SciELO - Scientific Electronic Library Online

 
vol.14 número3Influencia de los defectos puntuales sobre las propiedades estructurales y electrónicas de nanotubos de BN funcionalizados con quitosanoEstudio de la degradación de poli(ácido-l(+)-láctico-co-glicólico) en cloroformo índice de autoresíndice de materiabúsqueda de artículos
Home Pagelista alfabética de revistas  

Servicios Personalizados

Revista

Articulo

Indicadores

Links relacionados

  • No hay artículos similaresSimilares en SciELO

Compartir


Revista mexicana de ingeniería química

versión impresa ISSN 1665-2738

Rev. Mex. Ing. Quím vol.14 no.3 Ciudad de México sep./dic. 2015

 

Materiales

 

Estudio de adsorción competitiva de cobre y zinc en solución acuosa utilizando Q/PVA/EGDE

 

Competitive adsorption study of copper and zinc in aqueous solution using Q/PVA/EGDE

 

N. Flores-Alamo1, 2, 3, M. J. Solache-Ríos3, R.M. Gómez-Espinosa1, B. García-Gaitán2*

 

1 Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Química, Paseo Colón y Tollocan S/N., C.P. 50000 Toluca, Estado de México, México.

2 Instituto Tecnológico de Toluca, Av. Instituto Tecnológico S/N, C.P. 52140, Metepec, Estado de México, México. * Autora para la correspondencia. E-mail: beatrizggmx@yahoo.com Tel./ Fax +52 7222087224.

3 Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, Departamento de Química, CP. 11801 México, D.F., México.

 

Recibido 7 de abril, 2015;
Aceptado 2 de noviembre, 2015.

 

Resumen

En la presente investigación se estudió la capacidad de remoción de cobre y zinc en solución acuosa utilizando un nuevo material a base de quitosano y poli (vinil alcohol), entrecruzado con etilenglicol diglicidil éter. Los espectros de IR mostraron la interacción de los grupos funcionales y los metales, mediante el corrimiento de las bandas correspondientes a los grupos amino e hidroxilo responsables de remover a estos metales mediante la formación de complejos. Los resultados cinéticos para el cobre en solución mono y bicomponente (también zinc) se ajustaron mejor al modelo de pseudo-segundo orden mientras que los de zinc se ajustaron mejor al modelo de pseudo-primer orden. Experimentos de equilibrio en batch permitieron determinar una adsorción máxima de Cu (II) de 297 y 1345 mg/g, en soluciones mono y bicomponente, la presencia de Zn (II) aumento la eficiencia de remoción de Cu (II). Mientras que la máxima adsorción de Zn (II) fue de 508 y 574 mg/g, respectivamente. La energía de adsorción mostró que la fisisorción fue el mecanismo predominante con Zn (II) y que el del Cu (II) se aproxima a quimisorción. El material mostró buena capacidad para la remoción de Cu (II) y Zn (II) en solución acuosa mono y bicomponente.

Palabras clave: quitosano, entrecruzamiento, Langmuir, adsorción competitiva, energía de adsorción.

 

Abstract

In this study, a new material of chitosan and poli(vinyl alcohol) crosslinked with ethylene glycol diglicidyl ether, was used to remove copper and zinc from aqueous solution. FT-IR/ATR spectroscopy analyses for adsorbent showed that the presence of reactive amine and hydroxyl groups may be responsible of heavy metal removal. Pseudo-second and pseudo-first order rate equations could explain respectively the (Cu (II) and Zn (II) kinetic data in single and binary metal solutions. The adsorbent was used in batch experiments to evaluate the adsorption capacity of Cu (II) and Zn (II) ions in single and binary metal solutions. In single and binary solutions the maximum adsorption capacities for Cu (II) ions, obtained experimentally, were 29)7 and 1345 mg/g, respectively. While Zn (II) maximum adsorption were 508 and 574 mg/g, respectively. Adsorption isotherms for binary solutions showed that the presence of Zn (II) increased Cu (II) adsorption, that is, the adsorbent was selective towards Cu (II) rather than Zn (II). The adsorption energy shown that the predominant mechanism on Zn (II) adsorption was physisorption and for Cu (II) its approaches to chemisorption. The material has good ability for Cu (II) and Zn (II) removal from single and binary solution.

Keywords: chitosan, crosslinked, Langmuir, competitive adsorption, adsorption energy.

 

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

 

Agradecimientos

El primer autor agradece el apoyo al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por la beca otorgada (No. 34194) para cursar el doctorado en Ciencias Químicas dentro del programa de doctorado de la Universidad Autónoma del Estado de México, incluido en el padrón de Postgrados de Excelencia. Además, los autores agradecen el apoyo al Tecnológico Nacional de México (proyecto 4625.12-P) y al CONACYT (Proyecto 131174Q).

 

Referencias

Al-Assady, N. A., Jabir, H. A. (2011). Preparation, Characterization, and Diltiazem HCl Release Study of Chitosan/poly (vinyl alcohol) Microspheres. National Journal of Chemistry 41, 113-126        [ Links ]

Al-Anber, Z. A., Al-Anber, M. A. (2008). Thermodynamics and kinetic studies of iron (III) adsorption by olive cake in a batch system. Journal of Mexican Chemical Society 52, 108-115.         [ Links ]

Babel, S., Kurniawan, T. A. (2003). Low-cost adsorbents for heavy metals uptake from contaminated water: a review. Journal of Hazardous Materials 97, 219-243.         [ Links ]

Bailey, S. E., Olin, T. J., Bricka, R. M., Adrian, D. D. (1999). A review of potentially low-cost sorbents for heavy metals. Water Research 33, 2469-2479.         [ Links ]

Chen, A. H., Liu, S. C., Chen, C. Y., Chen, C. Y. (2008). Comparative adsorption of Cu (II), Zn (II), and Pb (II) ions in aqueous solution on the crosslinked chitosan with epichlorohydrin. Journal of Hazardous Materials 154, 184-191.         [ Links ]

Coates, J. (2000). Interpretation of infrared spectra, a practical approach. Encyclopedia of Analytical Chemistry.         [ Links ]

Dalida, M. L. P., Mariano, A. F. V., Futalan, C. M., Kan, C. C., Tsai, W. C., Wan, M. W. (2011). Adsorptive removal of Cu (II) from aqueous solutions using non-crosslinked and crosslinked chitosan-coated bentonite beads. Desalination 275, 154-159.         [ Links ]

Dubinin, M. (1960). The potential theory of adsorption of gases and vapors for adsorbents with energetically nonuniform surfaces. Chemical Reviews 60, 235-241.         [ Links ]

Ho, Y. S., McKay, G. (1998). A comparison of chemisorption kinetic models applied to pollutant removal on various sorbents. Process Safety and Environmental Protection 76, 332340.         [ Links ]

Ho, Y. S., McKay, G. (1999). Pseudo-second order model for sorption processes. Process Biochemistry 34, 451-465.         [ Links ]

Ho, Y. S. (2004). Pseudo-isotherms using a second order kinetic expression constant. Adsorption 10, 151-158.         [ Links ]

Ho, Y. S. (2006). Isotherms for the sorption of lead onto peat: comparison of linear and non-linear methods. Polish Journal of Environmental Studies 15, 81-86.         [ Links ]

Ho, Y. S. (2006). Review of second-order models for adsorption systems. Journal of Hazardous Materials 136, 681-689.         [ Links ]

Huheey, J. E., Keiter, E. A., Keiter, R. L. (1997). Química inorgánica. Principios de Estructura y Reactividad, 4.         [ Links ]

Helios, K., Wysokiski, R., Pietraszko, A., Michalska, D. (2011). Vibrational spectra and reinvestigation of the crystal structure of a polymeric copper (II)orotate complex, [Cu (μ-HOr)(H2O) 2]n: The performance of new DFT methods, M06 and M05-2X, in theoretical studies. Vibrational Spectroscopy 55, 207-215.         [ Links ]

Koyano, T., Koshizaki, N., Umehara, H., Nagura, M., Minoura, N. (2000). Surface states of PVA/chitosan blended hydrogels. Polymer 41, 4461-4465.         [ Links ]

Li, L., Liu, F., Jing, X., Ling, P., Li, A. (2011). Displacement mechanism of binary competitive adsorption for aqueous divalent metal ions onto a novel IDA-chelating resin: Isotherm and kinetic modeling. Water Research 45, 1177-1188.         [ Links ]

Milosavljević, N. B., Ristić, M. D., Perić-Grujić, A., Filipović, J. M., Štrbac, S. B., Rakočević, Z. L., Krušić, M. T. K. (2011). Sorption of zinc by novel pH-sensitive hydrogels based on chitosan, itaconic acid and methacrylic acid. Journal of Hazardous Materials 192, 846-854.         [ Links ]

Modrzejewska, Z., Dorabialska, M., Zarzycki, R., Wojtasz-Pajk, A. (2009). The mechanism of sorption of Ag+ ions on chitosan microgranules: IR and NMR studies. Progress on Chemistry and Application of Chitin and its Derivatives 14, 49-64.         [ Links ]

Nieto, J. M., Peniche-Covas, C., Del Bosque, J. (1992). Preparation and characterization of a chitosan-Fe (III) complex. Carbohydrate Polymers 18, 221-224.         [ Links ]

Kumar, M. N. R. (2000). A review of chitin and chitosan applications. Reactive and Functional Polymers 46, 1-27.         [ Links ]

Piron, E., Domard, A. (1998). Interaction between chitosan and uranyl ions. Part 2. Mechanism of interaction. International Journal of Biological Macromolecules 22, 33-40.         [ Links ]

Pinto, G. J. J. (2008). Nuevas alternativas para la simplificación y mejora de la metodología de análisis de metales pesados en muestras ambientales, Tesis de Doctor en Ciencias Químicas, Universidad de Cádiz.         [ Links ]

Volesky, B. (2001). Detoxification of metal-bearing effluents: biosorption for the next century. Hydrometallurgy 59, 203-216.         [ Links ]

Tang, L. G., Hon, D. N. S. (2001). Chelation of chitosan derivatives with zinc ions. II. Association complexes of Zn2+ onto O, N-carboxymethyl chitosan. Journal of Applied Polymer Science 79, 1476-1485.         [ Links ]

Wang, J., Chen, C. (2009). Biosorbents for heavy metals removal and their future. Biotechnology Advances 27, 195-226.         [ Links ]

Ngah, W. W., Endud, C. S., Mayanar, R. (2002). Removal of copper (II) ions from aqueous solution onto chitosan and cross-linked chitosan beads. Reactive and Functional Polymers 50, 181-190.         [ Links ]

Ngah, W. W., Kamari, A., Koay, Y. J. (2004). Equilibrium and kinetics studies of adsorption of copper (II) on chitosan and chitosan/PVA beads. International Journal of Biological Macromolecules 34, 155-161.         [ Links ]

Ngah, W. W., Teong, L. C., Hanaflah, M. A. K. M. (2011). Adsorption of dyes and heavy metal ions by chitosan composites: A review. Carbohydrate Polymers 83, 1446-1456.         [ Links ]

Wang, A., Zhou, J., Yu, X. (2000). Coordination of fully deacetylated chitosan with Zn (II) ions. Acta Polymerica Sinica 6, 005.         [ Links ]

Wang, X., Du, Y., Liu, H. (2004). Preparation, characterization and antimicrobial activity of chitosan-Zn complex. Carbohydrate Polymers 56, 21-26.         [ Links ]

Yuan, Y., Chesnutt, B. M., Haggard, W. O., Bumgardner, J. D. (2011). Deacetylation of chitosan: Material characterization and in vitro evaluation via albumin adsorption and pre-osteoblastic cell cultures. Materials 4, 1399-1416.         [ Links ]

Zhu, Y., Hu, J., Wang, J. (2012). Competitive adsorption of Pb (II), Cu (II) and Zn (II) onto xanthate-modifled magnetic chitosan. Journal of Hazardous Materials 221, 155-161.         [ Links ]

Creative Commons License Todo el contenido de esta revista, excepto dónde está identificado, está bajo una Licencia Creative Commons