Equilibrio y cinética de adsorción de metales pesados en solución acuosa sobre nanomateriales de carbono
Se estudió la velocidad de adsorción de los cationes metálicos, Cd(II), Cu(II), Zn(II) y Ni(II) en solución acuosa sobre Fibra de Carbón Activado (FCA) y los datos experimentales se interpretaron satisfactoriamente por el modelo de difusión en el volumen del poro (MDVP). Además, se encontró que la d...
| Autores: | , |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | México |
| Institución: | Universidad Autónoma de San Luis Potosí |
| Repositorio: | Repositorio Institucional de la UASLP |
| OAI Identifier: | oai:repositorioinstitucional.uaslp.mx:i/8382 |
| Acceso en línea: | https://repositorioinstitucional.uaslp.mx/xmlui/handle/i/8382 https://doi.org/10.1016/j.cherd.2023.07.005 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Adsorción (lemb) Metales pesados (lemb) Fibra de carbón activado Xerogeles Eco-grafeno Adsorption Heavy metals Activated carbon fiber Xerogels Eco-graphene INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA |
| Sumario: | Se estudió la velocidad de adsorción de los cationes metálicos, Cd(II), Cu(II), Zn(II) y Ni(II) en solución acuosa sobre Fibra de Carbón Activado (FCA) y los datos experimentales se interpretaron satisfactoriamente por el modelo de difusión en el volumen del poro (MDVP). Además, se encontró que la difusión intrafibra de los cationes metálicos se ve obstaculizada o restringida considerablemente por efectos de exclusión, fricción y obstrucción. La difusión restringida de cationes metálicos en la adsorción en FCA se analizó e interpretó satisfactoriamente utilizando las correlaciones reportadas en la literatura. Se llevó a cabo un estudio cinético detallado para diferentes sistemas de adsorción, por medio de los modelos cinéticos de pseudo primer orden (PFO), pseudo segundo orden (PSO), orden n, Elovich y Bangham. Además, se evaluó el efecto de la cantidad adsorbida sobre los valores de las constantes cinéticas y se demostró la importancia de la cantidad y distribución de los datos experimentales en el cálculo de las constantes cinéticas de adsorción. Se sintetizó un xerogel orgánico (XO) nanoestructurado a partir de fenol y formaldehído y se comparó su capacidad para adsorber Cd(II) con xerogeles orgánicos conteniendo las arcillas sepiolita y vermiculita (XO-Sep y XO-Ver). En este estudio se demostró que la adición de arcillas incrementó la capacidad para adsorber Cd(II), las capacidades de adsorción decrecieron en el orden siguiente: XO-Sep > XO-Ver > XO. La caracterización completa de estos materiales reveló que los xerogeles cuentan con estructura mesoporosa, morfología esférica y presentan carácter ácido. Se evaluaron los efectos del pH, temperatura y fuerza iónica de la solución y los resultados revelaron que el mecanismo de adsorción involucra principalmente interacciones electrostáticas entre el catión metálico y la superficie del adsorbente cargada negativamente. Además, se encontró una contribución parcial de intercambio catiónico. Por último, se sintetizó eco-grafeno (EG) por una ruta de síntesis amigable con el medio ambiente, y se modificó su química superficial, incrementando la selectividad del material hacia el catión metálico Cd+2. La capacidad de adsorción del EG se incrementó considerablemente al modificar su estructura química y se evaluó el efecto de las condiciones de operación en la capacidad de adsorción del EG modificado. Los resultaos indicaron que las fuerzas electrostáticas e intercambio iónico juegan un papel importante en el proceso de adsorción de Cd(II) sobre EG. |
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