Remoción de plomo presente en soluciones acuosas utilizando biocarbón producido a base de coronta de maíz
DOI:
https://doi.org/10.17268/manglar.2021.005Resumen
Se produjo biocarbón a partir de residuos de coronta de maíz (Zea mays) para remover plomo de soluciones acuosas. La carbonización del residuo se realizó a 600 °C por 2 h a 1 atmosfera de nitrógeno controlada. Se realizaron análisis texturales, morfológicos y estructurales para caracterizar el material. De los datos de la isoterma de adsorción de N2, el material mostró una estructura microporosa de 144,13 m2/g de área superficial. Se realizaron experimentos de adsorción de Pb2+ en equilibrio y cinética, donde los datos de equilibrio se ajustan mejor al modelo de Dubinin-Radushkevich (R2 ≥ 0,990) con capacidad de adsorción máxima de 12,16 mg/g con. Asimismo, para los datos de cinética, el modelo con mejor ajuste fue el de Elovich (R2 ≥ 0,994). Sin embargo, la cinética de adsorción también se ajustó a los modelos de Pseudo-Primer orden (R2 ≥ 0,990) y Pseudo- Segundo orden (R2 ≥ 0,992), con valores de adsorción de 10,54 mg/g y 15,59 mg/g respectivamente. El análisis de la espectrometría de energía dispersiva (EDS), después de las pruebas de adsorción detectaron la presencia de Pb2+ en la estructura del biocarbón. La coronta de maíz tiene un potencial uso para la producción de biocarbón y la remoción de Pb2+, demostrando ser eficiente.
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Acharya, J., Sahu, J. N., Mohanty, C. R., & Meikap, B. C. (2009). Removal of lead(II) from wastewater by activated carbon developed from Tamarind wood by zinc chloride activation. Chemical Engineering Journal, 149(1), 249-262.
Agrafioti, E., Kalderis, D., & Diamadopoulos, E. (2014). Arsenic and chromium removal from water using biochars derived from rice husk, organic solid wastes and sewage sludge. Journal of Environmental Management, 133, 309-314.
Aydın, H., Bulut, Y., & Yerlikaya, Ç. (2008). Removal of copper (II) from aqueous solution by adsorption onto low-cost adsorbents. Journal of Environmental Management, 87(1), 37-45.
Azargohar, R., Nanda, S., Kozinski, J. A., Dalai, A. K., & Sutarto, R. (2014). Effects of temperature on the physicochemical characteristics of fast pyrolysis bio-chars derived from Canadian waste biomass. Fuel, 125, 90-100.
Cardoen, D., Joshi, P., Diels, L., Sarma, P. M., & Pant, D. (2015). Agriculture biomass in India: Part 2. Post-harvest losses, cost and environmental impacts. Resources, Conservation and Recycling, 101, 143-153.
Carolin, C. F., Kumar, P. S., Saravanan, A., Joshiba, G. J., & Naushad, M. (2017). Efficient techniques for the removal of toxic heavy metals from aquatic environment: A review. Journal of Environmental Chemical Engineering, 5(3), 2782-2799.
Cruz, G. J. F., Mondal, D., Rimaycuna, J., Soukup, K., Gómez, M. M., Solis, J. L., & Lang, J. (2020). Agrowaste derived biochars impregnated with ZnO for removal of arsenic and lead in water. Journal of Environmental Chemical Engineering, 8(3), 103800.
Cruz, J. F., Valdiviezo, G., Carrión, L., Rimaycuna, J., Ainassaari, K., Gómez, M. M., Solís, J. L., Keiski, R. L., & Cruz, G. J. F. (2019). Production and characterization of activated carbon based on coffee husk residue for phosphate removal in aqueous solutions. Journal of Physics: Conference Series, 1173, 012007.
Cui, X., Fang, S., Yao, Y., Li, T., Ni, Q., Yang, X., & He, Z. (2016). Potential mechanisms of cadmium removal from aqueous solution by Canna indica derived biochar. Science of The Total Environment, 562, 517-525.
Febrianto, J., Kosasih, A. N., Sunarso, J., Ju, Y.-H., Indraswati, N., & Ismadji, S. (2009). Equilibrium and kinetic studies in adsorption of heavy metals using biosorbent: A summary of recent studies. Journal of Hazardous Materials, 162(2), 616-645.
Gopinath, K. P., Vo, D.-V. N., Gnana Prakash, D., Adithya Joseph, A., Viswanathan, S., & Arun, J. (2020). Environmental applications of carbon-based materials: a review. Environmental Chemistry Letters.
Guerrero, D., & Mera, A. (2018). Resultados del segundo monitoreo participativo de la calidad de agua superficial de las Cuencas del Rio Tumbes y Zarumilla (Informe Tecnico).
Henao-Toro, H., Melo-Moreno, A. M., Chica, E. L., Pérez, J. F., & Rubio-Clemente, A. (2020). Aplicación del biocarbón como tecnología alternativa a los sistemas convencionales de tratamiento de aguas contaminadas. INVESTIGACIÓN FORMATIVA EN INGENIERÍA, Cuarta Edición, 31-43. (Medellín – Antioquia 2020)
Herrera, E. L., Feijoo, C. Y., Alfaro, R., Solís, J. L., Gómez, M. M., Keiski, R. L., & Cruz, G. J. F. (2018). Producción de biocarbón a partir de biomasa residual y su uso en la germinación y crecimiento en vivero de Capparis scabrida (Sapote). Scientia Agropecuaria, 9, 569-577.
Lavado Meza, C., Sun Kou, M. d. R., & Recuay Arana, N. (2012). Remoción de cromo (VI) empleando carbones preparados por activación química a partir de las astillas de eucalipto Revista de la Sociedad Química del Perú 78, 14-26.
Lehmann, J., & Joseph, S. (2015). Biochar for environmental management: science, technology and implementation.
Li, Y., Ruan, G., Jalilov, A. S., Tarkunde, Y. R., Fei, H., & Tour, J. M. (2016). Biochar as a renewable source for high-performance CO2 sorbent. Carbon, 107, 344-351.
Lopez-Ramon, M. V., Stoeckli, F., Moreno-Castilla, C., & Carrasco-Marin, F. (1999). On the characterization of acidic and basic surface sites on carbons by various techniques. Carbon, 37(8), 1215-1221.
Mahdi, Z., El Hanandeh, A., & Yu, Q. J. (2019). Preparation, characterization and application of surface modified biochar from date seed for improved lead, copper, and nickel removal from aqueous solutions. Journal of Environmental Chemical Engineering, 7(5), 103379.
Mathubala, G., Devi, R. K., & Ramar, P. (2015). Biosorption of Thymol Blue from industrial wastewater using activated biocarbon from Cynodon dactylon plant leaves. International Journal of ChemTech Research, 7(7), 2894-2901.
Mera, A., & Guerrero, D. A. (2019). ctualización de Identificación de Fuentes de Contaminantes en la Cuenca Piloto Tumbes-Perú (Informe Tecnico).
Muñiz, G., Fierro, V., Celzard, A., Furdin, G., Gonzalez-Sánchez, G., & Ballinas, M. L. (2009). Synthesis, characterization and performance in arsenic removal of iron-doped activated carbons prepared by impregnation with Fe(III) and Fe(II). Journal of Hazardous Materials, 165(1), 893-902.
Novotny, E. H., Maia, C. M. B. d. F., Carvalho, M. T. d. M., & Madari, B. E. (2015). Biochar: pyrogenic carbon for agricultural use-a critical review. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 39(2), 321-344.
Pirilä, M., Cruz, G. J. F., Ainassaari, K., Gomez, M. M., Matějová, L., & Keiski, R. L. (2017). Adsorption of As(V), Cd(II) and Pb(II), in Multicomponent Aqueous Systems using Activated Carbons. Water Environment Research, 89(9), 846-855.
Puño, N. (2018). Plan de manejo ambiental del recurso hídrico de la cuenca del rio Puyango Tumbes. Revista Manglar, 13(2), 53-61.
Qin, C., Wang, H., Yuan, X., Xiong, T., Zhang, J., & Zhang, J. (2020). Understanding structure-performance correlation of biochar materials in environmental remediation and electrochemical devices. Chemical Engineering Journal, 382, 122977.
Rakotondrabe, F., Ndam Ngoupayou, J. R., Mfonka, Z., Rasolomanana, E. H., Nyangono Abolo, A. J., & Ako Ako, A. (2018). Water quality assessment in the Bétaré-Oya gold mining area (East-Cameroon): Multivariate Statistical Analysis approach. Science of The Total Environment, 610-611, 831-844.
Rebolledo, A. E., López, G. P., Moreno, C. H., Collado, J. L., Alves, J. C., Pacheco, E. V., & Barra, J. D. E. (2016). Biocarbón (biochar) I: Naturaleza, historia, fabricación y uso en el suelo. Revista terra latinoamericana, 34(3), 367-382.
Romero, J. R. (2017). Eficiencia en la Inmovilización de Plomo en el Suelo Mediante la Aplicación de Cantidades de Biocarbón en el Distrito San Mateo, Lima Universidad Cesar Vallejo].
Sher, F., Iqbal, S. Z., Liu, H., Imran, M., & Snape, C. E. (2020). Thermal and kinetic analysis of diverse biomass fuels under different reaction environment: A way forward to renewable energy sources. Energy Conversion and Management, 203, 112266.
Singanan, M., & Peters, E. (2013). Removal of toxic heavy metals from synthetic wastewater using a novel biocarbon technology. Journal of Environmental Chemical Engineering, 1(4), 884-890.
Sizmur, T., Fresno, T., Akgül, G., Frost, H., & Moreno-Jiménez, E. (2017). Biochar modification to enhance sorption of inorganics from water. Bioresource Technology, 246, 34-47.
Tan, X., Liu, Y., Zeng, G., Wang, X., Hu, X., Gu, Y., & Yang, Z. (2015). Application of biochar for the removal of pollutants from aqueous solutions. Chemosphere, 125, 70-85.
Torres, L. G., & Zamudio, A. M. (2018). Evaluación de adsorción de Pb (II) en biocarbones obtenidos a partir de cuesco de la palma de aceite y su aplicación para remediación de aguas contaminadas Universidad de Bogota Jorge Tadeo Lozano].
Trakal, L., Vítková, M., Hudcová, B., Beesley, L., & Komárek, M. (2019). Chapter 7 - Biochar and Its Composites for Metal(loid) Removal From Aqueous Solutions. In Y. S. Ok, D. C. W. Tsang, N. Bolan, & J. M. Novak (Eds.), Biochar from Biomass and Waste (pp. 113-141). Elsevier.
Tran, H. N., You, S.-J., Hosseini-Bandegharaei, A., & Chao, H.-P. (2017). Mistakes and inconsistencies regarding adsorption of contaminants from aqueous solutions: A critical review. Water Research, 120, 88-116.
Vyavahare, G., Jadhav, P., Jadhav, J., Patil, R., Aware, C., Patil, D., Gophane, A., Yang, Y.-H., & Gurav, R. (2019). Strategies for crystal violet dye sorption on biochar derived from mango leaves and evaluation of residual dye toxicity. Journal of Cleaner Production, 207, 296-305.
Xiao, P.-W., Meng, Q., Zhao, L., Li, J.-J., Wei, Z., & Han, B.-H. (2017). Biomass-derived flexible porous carbon materials and their applications in supercapacitor and gas adsorption. Materials & Design, 129, 164-172.
Yang, X., Wan, Y., Zheng, Y., He, F., Yu, Z., Huang, J., Wang, H., Ok, Y. S., Jiang, Y., & Gao, B. (2019). Surface functional groups of carbon-based adsorbents and their roles in the removal of heavy metals from aqueous solutions: A critical review. Chemical Engineering Journal, 366, 608-621.
Yao, D., Hu, Q., Wang, D., Yang, H., Wu, C., Wang, X., & Chen, H. (2016). Hydrogen production from biomass gasification using biochar as a catalyst/support. Bioresource Technology, 216, 159-164.
Zhang, A., Li, X., Xing, J., & Xu, G. (2020). Adsorption of potentially toxic elements in water by modified biochar: A review. Journal of Environmental Chemical Engineering, 8(4), 104196.
Zhang, H., Yu, F., Kang, W., & Shen, Q. (2015). Encapsulating selenium into macro-/micro-porous biochar-based framework for high-performance lithium-selenium batteries. Carbon, 95, 354-363.
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