Adsorción de rojo 40 sobre cascarilla de arroz : determinación del equilibrio, cinética y termodinámica

Abstract

RESUMEN: Contexto: Los residuos agrícolas se han convertido en adsorbentes no convencionales de gran interés debido a su amplia disponibilidad, mínimo costo y alta eficiencia. En este trabajo se evaluó la capacidad adsorbente del subproducto cascarilla de arroz (CA) en la remoción del colorante aniónico rojo 40 (R40), bajo un sistema discontinuo. Método: Para determinar las mejores condiciones de remoción de este colorante, se implementó un diseño factorial 23, que permite alcanzar una remoción del 75,6 % a pH=2,0, concentración inicial de 15 mg/L, dosificación de 8,0 g/L y tiempo de contacto de 18 horas. Resultados: Se evaluó el equilibrio del proceso y se encontró que el modelo Langmuir es el que mejor representa los resultados experimentales con qmáx de 2,74 mg/g y un coeficiente de ajuste de R2 = 0,987. En cuanto a la cinética, el modelo de pseudosegundo orden con qt de 1,09 mg/g presentó el mejor ajuste (R2 = 0.970). Con respecto a las propiedades termodinámicas, la energía libre de Gibbs (con ΔG = -1,11 kJ/mol) y la entropía (con ΔS = 23,9 J/mol*K), señalan un proceso espontáneo, en tanto que la entalpía mostró que la remoción de R40 constituye un proceso endotérmico, con un de ΔH = 6,71 kJ/mol. Adicionalmente, la energía de activación con valor de 14,1 kJ/mol sugiere que el mecanismo de adsorción del R40 transcurre a través de una fisi-adsorción. Conclusiones: Estos resultados señalan que la cascarilla de arroz ofrece una adecuada capacidad adsorbente para la retención de colorantes azo de efluentes contaminados y que el escalado de dicho proceso es factible dadas sus características

ABSTRACT: Context: Agricultural residues have become unconventional adsorbents of great interest due to their wide availability, minimum cost, and high efficiency. In this work, the adsorbent capacity of rice husk by product (RH) in the Red 40 (R40) anionic dye removal was evaluated under a discontinuous system. Method: For determining the best conditions for the removal of this dye, a factorial design 23 was implemented, which allows to achieving a removal of 75.6% at pH = 2.0, an initial concentration of 15 mg/L, dosage of 8.0 g/L, and contact time of 18 hours. Results: The equilibrium, kinetics and thermodynamic properties of the process were evaluated. It was found that the Langmuir model best represents the experimental results with qmax of 2.74 mg/g and an adjustment coefficient of R2=0.987. Regarding kinetics, the pseudosecond order model with qt of 1.09 mg/g presented the best fit (R2 = 0.970). Finally, Gibbs free energy (ΔG = -1.11 KJ/mol) and entropy (ΔS = 23.9 J/mol*K) indicate a spontaneous process, while enthalpy showed that the removal of R40 constitutes an endothermic process, with ΔH = 6.71 KJ/mol. Furthermore, the activation energy of 14.1 KJ/mol suggests that the mechanism of adsorption of the R40 takes place through a physi-adsorption. Conclusions: These results indicate that the rice husk offers a adequate adsorbent capacity for the retention of azo dye off contaminated effluents; besides, scaling up this process is feasible given its thermodynamic characteristics.