Revista Científica Ciencia y Tecnología Vol 24 No 41
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Evaluación de materiales oxídicos para la remoción de iones hierro y
cobre en aguas naturales
Evaluation of oxide materials for the removal of iron and copper ions
in natural waters
José G. Prato
1
jose.prato@unach.edu.ec
https://orcid.org/0000-0001-8381-404X
Luis Sagnay Yasaca
2
sagnayyasaca@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-5711-7870
Fernando Millán
3
millanacademico@gmail.com
https://orcid.org/0000-0001-6829-6168
Carla Silva Padilla
4
carla.silva@unach.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-2105-7263
Recibido: 11/10/2023; Aceptado: 13/12/2023
RESUMEN
La presencia natural de hierro y cobre en el agua es esencial para procesos ambientales, pero
su explotación minera excesiva causa concentraciones elevadas, amenazando los
ecosistemas debido a su capacidad de bioacumulación. El presente estudio se enfocó en
evaluar la eficacia de sustratos adsorbentes elaborados a partir de materiales oxídicos de
carga variable (SA, SCR, RV), para la remoción de hierro y cobre de soluciones acuosas. Los
lechos fueron evaluados de forma natural y desprotonados mediante la activación con
NaOH. Además, se examinó el equilibrio del proceso de adsorción de estos metales. Los
resultados revelaron que el material natural SCR exhibe una destacada capacidad para
retener tanto hierro (2.65 mg/100g) como cobre (17.89 mg/100g). Tras el tratamiento
alcalino, se observó un aumento significativo en la capacidad de adsorción de los materiales,
atribuida a la presencia de sesquióxidos en su estructura, siendo los materiales SCR (46.88
mg/100g, para hierro) y SA (38.24 mg/100g, para cobre) los más eficaces. Este aumento
1
PhD Contaminación Ambiental, Universidad Nacional Chimborazo, Ecuador
2
Ingeniero Ambiental, Universidad Nacional Chimborazo, Ecuador
3
PhD Química Aplicada, Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño, Venezuela
4
Master Hidrología y Gestión de los Recursos Hídricos, Universidad Nacional Chimborazo, Ecuador
Prato, Sagnay, Fernando, Silva.
Evaluación de materiales oxídicos para la remoción de iones hierro y cobre en aguas naturales
evidencia la versatilidad de estos sustratos de carga variable, en la remoción de iones
metálicos. Los modelos de equilibrio sugieren que la adsorción es principalmente química y
ocurre en una monocapa homogénea en la superficie del material. Esta investigación
muestra que los materiales oxídicos naturales y activados son eficientes en la remoción de
hierro y cobre, lo que es crucial para el tratamiento de aguas contaminadas por metales
pesados.
Palabras clave: Adsorción, Cobre, Hierro, Material Oxídico, Isotermas
ABSTRACT
The natural presence of iron and copper in water is essential for environmental processes,
but their excessive mining causes high concentrations, threatening ecosystems due to their
bioaccumulation capacity. The present study focused on evaluating the effectiveness of
adsorbent substrates made from oxidic materials of variable charge (SA, SCR, RV), for the
removal of iron and copper from aqueous solutions. The beds were naturally evaluated and
deprotonated by activation with NaOH. Furthermore, the equilibrium of the adsorption
process of these metals was examined. The results revealed that the natural SCR material
exhibits an outstanding capacity to retain both iron (2.65 mg/100g) and copper (17.89
mg/100g). After the alkaline treatment, a significant increase in the adsorption capacity of
the materials was observed, attributed to the presence of sesquioxides in their structure, the
materials being SCR (46.88 mg/100g, for iron) and SA (38.24 mg/100g, for copper) the most
effective. This increase shows the versatility of these variable charge substrates in the
removal of metal ions. Equilibrium models suggest that adsorption is primarily chemical and
occurs in a homogeneous monolayer on the surface of the material. This research shows
that natural and activated oxidic materials are efficient in removing iron and copper, which
is crucial for the treatment of water contaminated by heavy metals.
Keywords: Adsorption, Copper, Iron, Oxide Material, Isotherms.
Introducción
La presencia de metales pesados en el entorno natural es motivo de creciente preocupación
debido a su innegable toxicidad y su amenaza tanto para la vida humana como para el
equilibrio ecológico. Los iones metálicos, por su propia naturaleza, son intrínsecamente no
biodegradables, y su acumulación más allá de ciertos niveles puede resultar en
consecuencias perjudiciales (Al-Saydeh et al., 2017; Khan et al., 2021).
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En los últimos años, ha surgido un profundo interés en la investigación destinada a la
eliminación efectiva de iones de metales pesados, especialmente en aguas residuales y
vertidos industriales y mineros. Se han desarrollado diversas estrategias fisicoquímicas para
tratar aguas contaminadas, incluyendo neutralización, precipitación, intercambio iónico,
electrólisis, adsorción, procesos de membrana, entre otros (Al-Saydeh et al., 2017; Carbonel
Ramos, 2018; Millan et al., 2019; Prato et al., 2023; Renu et al., 2017). La elección del método
adecuado no solo depende de la concentración de metales pesados en las aguas
superficiales, sino también de consideraciones económicas.
La adsorción se destaca como un método efectivo y económicamente viable para la
eliminación de metales pesados. Entre los adsorbentes más estudiados se encuentran
zeolitas, carbón activado, arcillas, materiales oxídicos, diversos óxidos e hidróxidos,
polímeros, etc. (Al-Saydeh et al., 2017; Carbonel Ramos, 2018; Khan et al., 2021; Millán et
al., 2013).
Los materiales oxídicos se caracterizan por un alto contenido de hierro anfótero y aluminio,
así como óxidos de titanio y manganeso, con cargas superficiales variables dependientes del
pH, que pueden ser ajustadas y por lo tanto, estos materiales litológicos son versátiles para
preparar sustratos adsorbentes calcinados eficaces en la retención de sales disueltas en el
agua (Millan et al., 2019; Prato, Millán, Ríos, et al., 2022; Ugwu & Igbokwe, 2019; Xu et al.,
2016). Como consecuencia de esta propiedad particular, se han aplicado en ablandamiento
de agua (Prato, Millán, Ríos, et al., 2022), en procesos de adsorción aniónica (Abdelwaheb
et al., 2019; Prato, Millán, González, et al., 2022) y en la eliminación de iones metálicos
(Márquez et al., 2020; Millán et al., 2013; Novikova & Belchinskaya, 2016; Prato et al., 2023;
Renu et al., 2017; Ugwu & Igbokwe, 2019; Xu et al., 2009). El principal objetivo del presente
trabajo es evaluar la aplicabilidad de lechos de adsorción preparados con materiales oxídicos
de la geografía ecuatoriana como una alternativa para eliminar cobre y hierro del agua. Esta
técnica se considera favorable debido a la diversidad geológica del país y el potencial para
obtener resultados con alta eficiencia.
Metodología
Preparación de los lechos de adsorción
Prato, Sagnay, Fernando, Silva.
Evaluación de materiales oxídicos para la remoción de iones hierro y cobre en aguas naturales
Los materiales oxídicos se recolectaron manualmente con la ayuda de paletas y picos de
mano y conservadas en bolsas hasta su traslado al laboratorio, en tres diferentes minas
naturales, el material Santa Clara Roja (SCR) proviene de la Provincia de Pastaza, Cantón
Santa Clara (coordenadas UTM: 846701.10 E – 9855139.1 N), los materiales Santa Ana (SA)
y Santa Teresa (ST) se obtuvieron de la Provincia de Chimborazo, Cantón Guamote
(coordenadas UTM: 756875 E - 9785697 N y UTM: 755463 E - 9781900 N, respectivamente).
Una submuestra fue sometida a un proceso de trituración y tamizado para obtener
fracciones granulométricas de 150 y 75 μm, por medio de tamices marca Tyler (EE.UU).
La fracción tamizada se mezcló con agua destilada para obtener una pasta homogénea y
fácilmente moldeable., con la cual se prepararon tiras cilíndricas por extrusión, que se
cortaron manualmente en gránulos de aproximadamente 4 - 5 mm de longitud. Luego los
lechos húmedos se dejaron secar a temperatura ambiente durante 24 horas, y finalmente,
se calcinaron durante 4 horas a 800 °C en una mufla Thermolyne F30428C, marca Thermo
Scientific, para obtener lechos resistentes al agua.
Análisis fisicoquímico de los materiales oxídicos y de los lechos de adsorción
En la caracterización de los materiales oxídicos naturales se evaluó el pH y el Punto de Carga
Neta Cero (PCNC), además, se determinó la granulometría promedio de los medios de
adsorción. El pH se midió en una relación másica suelo: agua de 1:2.5 de acuerdo al estándar
francés AFNOR NF X-31-103 (Pansu & Gautheyrou, 2006), se pesaron 10 g de cada material
oxídico en vasos de precipitación de 100 mL y se añadieron 25 mL de agua destilada. La
mezcla se agitó durante 30 minutos y luego se midió el pH utilizando el equipo pH Seven
Compact siguiendo el método electrométrico 4500-H+ (B) (Rice et al., 2017).
La determinación del PCNC, se realizó por medio de titulación potenciométrica, sobre cada
material adsorbente según procedimiento descrito en la literatura (Marcano-Martinez &
McBride, 1989; Márquez et al., 2020), utilizando soluciones de HCl 0.01 N, NaOH 0.01 N, KCl
2 N y agua destilada. Para el estudio de la granulometría de los lechos se tomaron
aleatoriamente 50 gránulos de cada lecho de los tres materiales oxídicos y se midieron sus
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dimensiones (largo y ancho) utilizando un calibrador Vernier (Mitutoyo Absolute Digimatic),
luego se determinó el tamaño promedio y la desviación estándar.
Ensayos de adsorción
Los experimentos de adsorción se desarrollaron sistemas de lechos fijo empleando
columnas de vidrio de 3 cm de diámetro y 60 cm de longitud. La columna está equipada con
una llave de paso para controlar el flujo de salida y se colocó una malla de poliéster en la
base, para prevenir obstrucciones. Se introdujo el lecho en la columna hasta alcanzar una
altura de 20 cm. Las pruebas se realizaron empleando dos tipos de lechos: naturales, sin
ninguna modificación solamente lavados con agua destilada para eliminar el material suelto
y activados, es decir, lechos tratados con una solución de NaOH al 0.01 N hasta saturación y
lavados con agua destilada antes de su uso.
Para los ensayos experimentales se emplearon soluciones patrón de 10 mg/L de hierro y
cobre, preparadas a partir de FeSO₄*7H₂O y CuSO4*5H₂O respectivamente, reactivos grado
pro análisis. Durante los experimentos, se reguló el flujo entre 0.8 y 0.9 mL/s y se tomaron
muestras de 30 mL para su análisis a diferentes intervalos hasta alcanzar el equilibrio. La
concentración de iones de cobre y hierro retenidos por los lechos de adsorción se determinó
utilizando métodos de balance de masa. Esto implicó medir la concentración inicial y final
de cada muestra tomada durante la prueba de adsorción. Se aplicó el método colorimétrico
de Ortofenantrolina SM 3500-Fe B para el hierro (Rice et al., 2017), midiendo la absorbancia
a 510 nm con un espectrofotómetro HACH modelo DR/2010. La concentración de equilibrio
de Cu+2 se determinó mediante el sistema complejométrico. Titulación a pH 10 con una
solución estándar de EDTA 0.01 N y murexida como indicador metalocrómico.
Determinación de isotermas de adsorción
El estudio de las isotermas de adsorción es esencial para comprender la capacidad de
retención de un lecho y el tipo de interacción entre el adsorbato y la superficie de adsorción
(Al-Ghouti & Da’ana, 2020; Prato, Millán, González, et al., 2022). Se realizaron ensayos por
lotes en condiciones isotérmicas (18 ± 2 ºC), agregando a 40 mL de solución de
concentración inicial (Ci) de 10 mg/L del ion metálico a una serie de muestras de masas
Prato, Sagnay, Fernando, Silva.
Evaluación de materiales oxídicos para la remoción de iones hierro y cobre en aguas naturales
crecientes de sustratos calcinados activados (1, 2, 3, 4, 5, 7 y 10 g), las suspensiones se
agitaron periódicamente durante 24 horas y se determina la concentración de equilibrio
(Ceq). Se asumió que las diferencias entre la Ci y Ceq se debían a la adsorción.
Se emplearon los modelos matemáticos de las ecuaciones de Langmuir y Freundlich para
relacionar la cantidad de cobre y hierro adsorbido con la concentración restante del ion en
la solución. Estos modelos se evaluaron utilizando datos de equilibrio de adsorción, y se
seleccionó el modelo más adecuado mediante un ajuste lineal con los datos experimentales
y la evaluación del valor de R2 para determinar su factibilidad de ajuste a los resultados
experimentales.
La isoterma de Freundlich es un modelo empírico que supone un proceso de adsorción
caracterizado por una adsorción multicapa sobre superficies heterogéneas. El modelo se
describe mediante la ecuación 1 y la forma lineal mediante la ecuación 2 (Al-Ghouti &
Da’ana, 2020; Prato, Millán, Ríos, et al., 2022; Rahman et al., 2021).
(1)
(2)
En las ecuaciones (1) y (2), Ceq es la concentración de equilibrio de adsorbato en solución
después de la adsorción (mg/L), qe es la cantidad adsorbida por unidad de peso de
adsorbente (mg/g), KF es la constante de Freundlich relacionada con la capacidad de
adsorción y n es una constante relacionada con la homogeneidad energética de los sitios
activos de adsorción o la intensidad de adsorción.
El modelo de Langmuir describe un proceso con la formación de monocapas de adsorbato
en la superficie del adsorbente. La expresión matemática del modelo del modelo y su
linealización se describen en las ecuaciones (3) y (4) respectivamente (Al-Ghouti & Da’ana,
2020; Ayawei et al., 2017; Prato et al., 2023).
(3)
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(4)
donde qe es la cantidad adsorbida por unidad de peso de adsorbente (mg/g), Ceq es la
concentración de equilibrio de adsorbato en solución después de la adsorción (mg/mL), KL
es la constante de Langmuir (L/mg), y qm es la cantidad de adsorción correspondiente a la
cobertura monocapa (mg/g).
Resultados y discusión
Caracterización fisicoquímica de los materiales oxídicos y lechos de adsorción
La Tabla 1 muestra los resultados de la caracterización fisicoquímica de los materiales
oxídicos sin calcinar y de los medios de adsorción preparados con estos. Los materiales
presentan diferentes valores de pH, siendo ligeramente alcalino el material SA, ligeramente
ácido para la roca volcánica y fuertemente ácido el material SCR, esta discrepancia influye
sobre la capacidad de intercambio catiónico de los sustratos adsorbentes. Estudios sobre la
adsorción de iones metálicos disueltos en agua, han mostrado que cuando el pH es
extremadamente alcalino o ácido, se reduce la capacidad de retención del material oxídico
(Xu et al., 2016; Millán et al., 2019; Prato et al 2021).
1. Tabla 1: Caracterización de los materiales oxídicos y lechos de adsorción
Material Oxídico
pH
PCNC
Dimensiones de Lechos (mm)
Longitud
Diámetro
Roca Volcánica (RV)
6.48
4.56
6.30 ± 1.06
4.19 ± 0.77
Santa Ana (SA)
9.17
5.24
4.30 ± 0.58
2.44 ± 0.30
Santa Clara Roja (SCR)
4.84
4.45
4.44 ± 0.82
2.99 ± 0.51
Fuente: elaboración propia
Los valores de los PCNC obtenidos para los cuatro materiales estudiados son similares y
caen en la región ácida de la escala de pH. Debido a que el pH del material oxídico es mayor
Prato, Sagnay, Fernando, Silva.
Evaluación de materiales oxídicos para la remoción de iones hierro y cobre en aguas naturales
que el PCNC, la superficie de las partículas presenta una carga neta negativa por lo que la
adsorción catiónica es más probable en relación a la adsorción aniónica (Márquez et al.,
2020; Tan, 2005; Xu et al., 2009; Xu et al., 2016; Yang et al., 2017).
Los lechos preparados manualmente, presentaron granulometrías similares, por lo tanto,
los rendimientos en la remoción de los metales hierro y cobre, no están influenciados por la
diferencia de tamaño de los gránulos de adsorción, y dependen específicamente de las
características fisicoquímicas de cada material oxídico.
Ensayos de adsorción
A continuación se reportan los resultados de los experimentos de adsorción en lecho fijo
para la remoción de hierro y cobre del agua sintética, usando lechos naturales, y activados
químicamente con NaOH. En la Figura 1 se muestran las curvas de adsorción de iones hierro
en las columnas de sustrato natural calcinado, se observa que inicialmente se produce una
adsorción rápida, alcanzándose la mayor remoción de ion metálico alrededor de los 50 mL
percolados, siendo los materiales SCR y SA los que mayor capacidad de retención poseen,
logrando reducir la concentración de hierro desde 10 hasta 3 mg/L, para el caso del material
SCR, y hasta 5 mg/L lecho SA, luego a medida que avanzan las pruebas de adsorción, los
lechos se van saturado gradualmente, reduciendo la tasa de adsorción de iones metálicos.
Figura 1: Retención de iones hierro del agua sintética empleando lechos naturales
Fuente: Elaboración propia
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Al finalizar las pruebas de adsorción se obtuvo que el material SCR logra adsorber 2.65
mgFe+3/100 g de lecho, el material SA presenta una capacidad de retención similar siendo de
0.84 mgFe+3/100 g de lecho, mientras que el material RV adsorbe una menos cantidad iones
metálicos (0.41 mgFe+3/100 g lecho).
Los materiales oxídicos estudiados muestran una mejor afinidad natural para la retención
de los iones cobre que para el hierro como se observa en los resultados reportados en la
Figura 2, donde se ve que el material SCR tiene la mayor eficacia en la adsorción de iones
Cu+2, disminuyendo rápidamente la concentración del ion metálico de 10 mg/L hasta 3 mg/L
al inicio del proceso de tratamiento, posteriormente va perdiendo reduciendo la capacidad
de adsorción de manera progresiva hasta saturarse alrededor de los 9500 mL de agua
tratada, logrando adsorber 17.29 mgCu+2/100 g de lecho.
Figura 2: Retención de iones cobre del agua sintética empleando lechos naturales
Fuente: Elaboración propia
Las rocas RV inicialmente presenta el mismo rendimiento menor, pero su capacidad de
retención disminuye en menor nivel que el material oxídico SA, saturándose al cabo de 8000
mL de agua tratada, logrando adsorber 6.50 mgCu+2/100 g lecho. El material SA presenta la
menor la capacidad de adsorción, reteniendo hasta saturación 4.14 mgCu+2/100 g lecho.
Prato, Sagnay, Fernando, Silva.
Evaluación de materiales oxídicos para la remoción de iones hierro y cobre en aguas naturales
Estos resultados muestran que los materiales oxídicos retienen de forma natural los iones
hierro y cobre con diferentes niveles de eficacia. La discrepancia obtenida en los
rendimientos de los materiales oxídicos puede deberse principalmente, a las características
estructurales y de composición química, que permiten al material SCR generar una mejor
adsorción. Resultados similares han sido reportados en la disminución de iones disueltos en
el agua al usarse sustratos de carga variable, ricos en óxidos anfóteros, aumentando su
capacidad de adsorción con el contenido de elementos metálicos (Millan et al., 2019;
Novikova & Belchinskaya, 2016; Prato, Millán, González, et al., 2022; Xu et al., 2016).
La presencia de sesquióxidos en la superficie del material oxídico influyen en la cantidad de
sitios activos en los que se realiza la adsorción (Carbonel Ramos, 2018; González-Costa et
al., 2017; Millan et al., 2019; Ugwu & Igbokwe, 2019; Xu et al., 2016). La capacidad natural
de retención de los metales sobre los sustratos adsorbentes también depende de la carga
superficial, como se reportó en la Tabla 1, los tres materiales tienen PCNC ácidos por lo que
se favorece la adsorción catiónica (Guaya et al., 2015; Rahman et al., 2021; Xu et al., 2016).
Al comparar los resultados de las Figuras 1 y 2, se puede observar que los materiales oxídicos
adsorben mayor cantidad de iones Cu+2 que de iones Fe+3, esta diferencia puede deberse a
que el cobre presenta una mayor capacidad de formar enlaces covalentes que el hierro,
principalmente por el mecanismo de formación de complejo de esfera interna, que
dependen de la fuerza iónica del medio, como ha sido descrito en procesos de adsorción de
metales de transición sobre diversos tipos de materiales oxídicos (Gu et al., 2019; Novikova
& Belchinskaya, 2016; Ugwu & Igbokwe, 2019)
La capacidad de adsorción de estos lechos podría ser mejorada si se les realiza un
tratamiento químico de deprotonación, aumentando la densidad de cargas superficiales
negativas que puede incrementar la adsorción catiónica de los metales hierro y cobre (Chen
et al., 2021; Millan et al., 2019; Prato, Millán, Ríos, et al., 2022; Wang et al., 2009). En la
Figura 3 se observan los resultados de las pruebas de adsorción de los iones hierro al emplear
los lechos de los materiales activados, después de una reacción de deprotonación con
NaOH.
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Figura 3: Retención de iones hierro del agua sintética empleando lechos activados
Fuente: Elaboración propia
Los resultados de la Figura 3, muestran que el proceso de activación favorece la retención
de los iones Fe+3 sobre los materiales oxídicos, inicialmente remueven casi la totalidad del
hierro presente en el agua, posteriormente van reduciendo su capacidad de adsorción, los
materiales SCR y SA no llegan a saturarse al tratar un volumen de agua de 7000 mL. Una vez
finalizado el experimento el material SCR presenta la mayor eficacia removiendo 21.17
mgFe+3/100 g lecho, seguido del material SA con una adsorción de 16.71 mgFe+3/100 g lecho
y las rocas volcánicas RV con una retención de 1.34 mgFe+3/100 g lecho.
El proceso de activación también favorece la adsorción del cobre en los materiales oxídicos,
incrementándose las retenciones de iones metálicos hasta 66.48 mg Cu+2/100 g lecho en los
sustratos SA, 51.93 mg Cu+2/100 g lecho para el material SCR, y en con las RV se obtiene 4.55
mg Cu+2/100 g lecho (Figura 4).
Prato, Sagnay, Fernando, Silva.
Evaluación de materiales oxídicos para la remoción de iones hierro y cobre en aguas naturales
Figura 4: Retención de iones cobre del agua sintética empleando lechos activados
Fuente: Elaboración propia
La mejor eficiencia de adsorción de los metales con los sustratos activados está relacionada
con la generación de sitios activos, obtenidas durante las pruebas de desprotonación de los
lechos (Gu et al., 2019; Khatri et al., 2017; Márquez et al., 2020; Millan et al., 2019; Prato,
Millán, Ríos, et al., 2022; Ugwu & Igbokwe, 2019). La variación en la eficacia del proceso de
adsorción utilizando lechos activados puede deberse a la mineralogía de cada material
oxídico (Gu et al., 2019; Márquez et al., 2020; Prato et al., 2023; Renu et al., 2017; Xu et al.,
2009).
Isotermas de adsorción
La Tabla 2 muestra los parámetros de la linealización de los modelos matemáticos de las
isotermas de Freundlich y Langmuir para retención de iones hierro. Los ajustes lineales en
todos los casos son valores aceptables que muestran un buen ajuste con los datos
experimentales, aunque la isoterma de Langmuir permite predecir las concentraciones
adsorbidas con mayor exactitud para materiales oxídicos estudiados, lo que indica la
adsorción específica de los iones hierro por la formación de monocapas de adsorbato en la
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superficie de los adsorbentes (Ayawei et al., 2017; Guaya et al., 2015; López-Luna et al.,
2019; Seliem & Komarneni, 2016). Resultados similares han sido reportados en la adsorción
de iones hierro sobre diferentes tipos de arcillas y zeolitas, donde se reporta un mejor ajuste
de la isoterma de Langmuir (Bhattacharyya & Gupta, 2006; Seliem & Komarneni, 2016).
Tabla 2: Parámetros de las isotermas de adsorción del Fe+3 en los lechos activados
Isoterma
Parámetros
Materiales oxídicos
SA
SCR
RV
Langmuir
KL (L/mg)
0.047
0.045
0.008
qm (mg/g)
0.104
0.113
0.00018
R2
0.908
0.937
0.920
Freundlich
KF (mg/g)/(mg/L)n
0.021
0.031
0.00012
1/n
3.335
1.538
1.057
R2
0.865
0.893
0.862
En la adsorción de los iones cobre sobre los materiales oxídicos activados se obtiene que los
dos modelos de isotermas evaluados podrían ser empleados para predecir las
concentraciones adsorbidas con cierta precisión. En general, los valores de R2 para el modelo
de Langmuir presentan un mejor ajuste a los datos experimentales (Tabla 3).
Tabla 3: Parámetros de las isotermas de adsorción del Cu+2 en los lechos activados
Isoterma
Parámetros
Materiales oxídicos
SA
SCR
RV
Langmuir
KL (L/mg)
0.133
0.126
0.011
qm (mg/g)
0.248
0.233
0.006
Prato, Sagnay, Fernando, Silva.
Evaluación de materiales oxídicos para la remoción de iones hierro y cobre en aguas naturales
R2
0.981
0.974
0.961
Freundlich
KF (mg/g)/(mg/L)n
0.022
0.037
0.009
1/n
2.304
1.725
1.105
R2
0.905
0.931
0.942
El modelo de Langmuir permite predecir la formación de una monocapa saturada de iones
de cobre en la superficie limitada probablemente a través de una esfera interior complejo
(Gu et al., 2019; Jiang et al., 2010). Además, los sustratos activados tienen una mejor
capacidad de adsorción debido a la mayor densidad de carga negativa creada por la reacción
de desprotonación mediante tratamiento alcalino como se evidencia en los valores de las
constantes de adsorción (Chen et al., 2021; Millán et al., 2013; Prato et al., 2023).
Conclusiones
La retención de iones hierro y cobre sobre los materiales oxídicos está relacionada con las
características fisicoquímicas de los sustratos, comprobándose un incremento en la
adsorción iónica al generarse cargas superficiales por reacciones de desprotonación al ser
tratados en medio alcalino.
Las adsorciones de los iones metálicos sobre los diferentes sustratos se ajustan mejor al
modelo de la isoterma Langmuir, lo que sugiere un proceso de retención en monocapa y de
quimisorción.
El uso de materiales oxídicos de carga variable como medios de adsorción es una alternativa
sostenible para la remoción de iones hierro y cobre del agua, por ser de fácil preparación y
aplicación, siendo apropiados para la depuración de aguas residuales con metales pesados.
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Referencias bibliográficas
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