( μm )
m
( g )
Co
( ppm )
vo
( L )
vf
( L )
Lectura
del
equipo
( ppb )
Cf
( ppm )
PLOMO
TORONJA 630 0.5026 20 0.10 0.099 0.477 0.596
LIMÓN 315 0.5034 20 0.10 0.099 0.897 0.871
MERCURIO
TORONJA 630 0.5067 20 0.10 0.099 0.352 0.440
LIMÓN 315 0.5019 20 0.10 0.099 0.293 0.366
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
TRAT. B
( μm )
m
( g )
Co
( ppm )
vo
( L )
vf
( L )
Lectura del
equipo
( ppb )
Cf
( ppm )
TORONJA
21 630 0.5018 20 0.10 0.099 3.667 0.459
22 630 1.0023 20 0.10 0.099 3.858 0.482
23 630 1.5069 20 0.10 0.099 3.11 0.388
24 630 2.0078 20 0.10 0.099 2.963 0.370
25 630 3.051 20 0.10 0.099 2.717 0.339
26 315 0.5057 20 0.10 0.099 3.934 0.491
27 315 1.101 20 0.10 0.099 3.421 0.428
28 315 1.5011 20 0.10 0.099 3.375 0.421
29 315 2.0044 20 0.10 0.099 2.542 0.318
30 315 3.0811 20 0.10 0.099 1.912 0.239
LIMON
31 630 0.5007 20 0.10 0.099 52.4 6.55
32 630 1.0006 20 0.10 0.099 10.278 1.285
33 630 1.5074 20 0.10 0.099 9.398 1.174
34 630 2.0062 20 0.10 0.099 5.231 0.654
35 630 3.0134 20 0.10 0.099 3.253 0.406
36 315 0.5014 20 0.10 0.099 15.63 1.953
37 315 1.0025 20 0.10 0.099 9.98 1.248
38 315 1.5026 20 0.10 0.099 4.262 0.532
39 315 2.0057 20 0.10 0.099 4.002 0.500
40 315 3.0417 20 0.10 0.099 2.271 0.283
TABLA #13: RESULTADOS DE LA 1ERA ETAPA DE EXPERIMENTACIÓN; BIOSORCIÓN DE
MERCURIO UTILIZANDO CÁSCARAS DE TORONJA Y LIMÓN
TABLA #14: RESULTADOS DE LA 2DA ETAPA DE EXPERIMENTACIÓN; BIOSORCIÓN DE
PLOMO Y MERCURIO UTILIZANDO CÁSCARAS DE TORONJA Y LIMÓN RETICULADAS
Aplicando la ecuación #4 𝑞 [𝑚𝑔
𝑔] =
𝐶𝑜𝑉𝑜 − 𝐶𝑓𝑉𝑓
𝑚 se calcula la Capacidad de
biosorción; que establece una relación entre la cantidad de metal removida
por gramo de biosorbente dando como resultado lo siguiente:
Tratamiento
Porcentaje
de
Biosorción
%
Pb
𝒒 [𝑚𝑔
𝑔]
Tratamiento
Porcentaje
de
Biosorción
%
Hg
𝒒 [𝑚𝑔
𝑔]
TORONJA
1 93.39 3.720 21 97.70 0.389
2 92.79 1.852 22 97,59 1.947
3 92.59 1.230 23 98,06 1.302
4 92.68 0.925 24 98,15 0.978
5 93.54 0.624 25 98,30 0.654
6 82.88 3.305 26 97,54 3.859
7 85.31 1.697 27 97,86 1.938
8 86.24 1.147 28 97,89 1.304
9 87.98 0.879 29 98,41 0.982
10 89.03 0.593 30 98,81 0.641
LIMÓN
11 86.09 3.418 31 67,25 2.699
12 91.89 1.825 32 93,58 1.872
13 96.08 1.279 33 94,13 1.250
14 93.18 0.931 34 96,73 0.965
15 90.79 0.604 35 97,97 0.650
16 92.11 3.669 36 90,23 3.603
17 93.86 1.870 37 93,76 1.872
18 95.59 1.272 38 97,34 1.296
19 92.01 0.919 39 97,50 0.972
20 91.16 0.607 40 98,58 0.648
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
Reticulación
de
Cáscaras
Porcentaje
de
Biosorción
%
Pb
𝒒 [𝑚𝑔
𝑔]
Reticulación
de
Cáscaras
Porcentaje
de
Biosorción
%
Hg
𝒒 [𝑚𝑔
𝑔]
TORONJA 97.02 3.862 TORONJA 97.80 3.861
LIMON 95.64 3.802 LIMON 98.17 3.913
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
TABLA #15: RESULTADOS DE LA 1RA ETAPA DE EXPERIMENTACIÓN; PORCENTAJE DE
BIOSORCIÓN Y CAPACIDAD DE BIOSORCIÓN
TABLA #16: RESULTADOS DE LA 2DA ETAPA DE EXPERIMENTACIÓN
CÁSCARAS RETICULADAS; PORCENTAJE DE BIOSORCIÓN Y CAPACIDAD
DE BIOSORCIÓN
4.2 Gráficos representativos de los resultados
Para una correcta interpretación de los resultados se utilizan los gráficos
para demostrar visualmente la relación matemática que hemos obtenido en
los análisis anteriores:
4.2.1 Porcentajes de biosorción
En las figuras 16 hasta la 23 se presentan todos los resultados
obtenidos en el análisis de la relación entre cantidad de biosorbente
utilizado y el porcentaje de remoción de metales pesados con respecto a
la matriz utilizada ya sea cascara de toronja o limón.
Se observó que la cantidad de cáscaras de toronja y limón que se
utilizan es un factor muy importante y limitante del proceso; ya que se puede
deducir en general que a una mayor cantidad de biosorbente existe un
mayor porcentaje de Biosorción.
Cáscaras de Toronja
FIGURA #16: PORCENTAJE DE
BIOSORCIÓN DE PLOMO EN CÁSCARAS DE TORONJA UTILIZANDO UN TAMAÑO DE
PARTÍCULA DE 0.63 mm
92,00
92,20
92,40
92,60
92,80
93,00
93,20
93,40
93,60 93,39
92,7992,59
92,68
93,54
Po
rce
nta
jes
de B
ioso
rcio
n
g de Biosorbente
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
78
80
82
84
86
88
90
82.87
85.3186.24
87.9889.02
Po
rce
nta
jes
de
Bio
so
rcio
n
g de Biosorbente
FIGURA #17: PORCENTAJE DE
BIOSORCIÓN DE PLOMO EN CÁSCARAS DE TORONJA UTILIZANDO UN TAMAÑO DE
PARTÍCULA DE 0.315 mm
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
Análisis:
Para las cáscaras de toronja en las figuras 16 y 17 se obtiene un mayor
porcentaje de remoción de plomo utilizando un tamaño de partícula de 630
μm, teniendo el porcentaje más alto de remoción cuando se utiliza 3.0 g de
biosorbente.
En cambio en las figuras 18 y 19 para la eliminación del mercurio
utilizando un tamaño de partículas de 315 μm, se obtiene un mayor
porcentaje de remoción utilizando 3.0 g.
Cáscaras de Limón
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
FIGURA #18: PORCENTAJE DE BIOSORCIÓN DE MERCURIO EN
CÁSCARAS DE TORONJA UTILIZANDO UN TAMAÑO DE PARTÍCULA DE 0.63 mm
97,2
97,4
97,6
97,8
98
98,2
98,4
97.7097.59
98.0698.15
98.30P
orc
en
taje
s d
e
Bio
so
rcio
n
g de Biosorbente
FIGURA #19: PORCENTAJE DE BIOSORCIÓN DE MERCURIO EN
CÁSCARAS DE TORONJA UTILIZANDO UN TAMAÑO DE PARTÍCULA DE 0.315 mm
96,5
97
97,5
98
98,5
99
97.5497.8697.89
98.41
98.80
Po
rce
nta
jes
de
B
ios
orc
ion
g de Biosorbente
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
80
85
90
95
100
86.09
91.89
96.0893.17
90.79
Po
rce
nta
jes
de
Bio
so
rcio
n
g de Biosorbente
FIGURA #20: PORCENTAJE DE BIOSORCIÓN DE PLOMO EN CÁSCARAS DE LIMÓN
UTILIZANDO UN TAMAÑO DE PARTÍCULA DE 0.63 mm
888990919293949596
92.11
93.86
95.59
92.0191.16
Po
rce
nta
jes
de
B
ios
orc
ion
g de Biosorbente
FIGURA #21: PORCENTAJE DE BIOSORCIÓN DE PLOMO EN CÁSCARAS DE LIMÓN
UTILIZANDO UN TAMAÑO DE PARTÍCULA DE 0.315 mm
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
Análisis:
Para las cáscaras de limón; en las figuras 20 y 21 se obtiene un mayor
porcentaje de remoción de plomo utilizando un tamaño de partícula de 315
μm, teniendo el porcentaje más alto de remoción cuando se utiliza 1.5 g de
biosorbente.
En cambio en las figuras 22 y 23 para la eliminación del mercurio; en
promedio se obtiene un mayor porcentaje de remoción utilizando un tamaño
de partículas de 315 μm y el porcentaje más alto lo obtenemos utilizando
3.0 g.
FIGURA #22: PORCENTAJE DE BIOSORCIÓN DE MERCURIO EN
CÁSCARAS DE LIMÓN UTILIZANDO UN TAMAÑO DE PARTÍCULA DE 0.63 mm
0
20
40
60
80
100
67.25
93.5894.1396.7397.97
Po
rce
nta
jes
de
Bio
so
rcio
n
g de Biosorbente
FIGURA #23: PORCENTAJE DE BIOSORCIÓN DE MERCURIO EN
CÁSCARAS DE LIMÓN UTILIZANDO UN TAMAÑO DE PARTÍCULA DE 0.315 mm
86,0088,0090,0092,0094,0096,0098,00
100,00
90,23
93,76
97,3497,5098,58
Po
rce
nta
jes
de
B
ios
orc
ion
g de Biosorbente
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
4.2.2 Eficiencia del proceso de biosorción
Para determinar la mejor eficiencia del proceso de biosorción hay que
determinar y hacer una relacion entre la capacidad de Biosorcion que
poseen las cascaras para eliminar plomo y mercurio y la cantidad de
biomasa que se utiliza; ya que la mejor eficiencia se da cuando se utilizan
menos recursos para lograr un mismo objetivo.
FIGURA #24: EFICIENCIA DE BIOSORCIÓN DE PLOMO EN CÁSCARAS DE TORONJA VS
LA CANTIDAD DE BIOSORBENTE UTILIZADO
0,00
2,00
4,00
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Cáscaras de Toronja
Eficiencia de Biosorción de Plomo a 0,630 μm
Eficiencia de Biosorción de Plomo a 0,315 μm
g de biosorbente
q ( m
g/g )
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
FIGURA #25: EFICIENCIA DE BIOSORCIÓN DE MERCURIO EN CÁSCARAS DE TORONJA VS LA CANTIDAD DE BIOSORBENTE UTILIZADO
0,00
2,00
4,00
6,00
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Cáscaras de Toronja
Eficiencia de Biosorción de Mercurio a 0,630 μm
Eficiencia de Biosorción de Mercurio a 0,315 μm
g de biosorbente
q ( m
g/g )
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
Análisis:
En las figuras 24 y 25 para las cáscaras de toronja; se observa que
existe una mayor remoción utilizando un tamaño de partícula de 630 μm,
mientras que en las figuras 26 y 27 para las cáscaras de limón; hay mayor
remoción utilizando el menor tamaño de partícula 315 μm como habíamos
expresado en los análisis anteriores.
En las gráficas se puede observar que aunque el porcentaje de
remoción aumente al aumentar la cantidad de biosorbente, la mayor
FIGURA #26: EFICIENCIA DE BIOSORCIÓN DE PLOMO EN CÁSCARAS DE TORONJA VS LA CANTIDAD DE BIOSORBENTE UTILIZADO
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Cáscaras de Limón
Eficiencia de Biosorción de Plomo a 0,630 μm
Eficiencia de Biosorción de Plomo a 0,315 μm
g de biosorbente
q ( m
g/g )
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
FIGURA #27: EFICIENCIA DE BIOSORCIÓN DE MERCURIO EN CÁSCARAS DE LIMÓN VS LA
CANTIDAD DE BIOSORBENTE UTILIZADO
0,00
2,00
4,00
6,00
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Cáscaras de Limón
Eficiencia de Biosorción de Mercurio a 0,630 μm
Eficiencia de Biosorción de Mercurio a 0,315 μm
g de biosorbente
q ( m
g/g )
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
eficiencia del proceso de biosorción se da utilizando la menor cantidad de
biosorbente 0,5 g.
4.2.3 Estudio de la cinética de biosorción
Para darle una mejor explicación al fenómeno de biosorción y las
etapas que ocurren dentro del proceso es necesario la representación
gráfica mediante los modelos cinéticos.
Al obtener los resultados experimentales se procedió realizar la gráfica
de la cinética la cual describe la velocidad de sorción del sorbato en el
biosorbente y determina el tiempo en que se alcanza el equilibrio.
Los métodos de ajuste matemáticos utilizados fueron realizados en la
herramienta Microsoft Excel esto es para determinar qué modelo describe
mejor el proceso de biosorción que se efectuó.
Trat. Lectura del
equipo
Cf
( ppm )
Porcentaje
de
Biosorción
%
Tiempo
( min )
𝒒𝒕
[𝑚𝑔
𝑔]
0 - 20 0 0 0
1 16.16 2.02 89.90 180 3.60
2 12.44 1.56 92.23 360 3.69
3 7.754 0.97 95.15 540 3.81
4 8.411 1.05 94.74 720 3.79
5 8.632 1.08 94.61 900 3.78
6 7.991 1.00 95.01 1080 3.80
7 6.044 0.76 96.22 1260 3.85
8 7.395 0.92 95.38 1440 3.82
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
TABLA #17: RESULTADOS DEL ESTUDIO DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN
DE PLOMO UTILIZANDO CÁSCARAS DE TORONJA SIN RETICULACIÓN A UN
TAMAÑO DE PARTÍCULA DE 0,63 mm
Trat. Lectura del
equipo
Cf
( ppm )
Porcentaje
de
Biosorción
%
Tiempo
( min )
𝒒𝒕
[𝑚𝑔
𝑔]
0 - 20 0 0 0
1 17.31 2.16 89.18 180 3.57
2 17.78 2.22 88.89 360 3.56
3 17.35 2.17 89.16 540 3.57
4 20.68 2.59 87.08 720 3.48
5 16.06 2.01 89.96 900 3.60
6 15.35 1.92 90.41 1080 3.62
7 18.79 2.35 88.26 1260 3.53
8 12.80 1.60 92.00 1440 3.68
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
Trat. Lectura del
equipo
Cf
( ppm )
Porcentaje
de
Biosorción
%
Tiempo
( min )
𝒒𝒕
[𝑚𝑔
𝑔]
0 - 20 0 0 0
1 7.347 0.92 95.41 180 3.82
2 5.534 0.69 96.54 360 3.96
3 5.863 0.73 96.34 540 3.85
4 6.071 0.76 96.21 720 3.85
5 2.356 0.29 98.53 900 3.94
6 6.506 0.81 95.93 1080 3.84
7 6.473 0.81 95.95 1260 3.84
8 5.521 0.69 96.55 1440 3.86
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
TABLA #18: RESULTADOS DEL ESTUDIO DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN
DE PLOMO UTILIZANDO CÁSCARAS DE LIMÓN SIN RETICULACIÓN A UN
TAMAÑO DE PARTÍCULA DE 0,315 mm
TABLA #19: RESULTADOS DEL ESTUDIO DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN
DE MERCURIO UTILIZANDO CÁSCARAS DE TORONJA SIN RETICULACIÓN A
UN TAMAÑO DE PARTÍCULA DE 0,63 mm
Trat. Lectura del
equipo
Cf
( ppm )
Porcentaje
de
Biosorción
%
Tiempo
( min )
𝒒𝒕
[𝑚𝑔
𝑔]
0 - 20 0 0 0
1 26.02 3.25 83.74 180 3.35
2 22.49 2.81 85.94 360 3.44
3 19.08 2.39 88.08 540 3.52
4 18.42 2.30 88.49 720 3.54
5 16.61 2.08 89.62 900 3.58
6 15.81 1.98 90.12 1080 3.60
7 14.43 1.80 90.98 1260 3.64
8 13.27 1.66 91.71 1440 3.67
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
Aplicación del modelo matemático pseudo segundo orden
De todos los modelos postulados, los datos obtenidos de nuestra fase
experimental se ajustaron mejor al modelo matemático de pseudo segundo
orden mediante el uso de los coeficientes de correlación superiores a los
otros modelos descritos en la teoría.
Se realizó el ajuste al modelo cinético de pseudo segundo orden donde
según la revisión bibliográfica, establece que el ion metálico puede ser
adsorbido por dos sitios activos del material biosorbente; A continuación se
presentan los modelos cinéticos para el plomo y el mercurio utilizando las
cascaras de toronja y limón:
TABLA #20: RESULTADOS DEL ESTUDIO DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN
DE MERCURIO UTILIZANDO CÁSCARAS DE LIMÓN SIN RETICULACIÓN A UN
TAMAÑO DE PARTÍCULA DE 0,315 mm
Cinética de plomo utilizando cáscaras de toronja
Tomando los valores de la tabla #17 se linealiza la curva mediante la
expresión 𝑡
𝑞𝑡 vs t obteniéndose los siguientes gráficos:
Una vez elaborada la recta se obtienen los valores de qe y k2 igualando
la ecuación de la recta con la ecuación #2 𝑡
𝑞𝑡=
1
𝑘2∗𝑞𝑒2 +
1
𝑞𝑒𝑡 dando los
siguientes resultados:
𝑞𝑒 = 3.8610 ( 𝑚𝑔
𝑔 ) 𝑘2 = 0.01872 (
𝑔
𝑚𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛 )
ℎ = 𝑘2 ∗ 𝑞𝑒2 ℎ = 0.279 (
𝑚𝑔
𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛 )
Análisis de la figura #28: se observa que el proceso de biosorción de
plomo utilizando cáscaras de toronja se ajusta al modelo cinético de pseudo
segundo orden al tener un coeficiente de correlación (R2 de 0.999); teniendo
una capacidad de biosorción de 3.8610 ( 𝑚𝑔/𝑔) donde se comienza a
mantener el equilibrio a partir de los 540 min, tiempo en el cual no se
incrementa la remoción significativamente; contando con una velocidad de
biosorción de 0.279 ( 𝑚𝑔/𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛).
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 500 1000 1500 2000
qt
(m
g /
g )
t ( min )
Cinetica de Biosorción en Cáscaras de Toronja
y = 0,259x + 3,5382R² = 0,9999
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
0 500 1000 1500 2000
t/q
t (
min
.g /
mg
)
t ( min )
Modelo cinético de Pseudo segundo orden
cáscaras de toronja
FIGURA #28: GRÁFICO REPRESENTATIVO DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN DE PLOMO
UTILIZANDO CÁSCARAS DE TORONJA Y SU AJUSTE AL MODELO CINÉTICO DE PSEUDO
SEGUNDO ORDEN
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
Cinética de plomo utilizando cáscaras de limón
Tomando los valores de la tabla #18 se linealiza la curva mediante la
expresión 𝑡
𝑞𝑡 vs t; obteniéndose los siguientes gráficos:
Una vez elaborada la recta se obtienen los valores de qe y k2 igualando
la ecuación de la recta con la ecuación #2 𝑡
𝑞𝑡=
1
𝑘2∗𝑞𝑒2 +
1
𝑞𝑒𝑡 dando los
siguientes resultados:
𝑞𝑒 = 3.644 ( 𝑚𝑔
𝑔 ) 𝑘2 = 0.0211 (
𝑔
𝑚𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛 )
ℎ = 𝑘2 ∗ 𝑞𝑒2 ℎ = 0.280 (
𝑚𝑔
𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛 )
Análisis de la figura #29: se observa que el proceso de biosorción de
plomo utilizando cáscaras de limón se ajusta al modelo cinético de pseudo
segundo orden al tener un coeficiente de correlación (R2 de 0.9985);
teniendo una capacidad de biosorción de 3.644 ( 𝑚𝑔/𝑔) donde se
comienza a establecer el equilibrio a los 1260 min tiempo en el cual no se
incrementa la remoción significativamente; contando con una velocidad de
biosorción de 0.279 ( 𝑚𝑔/𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛).
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
0
1
2
3
4
5
0 500 1000 1500 2000
qt
(m
g /
g )
t ( min )
Cinetica de Biosorción de Plomo en Cáscaras de
Limón
y = 0,2744x + 3,5681
R² = 0,99850,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
0 500 1000 1500 2000
t/q
t (
min
.g /
mg
)
t ( min )
Modelo cinético de Pseudo segundo orden
para el Plomo utilizando cáscaras de limón
FIGURA #29: GRÁFICO REPRESENTATIVO DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN DE PLOMO
UTILIZANDO CÁSCARAS DE LIMÓN Y SU AJUSTE AL MODELO CINÉTICO DE PSEUDO
SEGUNDO ORDEN
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
Cinética de mercurio utilizando cáscaras de toronja
Tomando los valores de la tabla #19 se linealiza la curva mediante la
expresión 𝑡
𝑞𝑡 vs t; obteniéndose los siguientes gráficos:
Una vez elaborada la recta se obtienen los valores de qe y k2 igualando
la ecuación de la recta con la ecuación #2 𝑡
𝑞𝑡=
1
𝑘2∗𝑞𝑒2 +
1
𝑞𝑒𝑡 dando los
siguientes resultados:
𝑞𝑒 = 3.8565 ( 𝑚𝑔
𝑔 ) 𝑘2 = 0.3398 (
𝑔
𝑚𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛 )
ℎ = 𝑘2 ∗ 𝑞𝑒2 ℎ = 5.0537 (
𝑚𝑔
𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛 )
Análisis de la figura #30: se observa que el proceso de biosorción de
plomo utilizando cáscaras de limón se ajusta al modelo cinético de pseudo
segundo orden al tener un coeficiente de correlación (R2 de 0.9997);
teniendo una capacidad de biosorción de 3.8565 ( 𝑚𝑔/𝑔) donde se
comienza a establecer el equilibrio desde los 180 min tiempo en el cual no
se incrementa la remoción significativamente; contando con una velocidad
de biosorción de 5. 0537 ( 𝑚𝑔/𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛).
0
1
2
3
4
5
0 500 1000 1500 2000
qt
(m
g /
g )
t ( min )
Cinetica de Biosorción de Mercurio en Cáscaras de
Toronja
y = 0,2593x - 0,1979R² = 0,99970,00
200,00
400,00
0 500 1000 1500 2000
t/q
t (
min
.g /
mg
)
t ( min )
Modelo cinético de Pseudo segundo orden
para el Mercurio utilizando cáscaras de
toronja
FIGURA #30: GRÁFICO REPRESENTATIVO DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN DE
MERCURIO UTILIZANDO CÁSCARAS DE TORONJA Y SU AJUSTE AL MODELO CINÉTICO DE
PSEUDO SEGUNDO ORDEN
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
Cinética de mercurio utilizando cáscaras de limón
Tomando los valores de la tabla #20 se linealiza la curva mediante la
expresión 𝑡
𝑞𝑡 vs t; obteniéndose los siguientes gráficos:
Una vez elaborada la recta se obtienen los valores de qe y k2 igualando
la ecuación de la recta con la ecuación #2 𝑡
𝑞𝑡=
1
𝑘2∗𝑞𝑒2 +
1
𝑞𝑒𝑡 dando los
siguientes resultados:
𝑞𝑒 = 3.7188 ( 𝑚𝑔
𝑔 ) 𝑘2 = 0.009317 (
𝑔
𝑚𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛 )
ℎ = 𝑘2 ∗ 𝑞𝑒2 ℎ = 0.1288 (
𝑚𝑔
𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛 )
Análisis de la figura #31: se observa que el proceso de biosorción de
plomo utilizando cáscaras de limón se ajusta al modelo cinético de pseudo
segundo orden al tener un coeficiente de correlación (R2 de 0.9998);
teniendo una capacidad de biosorción de 3.7188 ( 𝑚𝑔/𝑔) donde se
comienza a establecer el equilibrio después de las 24 horas tiempo en el
cual no se incrementa la remoción significativamente; contando con una
velocidad de biosorción de 0.1288 ( 𝑚𝑔/𝑔 𝑥 𝑚𝑖𝑛).
FIGURA #31: GRÁFICO REPRESENTATIVO DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN DE MERCURIO
UTILIZANDO CÁSCARAS DE LIMÓN Y SU AJUSTE AL MODELO CINÉTICO DE PSEUDO
SEGUNDO ORDEN
0
1
2
3
4
0 500 1000 1500 2000
qt
(m
g /
g )
t ( min )
Cinetica de Biosorción de Mercurio en Cáscaras de
Limón
y = 0,2689x + 7,7609R² = 0,9998
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
0 1000 2000
t/q
t (
min
.g /
mg
)
t ( min )
Modelo cinético de Pseudo segundo orden
para el Mercurio utilizando cáscaras de
limón
Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza Fuente: Richard Marshall – Joao Espinoza
4.2.4 Comparación de resultados
El proceso de biosorción se ve afectado por el pH; por lo que el trabajo
de investigación se realizó a un pH promedio de entre 4-6 donde según
la bibliografía estudiada se efectúa una mayor remoción comprándolo
con pH alcalinos y muy ácidos.
Las cáscaras de toronja presentan una mayor capacidad de biosorción
y velocidad de biosorción en comparación con las cáscaras de limón.
Se verificó que a una mayor cantidad de material biosorbente existe una
mayor biosorción debido al aumento de los sitios activos presentes en
las cáscaras; aunque en términos de eficiencia se logra una buena
remoción utilizando la menor cantidad de biosorbente (0.5 g).
Por motivos de estudio se realizó una 2da fase experimental (reticulación
de cáscaras) con el objetivo de elevar los porcentajes de biosorción;
aunque los resultados son elevados el incremento resulto poco eficiente
por el alto porcentaje inicial obtenido en la 1era fase experimental.
Las cinéticas de biosorción se ajustaron mejor al modelo de pseudo
segundo orden debido los coeficientes de correlación cercanos a 1, por
lo cual se comprobó; que el proceso de biosorción está controlado por
una reacción química; lo que nos indica que la biosorción de los iones
metálicos se lleva a cabo mediante rápidos procesos químicos sobre los
sitios activos.
CONCLUSIONES
A partir de los resultados obtenidos en la presente investigación, podemos
llegar a las siguientes conclusiones:
Se comprobó que las cascaras de cítricos (limón y toronja) poseen un
gran potencial parar remover metales tóxicos como plomo y mercurio;
debido al alto contenido de sustancias pécticas: Limón (2.5 – 4.0) y
Toronja (3.9 – 6.0) g de pectina / 100 g de material.
Para las cáscaras de toronja, el mejor porcentaje de biosorción de
plomo fue de 93.54% utilizando 3.0 g de biosorbente con un tamaño de
partícula de 630 μm y el de mercurio fue de 98.80% utilizando 3.0 g con
315 μm de tamaño de partícula.
Para las cáscaras de limón, el mejor porcentaje de biosorción de plomo
fue de 96.08% utilizando 1.5 g de biosorbente con un tamaño de
partícula de 630 μm y el de mercurio fue de 98.58% utilizando 3.0 g con
315 μm de tamaño de partícula.
Como material biosorbente; las cáscaras de toronja presentan una
mayor capacidad de biosorción de plomo siendo esta de 3.861 mg/g en
comparación con las cáscaras de limón 3.644 mg/g y también presentan
una mayor capacidad de biosorción de mercurio de 3.856 mg/g en
comparación con que las cascaras de limón que tienen 3.718 mg/g.
Los tiempos en que se alcanza la máxima biosorción y el equilibrio son
mucho más rápidos utilizando cáscaras de toronja donde a partir de las
9 horas se efectúa el equilibrio para el plomo y a partir de las 3 primeras
horas para el mercurio en cambio utilizando cáscaras de limón el
equilibrio se alcanza a las 21 horas para el plomo y 24 horas para el
mercurio.
RECOMENDACIONES
Para el desarrollo de un buen análisis experimental se recomienda el
uso de las buenas prácticas de laboratorio; tener cuidado con las
soluciones patrones de metales pesados ya que son sustancias muy
toxicas y pueden afectar la salud.
Se recomienda no utilizar instrumentos metálicos, debido a que pueden
influenciar las lecturas de los metales pesados en el espectrofotómetro.
Para evitar la desnaturalización de los grupos funcionales presentes en
las cáscaras de cítricos se aconseja realizar un secado solar.
Se sugiere buscar otras fuentes biológicas que permitan la remoción de
metales pesados (plomo y mercurio).
Se podría trabajar con otros iones metálicos con el objetivo de verificar
la selectividad de las cáscaras de cítricos en el proceso de biosorción.
Trabajar la fase experimental con concentraciones mucho más
elevadas para verificar los tiempos de saturación y tiempo de vida útil.
Realizar un estudio de factibilidad en aguas residuales industriales
utilizando este tipo de material biosorbente para poder aplicar esta
tecnología a macro escala.
Estudiar una alternativa viable para darle una disposición final a las
cáscaras de cítricos contaminadas con metales pesados.
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Suiza: Serie Carga de Morbilidad Ambiental, N. º 16.
ANEXOS
ANEXO #1: SELECCIÓN DE LA MATERIA
PRIMA.
LABORATORIO DE BIOTECNOLOGIA,
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
Elaborado por: Richard Marshall - Joao Espinoza
ANEXO #2: CÁSCARAS DE TORONJA Y
LIMÓN LISTAS PARA EL PROCESO DE
SECADO.
LABORATORIO DE BIOTECNOLOGIA,
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
Elaborado por: Richard Marshall - Joao Espinoza
ANEXO #3: PESADO DE LAS CÁSCARAS
SECAS ELIMINANDO UN 80% DE
HUMEDAD
LABORATORIO DE OP. UNITARIAS,
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
Elaborado por: Richard Marshall - Joao Espinoza
ANEXO #4: PROCESO DE MOLIENDA Y
CLASIFICACIÓN DE TAMAÑO;
LABORATORIO DE OP. UNITARIAS,
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
Elaborado por: Richard Marshall - Joao Espinoza
ANEXO #5: SEPARACIÓN Y PESADO POR
TAMAÑO DE PARTÍCULA;
LABORATORIO DE BIOTECNOLOGIA,
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
Elaborado por: Richard Marshall - Joao Espinoza
ANEXO #6: PREPARACIÓN DE LAS
SOLUCIONES DE TRABAJO A PARTIR DE
LAS SOLUCIONES ESTÁNDAR
LABORATORIO DE BIOTECNOLOGIA,
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
Elaborado por: Richard Marshall - Joao Espinoza
ANEXO #7: TRATAMIENTOS LISTOS PARA
EL PROCESO DE BIOSORCIÓN DE PLOMO
Y MERCURIO;
LABORATORIO DE BIOTECNOLOGIA,
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
Elaborado por: Richard Marshall - Joao Espinoza
ANEXO #8: FILTRACIÓN DE LAS
SOLUCIONES DE TRABAJO DESPUÉS DE
LAS 48 HORAS DE BIOSORCIÓN
LABORATORIO DE BIOTECNOLOGIA,
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
Elaborado por: Richard Marshall - Joao Espinoza
ANEXO #12: EQUIPO
ESPECTROFOTÓMETRO DE ABSORCIÓN
ATÓMICA
LABORATORIO DE ANALISIS QUÍMICO
INSPECTORATE DEL ECUADOR S.A.
ANEXO #11: MUESTRAS LISTAS PARA EL
ANÁLISIS (ESPECTROFOTOMETRÍA DE
ABSORCIÓN ATÓMICA);
LABORATORIO DE BIOTECNOLOGIA,
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
ANEXO #9: TRATAMIENTO DE
RETICULACION DE LAS CÁSCARAS DE
CITRICOS
LABORATORIO DE BIOTECNOLOGIA,
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
Elaborado por: Richard Marshall - Joao Espinoza
ANEXO #10: DETERMINACION DE LA
CINETICA DE BIOSRCION DE PLOMO Y
MERCURIO REGULADAS A PH ACIDO
LABORATORIO DE BIOTECNOLOGIA,
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
Elaborado por: Richard Marshall - Joao Espinoza
Elaborado por: Richard Marshall - Joao Espinoza
Elaborado por: Richard Marshall - Joao Espinoza
ANEXO #13: RESULTADOS DE LA CINÉTICA DE BIOSORCION DE PLOMO PARA
LAS CASCARAS DE TORONJA - INSPECTORATE DEL ECUADOR
ANEXO #13: RESULTADOS DE LA CINÉTICA DE BIOSORCION DE PLOMO PARA
LAS CASCARAS DE TORONJA - INSPECTORATE DEL ECUADOR
ANEXO #14: RESULTADOS DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN DE MERCURIO
PARA LAS CASCARAS DE TORONJA - INSPECTORATE DEL ECUADOR
ANEXO #14: RESULTADOS DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN DE MERCURIO
PARA LAS CASCARAS DE TORONJA - INSPECTORATE DEL ECUADOR
ANEXO #15: RESULTADOS DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN DE PLOMO PARA
LAS CASCARAS DE LIMÓN - INSPECTORATE DEL ECUADOR
ANEXO #16: RESULTADOS DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN DE PLOMO PARA
LAS CASCARAS DE LIMÓN - INSPECTORATE DEL ECUADOR
ANEXO #16: RESULTADOS DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN DE MERCURIO
PARA LAS CASCARAS DE LIMÓN - INSPECTORATE DEL ECUADOR
ANEXO #16: RESULTADOS DE LA CINÉTICA DE BIOSORCIÓN DE MERCURIO
PARA LAS CASCARAS DE LIMÓN - INSPECTORATE DEL ECUADOR