Housam Ankah¹, Gladys Rincón^2,3, Alejandra Meza¹, Narciso Pérez³, José Guillermo Cardenas⁴, Sandra Peña⁴

¹Escuela de Ingeniería Química, Universidad Central de Venezuela, Carcas, Venezuela

²Becario Ateneo-Senescyt, Facultad de Ingeniería Química, Universidad de Guayaquil, Guayaquil, Ecuador.

³Laboratorio de Carbón y Residuales, Universidad Simón Bolívar, Carcas, Venezuela.

⁴Facultad de Ingeniería Química, Universidad de Guayaquil, Guayaquil, Ecuador.

ABSTRAC

Adsorption process is of utmost importance in most industrial processes, mainly from the point of view of residual treatment. In recent times, International organizations such as the World Health Organization (WHO) and the International Labour Organization (ILO) are paying a lot of attention to water effluents, and are asking for much more stronger restrictions on the conditions and concentrations of water effluents. Due to its extensive usage, lead (Pb) is found in high concentrations in waters dedicated to human consumption, this brings in severe damage to public health. WHO suggest a Pb concentration below 0.01 mg/l for drinking water, this is a quite low and difficult to achieve limit, which makes necessary either to improve the existing water purification technologies or developing new ones. Any material of biological origin able to adsorb metallic or metalloid species is referred to as a bio-adsorbent. Typical examples of bio-adsorbents are bacteria, fungi, aquatic algae and some woody lignocellulosics materials. In this work we study lead adsorption by Lignin obtained from the natural sponge luffa cylindrica. The lignin is extracted from the sponge by Kraft's method with NaOH solutions of 1, 3, 5, 7, 10 and 15% concentration, we find 10% to be optimal. The cellulose we get corresponds to 30.44% of the initial mass of the sponge. It is important to avoid refining or bleaching the cellulose when manufacturing paperboard. We obtained the bioadsorbent through the following procedure, the black liquor was acidify to a pH 4, this ensures that the lignin precipitates, the precipitation was assisted by microwaving, we got a ≈24% mass recovery. The lignin so obtained was put in contact with the leaded effluent with Ph varying between 5 and 9; Ph 6 showed to be the best value. A similar procedure was used to test for contact times (we tried 10-40 min), we found that from 20 min on there is a significant rate of lead adsorption. The mass to volume ratio range is 0.01-2 g/l, the maximum adsorption been obtained at 0.01 g/l. We did also test for temperature variations in the range 24 y 60ºC and found that no significant increase in lead retention was observed, we therefore propose to work at environmental temperatures. By using the method of Langmuir and Freundlich isotherms we were able to determine that the observed phenomenon was indeed chemical adsorption, kinetic studies show that for the concentration range we tried, the reaction may be adjusted to either a first or second order one, we recommend further studies.

REVALORIZACIÓN DE LA ESPONJA NATURAL, LUFFA CYLINDRICA, COMO ADSORBENTE DE PLOMO Y MATERIA PRIMA PARA CARTÓN

Housam Ankah1, Gladys Rincón2,3, Alejandra Meza1, Narciso Pérez3, José Guillermo Cardenas4, Sandra Peña4

1Escuela de Ingeniería Química, Universidad Central de Venezuela, Carcas, Venezuela

2 Becario Ateneo-Senescyt, Facultad de Ingeniería Química, Universidad de Guayaquil, Guayaquil, Ecuador.

3 Laboratorio de Carbón y Residuales, Universidad Simón Bolívar, Carcas, Venezuela.

4 Facultad de Ingeniería Química, Universidad de Guayaquil, Guayaquil, Ecuador.

RESUMEN

El proceso de adsorción es muy importancia en la mayoría de los procesos industriales, principalmente desde la perspectiva ambiental para el tratamiento de residuales industriales. En los últimos años, organismos internacionales como la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la OIT (Organización Internacional del Trabajo) están poniendo especial interés en los efluentes acuáticos, proponiendo cada vez restricciones más rigurosas respecto a las condiciones y concentraciones de efluentes en aguas. El plomo (Pb) por su uso generalizado se encuentra en concentraciones importantes en el agua de consumo humano, causando graves problemas de salud pública. La OMS sugiere que la concentración de Pb no supere los 0.01 mg/l para agua potable: limite muy baja y difícil de alcanzar, por lo que se hace necesario el desarrollo de nuevas tecnologías y/o la optimización de las existentes con el fin de garantizar agua saludable para la población. El término biosorbente corresponde a cualquier material de origen biológico que tenga la capacidad de adsorber especies metálicas o metaloides. Principalmente se utilizan los biosorbentes de estructura bacteriana, estructura fúngica, algas marinas y materiales leñosos lignocelulosos. En esta investigación se realiza la bioadsorción de plomo con ligninas obtenidas a partir de la esponja natural luffa cylindrica. Para lo cual, primero, se extrae la lignina de la esponja por el método Kraft, con NaOH concentrado a diferentes niveles desde 1 hasta 15% de concentración. La celulosa obtenida como subproducto corresponde al 30,44% de la masa inicial de esponja por lo que se recomienda no refinar ni blanquear la celulosa para utilizarla en la fabricación de cartón. Para la obtención del bioadsorbente, primero, se acidificó el licor negro hasta llevarlo a pH 4, condición en la que precipita la lignina. La precipitación se asiste por medio de un microondas para obtener mayor cantidad de precipitado: lignina recuperada ≈24% de masa inicial de la esponja. La lignina obtenida se pone en contacto con las muestras del efluente con plomo y se varían las condiciones de pH entre 5 y 9: el pH 6 resultó ser el mejor valor. Se aplica un procedimiento equivalente para establecer el tiempo de contacto (10 - 40 min), obteniendo que a partir de 20 minutos no se adsorben cantidades significativas de plomo. La relación masa de adsorbente entre volumen de solución se varía entre 0,01- 2 g/l, obteniéndose la máxima adsorción para 0,01g/l. El rango de temperaturas estudiado se encuentra entre 24 y 60ºC, resultando que el aumento de temperatura no representaba un aumento significativo en la retención de plomo: se propone operar a temperatura ambiente. Por medio de las isotermas de Langmuir y Freundlich se determina que el fenómeno presente es adsorción química y el estudio cinético determina que, en el rango de concentraciones empleado, la reacción se puede ajustar a una de primero como de segundo orden. Se recomienda seguir evaluando la factibilidad de industrialización de este proceso.