Estudio de la efectividad del biosorbente de cáscara de tuna ( Opuntia ficus-indica) en la biosorción (isoterma de equilibrio y cinética) de As (V), Pb (II) y Cd (II) en una columna de lecho fijo

• Autor: Melendez Mier, Juana Judith
• Formato: tesis de maestría
• Fecha de Publicación: 2024
• Institución: Universidad Nacional de San Agustín
• Repositorio: UNSA-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.unsa.edu.pe:20.500.12773/22284
• Enlace del recurso: https://hdl.handle.net/20.500.12773/22284
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Biosorción; isotermas de adsorción; cinética de adsorción; adsorción; metales pesados; lecho fijo; sistema Bach; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.08.01

En la presente investigación se evaluó la biosorción de metales pesados que en el Perú se consideran como contaminantes de fuentes naturales como es el Cadmio, Plomo y Arsénico, considerando que la mayoría de estos metales no se pueden degradar y se pueden bioacumular en la cadena alimentaria. En la actualidad se requiere del uso de tecnologías sostenibles, motivo por el cual se decidió aplicar la biosorción con material agroindustrial como es la Cáscara de Tuna (Opuntia ficus- indica) que se encuentra disponible como residuo orgánico de desecho en la localidad de Moquegua. Se realizo la obtención del biosorbente pretratado de cáscara de tuna (opuntia ficusindica) de tamaño 75 μm, 150 μm y 300 μm mediante procesos físicos de selección, lavado, secado, molienda y tamizado, obteniéndose de tamaño 75 μm (0.252 Kg), 150 μm (0.352 Kg) y de 300 μm (0.404 kg) con un total de 1.01 Kg de biosorbente obtenido a partir de 15.05 kg de cascara de tuna seleccionada, luego el pre tratamiento químico con solución de NaOH y reticulación con CaCl2. La caracterización físico química del biosorbente antes del pre tratamiento por cada tamaño (75 μm, 150 μm y 300 μm) presentando un rango de humedad de 5.74 % a 6.77 %, Cenizas en un rango de 11.70% a 16.88%, peso equivalente de 3.25 a 4.47 x103 mg/meq, acidez libre de 0.22 a 0.31 Meq. Carboxilos libres/g y 1.29 a 2.41 % de Metoxilo. La caracterización físico química del biosorbente después pretratamiento químico y la reticulación presento un rango de humedad de 4.44 % a 5.72 %, pH de 6 a 6.37, Cenizas de 12.28% a 22.88%, un peso equivalente de 60.66 a 200 x 103 mg/meq, con acidez libre de 0.01 a 0.02 Meq. Carboxilicos libres /g y con un rango de 1.26% a 2.31% de metoxilo. La biosorción se realizó con soluciones sintéticas de metales pesados de Cadmio (II), Plomo (II) y Arsénico (V) con contracción de 50 mg/L a través de un sistema de lecho fijo. Se realizo ensayos de biosorción bach para determinar el pH (4.0, 6.0, 6.5, 6.2, 8.0 y 8.5), tamaño de partícula (75 μm, 150 μm y 300 μm) y con dosis de (5g/L, 10g/L, 15g/L) para determinar los parámetros óptimos para la biosorción por método de lecho fijo. Se determino las isotermas de equilibrio y la cinética de adsorción a través de sistema bach a pH 4.0, dosis 15 g/L, tamaño de partícula de 300 μm y 50 mg/L de Pb (II), Cd (II) y As (V), la isoterma de Freundlinch y la cinética de pseudo primer orden representa mejor a la biosorción de As (V), la isoterma de Langmuir y la cinética de pseudo segundo orden representa mejor la biosorción de Cd (II) y Pb (II). La biosorción de As (V), Cd (II) y Pb (II) con biosorbente de cáscara de tuna (opuntia ficus-indica) pretratado en lecho fijo a pH 4.0, dosis 15 g/L, tamaño de partícula 300 μm y con sorbato de 50 mg/L, ha logrado remover 34.19 % de As (V), 99.98% de Cd (II) y 99.88% de Pb (II). Los datos experimentales de biosorción en lecho fijo fueron modelados para una máxima capacidad de adsorción, presentando el mejor ajuste a los datos experimentales el Modelo de Thomas para Cd (II) con R2 = 0.971 y Pb (II) con R2 = 0.974 y para As (V) los Modelos de Thomas y de Yoon-Nelson representan de la misma forma los datos experimentales con el mismo valor de correlación R2 = 0.705.