Adsorción del colorante azul directo 2 sobre borra de café en una columna de lecho fijo a escala de laboratorio

Adsorption of direct blue 2 dyes over a coffee grounds in a fixed-bed column at laboratory scale

Contenido principal del artículo

Grey Cecilia Castellar-Ortega
María Mercedes Cely-Bautista
Beatriz María Cardozo-Arrieta
Edgardo Ramón Angulo-Mercado

Resumen

La contaminación del agua con colorantes sintéticos, resultado de las actividades industriales, es un problema latente en la sociedad. Su presencia, aun en concentraciones muy bajas, influye drásticamente en los procesos de fotosíntesis, porque impide la penetración de la luz, afectando la vida acuática e, incluso, la salud humana. La adsorción con carbón activado es una de las técnicas más empleadas para remover el color de los efluentes, pero sus altos costos han dirigido la atención de los investigadores hacia el estudio de materiales adsorbentes provenientes, principalmente, de la agroindustria. Este artículo presenta un estudio sobre la remoción del colorante azul directo 2 en disolución acuosa sobre borra de café sin tratar y modificada a 30±1°C, en una columna empacada. Se realizó la caracterización fisicoquímica de los adsorbentes, que incluye la evaluación de las propiedades de textura, mediante isotermas de adsorción, con N2 a 77K, la identificación y cuantificación de grupos funcionales orgánicos, con FTIR y el método de Boemh. El estudio en columna evaluó el efecto de la altura del lecho del adsorbente (Z = 3 y 6cm), el flujo volumétrico (Qv= 2 y 4cm3min-1) y la concentración inicial (Co = 8 y 14mgdm-3), sobre el tiempo de ruptura y la capacidad de adsorción. Los datos experimentales de las curvas de ruptura se ajustaron al modelo BDST (Bed Depth Service Time). Los resultados muestran que el rendimiento de la columna mejora con el incremento de Z y la disminución de Qv y Co, siendo la concentración inicial, el factor con mayor significancia.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Detalles del artículo

Referencias (VER)

ADEGOKE,K.A.; BELLO, O.S. 2015. Dye sequestration using agricultural wastes as adsorbents.Water Resources and Industry 12:8-24

ALBIS, A.; MARTÍNEZ, J.; SANTIAGO, P. 2017. Remoción de zinc (II) de soluciones acuosas usando cáscara de yuca (Manihot esculenta): experimentos en columna. Prospectiva. (Colombia). 15(1):16-28.

BOEHM, H.P. 1966. Chemical identification of surface groups. Adv. Catal. (United States). 16:179-274.

BOHART, G.; ADAMS, E. 1920. Some aspects of the behavior of charcoal with respect to chlorine. J. Am. Chem. Soc. (United States). 42:523-544.

CASTELLAR, G.; ANGULO, E.; ZAMBRANO, A.; CHARRIS, D. 2013. Equilibrio de adsorción del colorante azul de metileno sobre carbón activado. Rev. U.D.C.A Act. & Div. Cient. (Colombia). 16(1):263-271.

COLPAS, F.; TARÓN, A.; FONG, W. 2015. Analisis del desarrollo textural de carbones activados preparados a partir de zuro de maíz. Temas Agrarios. (Colombia). 20(1):103-112.

DEVI, R.; SING, V.; KUMAR, A. 2008. COD and BOD reduction from coffee processing wastewater using avocado peel carbon. Bioresour. Technol. 99:1853-1860.

DIAS, S.; BISINELLA, F.; NIVALDO, A.; ESPINOZA-QUIÑONES, F.; MARIN, P.; DIMITROV, A.; BORBA, C. 2017. Kinetic, equilibrium and thermodynamic phenomenological modeling of reactive dye adsorption onto polymeric Adsorbent. Chem. Eng. J. (Netherlands). 307:466-475.

EL MESSAOUDI, N.; EL KHOMRI, M.; DBIK, A.; BENTAHAR, S.; LACHERAI, A.; BAKIZ, B. 2016. Biosorption of Congo red in a fixed-bed column from aqueous solution using jujube shell: Experimental and mathematical modeling. J. Environ. Chem. Eng. (United Kingdom). 4(4):3848-3855.

ELSHERBINY, A. 2013. Adsorption kinetics and mechanism of acid dye onto montmorillonite from aqueous solutions: stopped-flow measurements. Appl. Clay Sci. (Netherlands). 83-84:56-62.

FERNÁNDEZ, M.E.; NUNELL, G.V.; BONELLI P.R.; CUKIERMAN, A.L. 2014. Activated carbon developed from orange peels: Batch and dynamic competitive adsorption of basic dyes. Ind. Crops Prod. (Netherlands). 62:437-445.

GUTIÉRREZ, A. 2002. Café, antioxidantes y protección a la salud. Medisan. (Cuba). 6(4):72-81.

R. HUTCHINS. 1973. New method simplifies design of activated carbon systems. Am. J. Chem. Eng. (United States). 80:133-138.

JUNG, K.; CHOI, B.; HWANG, M.; JEONG, T.; AHN, K. 2016. Fabrication of granular activated carbons derived from spent coffee grounds by entrapment in calcium alginate beads for adsorption of acid orange 7 and methylene blue. Bioresour. Technol. 219:185-195.

KYZAS, G.Z.; LAZARIDIS, N.K.; MITROPOULOS, A. 2012. Removal of dyes from aqueous solutions with untreated coffee residues as potential low-cost adsorbents: Equilibrium, reuse and thermodynamic approach. Chem. Eng. J. 189-190:148-159.

LAFI, R.; HAFIANE, A. 2016. Removal of methyl orange (MO) from aqueous solution using cationic surfactants modified coffee waste (MCWs). J. Taiwan Inst. Chem. Eng. (United Kingdom). 58:424-433.

MA, X.; OUYANG, F. 2013. Adsorption properties of biomass-based activated carbon prepared with spent coffee grounds and pomelo skin by phosphoric acid activation. Appl. Surf. Sci. 268:566-570.

MYGLOVETS, M.; PODDUBNAYA, O.; SEVASTYANOVA, O.; LINDSTRO M.; GAWDZIK, B.; SOBIESIAK, M.; TSYBA, M.; SAPSAY, V.; KLYMCHUK, D.; PUZIY, A. 2014. Preparation of carbon adsorbents from lignosulfonate by phosphoric acid activation for the adsorption of metal ions. Carbon. (United Kingdom). 80:771-783.

MOHAMMED, N.; GRISHKEWICH, N.; AMBROSE, H.; BERRY, R.; CHIU, K. 2016. Continuous flow adsorption of methylene blue by cellulosenanocrystal-alginate hydrogel beads in fixed bed columns. Carbohydr Polym. (United Kingdom). 136:1194-1202.

NAZARI, G.; ABOLGHASEMI, H.; ESMAIELI, M.; SADEGHI POUYA, E. 2016. Aqueous phase adsorption of cephalexin by walnut shell-based activated carbon: A fixed-bed column study. Appl. Surf. Sci. 375:144-153.

NUNELL, G.V.; FERNÁNDEZ, M.E.; BONELLI, P.R.; CUKIERMAN, A.L. 2012. Conversion of biomass from an invasive species into activated carbons for removal of nitrate from wastewater. Biomass Bioenerg. (United Kingdom). 44:87-95.

PACHATHU, A.; PONNUSAMY, K.; VENKAT, S.K. 2016. Packed bed column studies on the removal of emulsified oil from water using raw and modified bagasse and corn husk. J. Mol. Liq. (Netherlands). 223:256-1263.

PUERTA, G.I. 2011. Composición química de una taza de café. Avances Técnicos. (Colombia). 414:1-12.

TALAT, M.; MOHAN, S.; DIXITA, V.; KUMAR D.; HADI, S.; NATH O. 2018. Effective removal of fluoride from water by coconut husk activated carbon in fixed bed column: Experimental and breakthrough curves analysis. Groundwater Sustainable Developm. (Netherlands). 7:48-55.

SALEH, T.; AL-ABSI, A. 2017. Kinetics, isotherms and thermodynamic evaluation of amine functionalized magnetic carbon for methyl red removal from aqueous solutions. J. Mol. Liq. 248: 577-585.

TEHRANI, N.; AZNAR, J.; KIROS, Y. 2015. Coffee extract residue for production of ethanol and activated carbons. J. Clean. Prod. (Netherlands). 91:64-70.

SHANMUGAM, D.; ALAGAPPAN, M.; RAJAN, R.K. 2016. Bench-scale packed bed sorption of Cibacron blue F3GA using lucrative algal biomass. AEJ. (Egypt). 55(3):2995-3003.

URRIBARRÍ, A.; ZABALA, A.; SÁNCHEZ, J.; ARENAS, E.; CHANDLER, C.; RINCÓN, M.; GONZÁLEZ, E.; AIELLO, C. 2014. Evaluación del potencial de la borra de café como materia prima para la producción de biodiesel. Multiciencias. (Venezuela). 14(2):129-139.

VALENCIA, J.; CASTELLAR, G. 2013. Predicción de las curvas de ruptura para la remoción de plomo (II) en disolución acuosa sobre carbón activado en una columna empacada. Rev. Fac. Ing. Univ Ant. (Colombia). 66:141-158.

VILLADA, Y.; HORMAZA, A.; CASIS, N. 2014. Uso de la cascarilla de arroz para la remoción de azul de metileno en columnas de lecho empacado. Revista Tecno Lógicas (Colombia). 17(33):43-54.

YAKOUT, S.; SHARAF, G. 2016. Characterization of activated carbon prepared by phosphoric acid activation of olive stones. Arab. J. Chem. (Saudi Arabia). 9:1155-1162.

Citado por