Estudio del equilibrio de adsorción del ácido carmínico con quitosano en polvo y evaluación de la eficiencia de adsorción a partir de una muestra acuosa

Abstract

En el presente trabajo de investigación se estudió el equilibrio de adsorción del colorante ácido carmínico en solución acuosa usando como adsorbente al biopolímero quitosano en polvo. Para ello, se cuantificó el adsorbato mediante análisis fisicoquímicos, se caracterizó el adsorbente, antes y después de la adsorción, mediante la técnica Microscopía electrónica de Barrido (SEM), y el análisis elemental se estudió simultáneamente por Espectrofotometría de Energía de Dispersión de Rayos X (EDX). Luego, se evaluó el pH de solución para determinar la capacidad máxima de adsorción (qmáx) y se determinó la masa óptima de adsorbente; así como, las isotermas, la cinética e influencia de la presencia de sales en la adsorción. Se obtuvo que el pH óptimo fue de 4, con un qmáx 21,78 mg/g. De la misma manera, se determinó la masa óptima del adsorbente, la cual fue de 75 mg, alcanzando un porcentaje de adsorción de 94,02%, en una concentración inicial de 600 ppm. los resultados experimentales Para las isotermas de adsorción se correlacionaron con los modelos de las isotermas: Langmuir, Freundlich y Redlich-Peterson. La capacidad máxima de adsorción obtenida, a condiciones óptimas fue de 312,5 mg/g con un R2 de 0,9916. La adsorción fue muy favorable e intensa, mediante un mecanismo de adsorción mixto. Además, en un tiempo óptimo de 6 horas, este proceso se ajustó a los modelos cinéticos de pseudo primer y segundo orden, con R2 superior a 0,95. Posteriormente, se evaluó la influencia de la presencia de cada sal, Ca(NO3)2, NaCl y NaNO3, en la adsorción, y se determinó que es desfavorable para el proceso. En la aplicación, sobre una muestra de efluente de la producción industrial del colorante, de concentración inicial de 300 ppm de ácido carmínico; se alcanzó una eficiencia de 93,75 % y una capacidad de adsorción de 191,13 mg/g; bajo las condiciones óptimas de adsorción determinadas; lo cual confirmó la eficiencia del quitosano como adsorbente.