Efecto del ph y temperatura en los parámetros Termodinámicos e isotermas de adsorción de metales pesados en medios acuosos a través de arcilla activada - Pastor Mina, Sofía (2024)
Los metales pesados disueltos en ambientes acuáticos son nocivos para los seres vivos que habitan en esos ecosistemas. Su eliminación representa un desafío, por lo que se plantean diferentes materiales adsorbentes, como la arcilla. El estudio de su comportamiento durante los procesos de adsorción puede realizarse mediante los parámetros termodinámicos e isotermas de adsorción. Por ello, el trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto pH y temperatura en los parámetros termodinámicos e isotermas de adsorción de metales pesados como Pb2+ y As5+ en medios acuosos a través de arcilla activada. Para lo cual, previamente la arcilla fue activada mediante sonicación y con NaCl a 1 M y se realizó la caracterización mediante tamaño de partícula, punto de carga cero (PCC), potencial zeta (ζ), capacidad de intercambio catiónico (CIC), análisis de difracción de rayos X (DRX), análisis de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y análisis termogravimétrico (TGA). Se realizó pruebas de adsorción en agua residual simulada a pH 4 y 5 y temperaturas de 20, 26 y 32 °C. El diseño fue experimental y el diseño muestral fue la factorial de 2x3 y se evaluaron los efectos a través de superficie de respuesta, diagrama de Pareto y ANOVA al 5% de significancia. Los resultados reportaron tamaño de partícula de 432.88 nm y 187.38 nm, PCC de 7.10, potencial ζ con buena estabilidad en rango de pH 4 a 12, CIC de 41.794 meq/100g, el análisis DRX evidenció presencia de illita, cuarzo y calcita. El análisis FTIR presentó grupos hidroxilo (-OH) del complejo de silicatos y aluminatos, el análisis TGA mantuvo una estabilidad térmica a partir de 700 °C. En los parámetros termodinámicos, se observó valores ΔG° negativos que indican proceso de adsorción espontaneo, los valores ΔH° indican proceso endotérmico y exotérmico, del mismo modo ΔS° reporto desorden en la interfaz sólido-líquido. Los datos de adsorción fueron ajustados a las isotermas de Langmuir y Freundlich, la adsorción de Pb2+ mostró mejor ajuste al modelo de Freundlich (R2 > 0.99), mientras que As5+ con mínima ventaja al modelo de Laungmuir (R2 > 0.98). La arcilla es un material adsorbente eficiente en la adsorción de metales pesados y presenta proceso espontáneo de adsorción.