Remoción de plomo de soluciones acuosas mediante nanofibras de celulosa y nanocelulosa cristalina obtenidas de Eichhornia crassipes

Abstract

Pb (II) is one of the main pollutants affecting various water bodies around the world, producing strong adverse health and environmental effects. Therefore, it is important and urgent to remove this pollutant from effluents. In this paper the removal of Pb (II) ions from aqueous solution was studied using cellulose nanofibers (NFC) and crystalline nanocellulose (NCC) under batch type experiments. Two effective adsorbents were synthesized from Eichhornia crassipes (water lily), which is considered as a strong pest in the world. A qualitative characterization was carried out to determine the type of major functional groups in NFC and NCC by infrared spectroscopy (FTIR); later, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) analyses were performed to determine the morphology of the adsorbents and X-ray diffraction (XRD) to study the crystalline region present in NCC. The influence of different parameters was evaluated to optimize the adsorption process, such as: adsorbent dose, contact time, initial pH and temperature. Kinetic experiments were conducted to evaluate the time of adsorption equilibrium of Pb (II) with NFC and NCC at 25 ° C and 100 rpm; the results showed an effective removal of lead reaching adsorption equilibrium at 180 min of contact. An optimal dose of 0.04 g was selected, obtaining a high efficiency at pH 6. Isotherms results evaluated at 25 ° C, 30 ° C and 40 ° C showed maximum adsorption capacities (Qmax) of 87.10 mg/g and 30.36 mg/g for NFC and NCC, respectively.

El Pb (II) es uno de los principales contaminantes que afecta diversos cuerpos de agua alrededor del mundo, produciendo fuertes efectos nocivos a la salud y al ambiente. Debido a esto es importante y urgente la eliminación de este contaminante de los efluentes. En el presente trabajo se estudió la remoción de iones de Pb (II) en solución acuosa, utilizando nanofibras de celulosa (NFC) y celulosa cristalina (NCC), bajo experimentos tipo lote. Se desarrollaron dos efectivos adsorbentes sintetizados a partir de Eichhornia crassipes (Lirio acuático) considerada como una plaga a nivel mundial. Se realizó una caracterización cualitativa para determinar el tipo de grupos funcionales mayoritarios en NFC y NCC mediante espectroscopía infrarrojo (FTIR); posteriormente se realizaron análisis de microscopía electrónica de barrido (MEB) y microscopia electrónica de transmisión (TEM) para conocer la morfología de los adsorbentes, y difracción de rayos X para estudiar la región cristalina presente en NCC. Se evaluó la influencia de diferentes parámetros para optimizar el proceso de adsorción como: dosis del adsorbente, tiempo de contacto, pH inicial y temperatura. Se realizaron experimentos de cinética para evaluar el tiempo de equilibrio de adsorción de Pb(II) con NFC y NCC a 25°C y 100 rpm; los resultados mostraron una efectiva remoción de plomo en la cinética llegando al equilibrio en 180 minutos. Se seleccionó una dosis óptima de 0.04 g, obteniéndose una mayor eficiencia a pH 6. Los resultados de las isotermas evaluadas a 25°C, 30°C y 40°C mostraron capacidades máximas de adsorción (Qmax) de 87.10 mg/g y 30.36 mg/g para NFC y NCC, respectivamente.