“Efecto del PH y temperatura en las isotermas y parámetros termodinámicos de adsorción de PB y as mediante nanocristales de celulosa de residuos de maíz (zea mays l.)” - quispe guizado, ayde (2024)
Los metales pesados en el agua representan un peligro para la salud humana y en el equilibrio del ecosistema por su baja biodegradabilidad y por su propiedad de biomagnificación, la bioadsorción es un método eficaz para eliminar los metales pesados. La presente investigación tiene como objetivo evaluar el efecto del pH y temperatura en las isotermas y parámetros termodinámicos de adsorción de Pb2+ y As5+ en solución acuosa mediante nanocristales de celulosa de residuos de maíz (Zea mays L.). Se realizó la caracterización de la muestra mediante el punto de carga cero (PCC), tamaño de partícula, potencial zeta (ζ), microscopia electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (DRX), el análisis de sus grupos funcionales mediante la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y análisis termogravimétrico (TGA). Se realizó pruebas del efecto de pH a 4, 5 y 20, 26 y 32 °C en los sistemas de adsorción, a diferentes concentraciones de metales, para ello se empleó el diseño factorial de 2x3, con 20 mg de adsorbente por tratamiento con tiempo de agitación de 90 min a 60 rpm, y se analizaron los efectos a través de la superficie de respuesta y diagrama de Pareto al 5 % de significancia, y se calculó el ajuste con el coeficiente de ajuste (R2), análisis chi-cuadrado (ꭕ2) y error relativo medio (ARE). Los resultados reportaron que los nanocristales de celulosa (NCC) tienen pHpcc 7.07, estabilidad de -15 mV, tamaño de partícula de 677.6 nm, grupos funcionales hidroxilo, carboxilo, carbonilo y aminas aromáticas, cristalinidad del 62.86 % y temperatura de degradación de 250 °C. Los datos experimentales presentaron buen ajuste a los modelos de Langmuir y Freundlich (R2 > 0.967). Se obtuvo capacidad máxima de adsorción (qmax) de 0.510 mmol/g para Pb²⁺ y 0.497 mmol/g para As⁵⁺, evidenciando interacción significativa entre pH y temperatura en las isotermas de adsorción. En los parámetros termodinámicos, la energía libre de Gibbs (∆G°) reportó la adsorción espontanea, los valores de la Entalpia (∆H°) indicaron la naturaleza endotérmica y exotérmica, del mismo modo la Entropía (∆S°) reportó el incremento y la reducción en la aleatoriedad de la adsorción. Los NCC presentan alta capacidad de adsorción de metales en sistemas acuosos, con adsorción espontánea y termodinámicamente favorable.