La eficiencia de la eliminación de iones de metales pesados ​​de aguas residuales de electropulido industrial utilizando materiales naturales

May 15, 2023

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 17766 (2022) Citar este artículo

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Los metales pesados ​​están presentes en las aguas residuales generadas por los sectores industriales, lo que representa una amenaza para el medio ambiente, incluidos los recursos de aguas superficiales y subterráneas. Con esto en mente, existe un interés creciente en encontrar métodos alternativos pero efectivos para eliminar los iones de metales pesados ​​de las aguas residuales industriales. La sorción es una de las técnicas que se aplica fácilmente debido a la simplicidad, la alta eficiencia, la producción de pequeñas cantidades de lodo, la baja inversión y la viabilidad del proceso en un amplio rango de pH y temperatura. Este artículo trata sobre el tratamiento de aguas residuales industriales del electropulido de acero inoxidable que contienen altas concentraciones de iones metálicos Fe(III), Cr(III), Ni(II) y Cu(II). Teniendo en cuenta la efectividad, disponibilidad y aplicabilidad de los biosorbentes para aguas residuales ácidas, se seleccionaron para el estudio cáscaras de naranja, algas, Eclipta alba y cáscaras de huevo. Se realizaron pruebas de sorción para Eclipta alba y los resultados obtenidos mostraron un mejor ajuste para el modelo cinético de segundo orden (R2 > 0.99) y el modelo de isoterma de Langmuir (R2 > 0.99). La capacidad máxima de adsorción fue de 17,92 mg/g para la mezcla de iones metálicos. Se estableció el uso potencial de cáscaras de huevo secas y calcinadas. Ambos materiales lograron una alta tasa de eliminación de más del 95%. El hierro y el cromo se eliminan primero de la solución (alrededor del 100 % y el 90 %, respectivamente), seguidos por los iones de níquel y cobre. Las medidas FT-IR y SEM con EDS utilizadas para caracterizar materiales, junto con ensayos de laboratorio con efluentes industriales reales, permitieron determinar su mecanismo de acción. Se determinó el área superficial específica para todos los materiales ensayados y los valores fueron: 1,63, 0,15 y 5,15 m2/g para Eclipta alba, cáscaras de huevo secas y cáscaras de huevo calcinadas, respectivamente. Los resultados brindan motivos para el optimismo en la aplicación de materiales seleccionados para el tratamiento de aguas residuales industriales.

La contaminación por metales pesados ​​se ha convertido en un grave problema ambiental que ha atraído una atención creciente en los últimos años. Los iones de metales pesados ​​se encuentran entre los contaminantes más indeseables1,2. Muchos sectores industriales generan aguas residuales contaminadas con iones metálicos3,4,5,6,7,8,9, que en cantidades excesivas pueden causar graves daños al medio ambiente. Un ejemplo es la industria de galvanoplastia que libera aguas residuales principalmente de la producción y procesamiento de productos metálicos. Una de las técnicas utilizadas para tratar los aceros inoxidables es el electropulido10,11,12,13,14. Este proceso está diseñado para cambiar las propiedades de la superficie de un objeto con el fin de mejorar su valor estético al alisar y dar brillo a la superficie y al mismo tiempo aumentar su resistencia a la corrosión12,15,16,17,18,19. Este método tiene muchas aplicaciones, incluidas las industrias alimentaria, automotriz y médica20,21,22. Las plantas típicas de galvanoplastia producen grandes cantidades de aguas residuales generadas durante el enjuague de las piezas de trabajo. Estas aguas residuales contienen grandes cantidades de iones metálicos que superan con creces los límites de calidad para el vertido de aguas residuales industriales y, por tanto, deben ser tratadas en plantas de tratamiento de aguas residuales in situ antes de su vertido al sistema de alcantarillado debido a su alta toxicidad23.

Las técnicas más utilizadas para eliminar los iones metálicos tóxicos de las aguas contaminadas y las aguas residuales incluyen la precipitación química, la filtración por membrana, la electrocoagulación, la sorción, el intercambio iónico, etc.24,25,26. La precipitación química es el proceso de formación de depósitos metálicos insolubles mediante la reacción de un agente precipitante, a menudo hidróxidos, con iones metálicos disueltos27. Esta técnica es actualmente el método de tratamiento más utilizado en la industria de la galvanoplastia, donde se utiliza el ajuste del pH a una reacción alcalina para maximizar la precipitación de metales en forma de hidróxidos en las aguas residuales. Se prefiere el uso de hidróxidos en el proceso de precipitación debido a la disponibilidad y bajo costo de los precipitantes en la mayoría de los países. Los precipitados metálicos generados se recuperan mediante procesos de separación de sólidos como coagulación y/o sedimentación o filtración, entre otros, y los metales pueden ser extraídos28,29,30,31. Las ventajas de este método son principalmente su simplicidad y bajo costo, mientras que las desventajas incluyen la precipitación lenta de metales, la generación de lodos excesivos que requieren un tratamiento adicional y los impactos ambientales a largo plazo asociados con la eliminación de lodos32.

La investigación contemporánea se ha centrado en métodos alternativos para la eliminación de iones de metales pesados ​​de las aguas residuales industriales, como la electrocoagulación, la adsorción mediante adsorbentes sintéticos y naturales, la aplicación de campos magnéticos, los procesos de oxidación avanzada, los procesos de membrana, etc.33,34,35. Entre estos, la sorción es una de las técnicas más utilizadas debido a la simplicidad del proceso, rentabilidad, eficiencia, baja generación de lodos y bajo consumo de reactivos. Además del hecho de que los materiales naturales biodegradables pueden usarse como adsorbentes, el bajo costo es un factor importante en términos de preparación de nuevos materiales. Por lo tanto, el uso de materiales sólidos de bajo costo y ampliamente disponibles, incluidos los materiales de desecho, ha surgido como una técnica prometedora para preparar adsorbentes para reducir la contaminación peligrosa del agua y las aguas residuales. Para este propósito, se pueden usar desechos de bajo costo, como materiales minerales, lodos de depuradora, subproductos industriales, desechos agrícolas y desechos domésticos para preparar adsorbentes inmediatamente o después de la modificación36,37,38. Entre ellos, los subproductos industriales, los desechos agrícolas y los materiales naturales se han popularizado recientemente en las tecnologías de tratamiento de aguas y aguas residuales39,40,41, y el número de publicaciones sobre su uso para eliminar diversos contaminantes está aumentando. Un beneficio adicional de usarlos para aguas residuales industriales, así como para el tratamiento de aguas superficiales en áreas agrícolas, es la tendencia hacia una economía circular. Un ejemplo es el uso de residuos agrícolas como biosorbentes para la eliminación de nutrientes del agua, ya que la intensificación de la fertilización en la cuenca agrícola provoca la eutrofización del agua en esta zona42.

Aunque la cantidad de informes de literatura sobre el tratamiento de aguas residuales con biosorbentes va en aumento, la cantidad de estudios realizados en aguas residuales reales es bastante limitada. Por lo tanto, es importante realizar estudios sobre sistemas reales de contaminantes para verificar la posibilidad de utilizar los materiales más prometedores. El objetivo de este estudio fue verificar la efectividad de la eliminación de iones metálicos usando materiales de origen neutro para aguas residuales industriales reales de un proceso de electropulido de acero inoxidable. Con base en una revisión profunda de la literatura realizada previamente por el autor43, se seleccionaron cáscaras de naranja, algas, cáscaras de huevo de pollo y Eclipta alba para estudios preliminares en este documento, mientras que posteriormente se verificó su aplicabilidad y efectividad para aguas residuales reales. El elemento novedoso de la investigación realizada es el uso de aguas residuales altamente ácidas en estudios de biosorción mientras se mantiene una alta eficiencia de eliminación de iones de metales pesados, lo cual es un desafío cuando se usa este método en el tratamiento de aguas residuales.

Para este estudio se utilizaron cinco tipos de materiales. Algunos de ellos eran productos de desecho y otros eran materiales disponibles comercialmente. Las cáscaras de naranja secas se obtuvieron como material de desecho de frutos de naranja. Después de la molienda, se secaron a temperatura ambiente (alrededor de 20 °C) durante al menos 7 días hasta que se secaron por completo. Luego se molieron y tamizaron para obtener un material granular homogéneo. El polvo de piel de naranja es un material comercial con aplicación cosmética recomendada por el fabricante. Contiene 100 % polvo de cáscara de Citrus Aurantium Amara (naranja) y está hecho en la India.

Las algas secas son 100% algas secas Wakame molidas, fabricadas en China. El polvo de algas es 100% alga Ascophyllum nodosum con origen en Noruega, pero producido en Polonia.

La planta Eclipta alba es 100% hierba cortada con origen en China. El material se ha molido más antes de ser utilizado para futuras investigaciones. Otro Eclipta utilizado para la investigación es el polvo de Eclipta alba hecho en India. Eclipta alba tanto en forma de planta como de polvo son productos disponibles comercialmente. Aunque se producen en diferentes mercados en el extranjero, están disponibles comercialmente y se han comprado en el mercado polaco.

Como material de desecho, se obtuvieron cáscaras de huevo secas de una panadería local ubicada en Wrocław (Polonia). Las cáscaras de huevo crudas se lavaron a fondo y luego se secaron durante 24 h a 80 °C y luego se molieron. El segundo tipo de huevos incluidos en el estudio fueron cáscaras de huevo secas, que en forma de polvo (molido), eran material comercial cuya composición del producto consistía en 100% cáscaras de huevo de gallina con Polonia como país de origen. Adicionalmente, ambos tipos de cáscaras de huevo secas fueron sometidas a un proceso de calcinación. El proceso de calcinación se describe con más detalle en la sección 'Proceso de calcinación'.

La solución de aguas residuales industriales provino de una planta industrial que se ocupa del tratamiento de superficies de acero ubicada en Wrocław. Las aguas residuales industriales provenientes del electropulido de acero inoxidable, con pH 1,3, contenían ácido fosfórico concentrado (V) y ácido sulfúrico (VI) con adición de trietanolamina. Debido a la operación a largo plazo del baño de proceso en condiciones industriales, el nivel inicial de contaminación de aguas residuales fue bastante alto (concentración de iones, Fe : Cr : Ni : Cu = 42,2: 12,5: 0,8: 1,3 g/kg). Para los experimentos realizados se utilizó agua residual con agua desionizada (DI) para obtener diferentes concentraciones iniciales.

Para los experimentos de precipitación y FT-IR, también se utilizaron reactivos de grado analítico: hidróxido de calcio Ca(OH)2 puro pa (Chempur, Polonia); óxido de calcio CaO puro pa (Chempur, Polonia); carbonato de calcio precipitado CaCO3 puro pa (Chempur, Polonia).

Para realizar todas las pruebas de sorción con el agua residual industrial, se pesó 1 g de material en tubos Falcon y luego se agregaron 20 cm3 de agua residual. La agitación se realizó a 100 rpm y temperatura ambiente constante. Después de todas las pruebas de sorción, las muestras se filtraron a través de papel de filtro Munktell No. 390. Para llevar a cabo la prueba ICP-OES, el filtrado se mineralizó con una mezcla 1:3 de ácido nítrico y ácido clorhídrico. Antes de las pruebas de ICP, el filtrado se filtró adicionalmente con un filtro de jeringa de PTFE de 0,45 μm.

Para calcular el porcentaje de eliminación (%R) para las pruebas iniciales, se mezcló 1 g de diferentes materiales durante 6 h con aguas residuales de una concentración inicial total de iones metálicos de 625 mg/L (incluidos 274 mg Fe/L, 133 mg Cr/L , 13 mg Cu/L y 5 mg Ni/L). Para calcular la cinética de adsorción se utilizó 1 g de material y la solución industrial con una concentración constante (1000 mg Fe/L, 280 mg Cr/L, 28 mg Cu/L y 11 mg Ni/L) y se mezcló durante diferentes tiempos de mezclado. : 5 min, 10 min, 15 min, 30 min, 45 min, 1 h, 1,5 h, 2 h, 3 h, 4,5 h, 6 h, 15 h o 24 h. Para calcular el porcentaje de remoción (%R) y la capacidad de adsorción (q), se mezcló 1 g de material durante 6 h con solución industrial de diferentes concentraciones iniciales. El porcentaje de eliminación de iones metálicos (%R) y la capacidad de adsorción (q) se calcularon de acuerdo con las Ecs. (1) y (2), respectivamente.

donde C0, Ce son las concentraciones inicial y final de iones metálicos en la solución [mg/L], V es el volumen de la solución [L] y W es la masa de adsorbente seco [g].

El proceso de calcinación se llevó a cabo en un horno de mufla. Aproximadamente 10 g de cáscaras de huevo crudas limpias y molidas se colocaron en un crisol de cerámica y se calcinaron en un horno a 850 °C durante 4 h. Luego de retirado del horno y enfriado, el material fue caracterizado por FT-IR y SEM + EDS para observar los cambios que ocurrían debido al proceso de calcinación.

Con el fin de mantener las condiciones que permitan repetidos intentos de neutralización mientras se busca reflejar mejor las características del proceso, las variantes seleccionadas se refirieron al rango de contaminación de aguas residuales a escala industrial. El nivel de pH se ajustó agregando una suspensión de NaOH o Ca(OH)2 al agua residual hasta alcanzar el valor de pH deseado, medido con un medidor de pH. Durante el proceso de neutralización, la solución se agitó continuamente con un agitador magnético. Después de completar el proceso de neutralización, la solución resultante se filtró a través de un disco de papel de filtro Munktell Grado 390 para separar el precipitado23.

Para realizar los experimentos de precipitación, se añadieron a matraces de 250 ml 60 ml del agua residual industrial a diferentes concentraciones iniciales. Luego, se agregaron 5 g de reactivos (cáscaras de huevo secas, cáscaras de huevo calcinadas, Ca(OH)2, CaO, CaCO3) a la solución efluente a temperatura ambiente constante. La solución efluente con el reactivo se agitó continuamente con un agitador magnético durante 3 h. Después de los experimentos de precipitación, las muestras se filtraron a través de papel de filtro Munktell No. 390 para separar el precipitado del filtrado. Para llevar a cabo la prueba ICP-OES, el filtrado se mineralizó con una mezcla 1:3 de ácido nítrico y ácido clorhídrico. Antes de las pruebas de ICP, el filtrado se filtró adicionalmente con un filtro de jeringa de PTFE de 0,45 μm.

La determinación del pH de carga punto cero (pHpzc) de Eclipta alba se realizó según el método convencional. Nueve matraces llenos con 50 ml de solución de NaCl 0,1 M se ajustaron al pH inicial de 2,0 a 10 utilizando soluciones de NaOH 0,1 M o HCl 0,1 M. Se añadieron 0,5 g de polvo seco de Eclipta alba a cada matraz. La mezcla obtenida se somete a agitación vigorosa durante 24 h a una velocidad de 150 rpm. El pH final se anotó y representó frente al pH inicial, donde el punto de intersección de las dos curvas determina el pHpzc de la biomasa.

La determinación de la reutilización de los materiales se realizó en 4 ciclos. El tratamiento de las aguas residuales industriales de electropulido con materiales se realizó durante 6 h con una concentración total inicial de iones metálicos de 560 ± 15 mg/L, utilizando 50 g/L de material. La agitación se realizó a 100 rpm y temperatura ambiente constante. Luego de este proceso, se separó el agua residual y se secó el material. Luego, el material se sometió a un tratamiento para eliminar los iones metálicos utilizando diferentes soluciones: HCl 0,1 M, HNO3 0,1 M, NaOH 0,1 M y agua destilada. La agitación se realizó a 100 rpm y temperatura ambiente constante durante 6 h. Después del tratamiento, se separó la solución, se enjuagó el material con agua destilada para eliminar la solución residual y se secó. Este ciclo de tratamiento de aguas residuales y tratamiento con HCl, HNO3, NaOH y agua destilada se repitió cuatro veces. Para llevar a cabo la prueba ICP-OES, todas las soluciones separadas se mineralizaron con una mezcla 1:3 de ácido nítrico y ácido clorhídrico. Antes de las pruebas de ICP, las soluciones se filtraron adicionalmente con un filtro de jeringa de PTFE de 0,45 μm.

Se utilizó la técnica de espectroscopia de absorción infrarroja para medir la estructura de los materiales. Las mediciones se realizaron en un espectrómetro Thermo Scientific Nicolet iZ10 FT-IR (Fourier Transformation Infrared) con un módulo de microscopio Thermo Scientific Nicolet iN10 MX equipado con un accesorio Smart iTX y una placa de diamante en el área del espectro electromagnético con longitud de onda que oscila entre 4000 a 400 cm−1. Este rango es más aplicable a la estructura de los compuestos orgánicos. La espectroscopia FT-IR puede proporcionar información sobre los amplios grupos químicos presentes en el material, según los picos de absorción disponibles44. Para obtener espectros FT-IR, se recopilaron 32 escaneos con una resolución espectral de 4 cm−1.

Se utilizó el método de microscopía electrónica de barrido (SEM) (Microscopio Quanta 3D 200i y Microscopio FEI Helios G4 PFIB CXe DualBeam) para investigar la morfología superficial de los materiales estudiados. La composición fue analizada por el espectrómetro de rayos X dispersivo Oxford Energy (EDS) acoplado al microscopio de barrido. El mapa de distribución de elementos se obtuvo utilizando el detector Bruker XFlash 630 EDS.

Las pruebas de ICP-OES (espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente) se realizaron con el aparato Thermo Scientific iCAP 7000 Series ICP-OES con un alimentador de muestras automatizado y software fabricado por Qtegra Intelligent Scientific Data Solution.

La determinación del área superficial específica de los sólidos por adsorción de nitrógeno a baja temperatura (BET) se realizó utilizando el analizador de sorción ASAP 2420 M (Micromeritics) con una temperatura de desgasificación de la muestra de 200 °C.

Todos los métodos se llevaron a cabo de acuerdo con las directrices y regulaciones pertinentes.

La selección de materiales naturales para los experimentos preliminares se basó en las conclusiones de un artículo de revisión publicado anteriormente por los autores43. Entre los informes de la literatura que tratan el tema de la sorción de níquel con el uso de materiales naturales, los seleccionados habían logrado los presentes resultados y estaban fácilmente disponibles. Los resultados de las pruebas preliminares realizadas por los autores se presentan en la Tabla 1. Al mismo tiempo, se prestó atención a mantener la diversidad y, por lo tanto, se probaron materiales pertenecientes a diferentes "grupos de investigadores interesados", como frutas o fragmentos de frutas cítricas. , algas, material vegetal o material de desecho.

En el caso de las pieles de naranja como producto comercial y material de desecho, los resultados obtenidos no fueron satisfactorios. Este material logró una baja tasa de reducción de contaminantes de menos del 40%. De manera similar, las algas lograron resultados decepcionantes tanto en forma de fragmentos más grandes como aquellos disponibles comercialmente en forma de polvo. Si bien los resultados de eliminación fueron más altos que para el naranja, el material planteó problemas con la aplicación en sí. Debido a su naturaleza, el material seco absorbió grandes cantidades de solución al entrar en contacto con la solución de aguas residuales, cambiando su forma de fragmentos secos o polvo a una suspensión muy densa. Esto hizo que fuera muy difícil separar el material de la solución después del proceso de sorción y, por lo tanto, el material se excluyó de pruebas adicionales.

Teniendo en cuenta todos los factores analizados (Cuadro 1), solo se seleccionaron para estudios posteriores materiales caracterizados por una alta eficiencia y facilidad de aplicación, es decir, polvo de Eclipta alba y cáscaras de huevo secas antes y después del proceso de calcinación. Todos ellos lograron una eficiencia de eliminación de iones metálicos de la solución de aguas residuales de casi el 100%, y al mismo tiempo no presentaron los problemas mencionados anteriormente con la separación del filtrado obtenido después de la sorción. En el caso de las cáscaras de huevo, que procedían de dos fuentes diferentes, se decidió utilizar material comercialmente disponible para estudios posteriores. Esto fue para asegurar una mayor homogeneidad del material para pruebas posteriores y para eliminar la necesidad de obtener, limpiar, secar y moler cáscaras de huevo crudas en condiciones de laboratorio.

Eclipta alba fue uno de los materiales seleccionados para un estudio más detallado de la sorción de iones metálicos de aguas residuales industriales de electropulido. El primer paso fue investigar la sorción sobre la cinética del proceso y las isotermas para caracterizar los fenómenos que ocurren y determinar el mecanismo del proceso en relación con el efluente modelo estudiado.

Luego se usaron modelos de pseudo-primer orden y pseudo-segundo orden para determinar la cinética de sorción. El modelo de pseudo segundo orden determinado por Ho45 dio resultados mucho mejores que el modelo de pseudo primer orden propuesto por Lagergren46. El modelo cinético de Ho supone que la velocidad del proceso de adsorción es proporcional al cuadrado de la diferencia de concentración de equilibrio del adsorbato. Con la introducción de condiciones de contorno, este modelo se puede transformar en una forma lineal, como se representa en la ecuación. (3).

donde qe: cantidad de iones metálicos adsorbidos en el equilibrio [mg/g], qt: cantidad de iones metálicos adsorbidos en un momento dado t [mg/g], k2: constante de velocidad del proceso de adsorción de acuerdo con el modelo de pseudosegundo orden [g /mg⋅min], la tasa de adsorción inicial h [mg/(g·min)] se define de la siguiente manera:

El modelo de pseudo segundo orden supone que la velocidad del proceso de sorción depende de las interacciones químicas que dan como resultado la unión de iones metálicos en la superficie del adsorbente, el mecanismo de complejación o intercambio iónico. Los resultados para el modelo de pseudo-segundo orden se muestran en la Fig. 1, y los parámetros calculados se resumen en la Tabla 2. Resumiendo los resultados del estudio de cinética de adsorción, se puede concluir que el proceso de adsorción de iones metálicos (Fe, Cr , Ni, Cu) para el polvo de Eclipta alba sigue el modelo cinético de pseudo segundo orden, que es consistente con los informes de la literatura. Resultados similares se obtuvieron para el polvo de tallo de Eclipta alba modificado químicamente con ácido cítrico cuyo material se utilizó para la sorción de iones de níquel y plomo47. El valor de qe de 17,92 mg/g determinado a partir del modelo es cercano al valor obtenido por los autores en una publicación anterior. Utilizando turba polaca para sorción de contaminantes del mismo tipo de aguas residuales de electropulido, los autores obtuvieron un valor qe total para todos los iones metálicos analizados (Fe, Cr, Ni y Cu) en torno a 15 mg/g48. Para la sorción de iones metálicos de aguas residuales de galvanoplastia Sivakumar et al. Carbón activado de bambú usado. La capacidad de sorción alcanzada para efluentes industriales que contienen níquel y hierro fue de alrededor de 61,35 mg/g49. Salem y Awwad utilizaron corteza de níspero modificada (Eriobotrya japonica) para la sorción de iones de níquel de aguas residuales de galvanoplastia. Según los valores obtenidos del modelo de Langmuir, el valor de qm fue de 27.548. Se encontró que la eliminación de Ni(II) por la corteza de níspero modificada de las aguas residuales de galvanoplastia fue del 92,4% para los parámetros del proceso: concentración 12,48 mg/L Ni(II), volumen 50 ml, masa de material 0,4 g. Estimado para aguas residuales industriales, con base en los parámetros presentados por los autores y el porcentaje de remoción, la capacidad de sorción estuvo por debajo de 2 mg/g50.

Modelo cinético de pseudo-segundo orden para polvo de Eclipta alba.

Los autores obtuvieron buenos resultados de ajuste para los modelos de pseudoprimer y pseudosegundo orden, obteniendo este último un mejor coeficiente de correlación. El modelo de pseudo segundo orden también obtiene un mejor ajuste de otros materiales vegetales utilizados para la sorción de iones metálicos de soluciones acuosas, por ejemplo, Seagrass51, Q. crassipes52, Tectona grandis53.

El modelado de isotermas es muy importante para comparar y predecir la capacidad de biosorción, para la cual se encuentran disponibles modelos de dos, tres y cuatro parámetros. Por lo general, se prefieren los modelos de dos parámetros debido a la facilidad de linealización y simplicidad. No se requiere el uso de un modelo más complejo cuando los modelos de dos parámetros se ajustan bien a los datos. Las isotermas de adsorción indican la distribución de moléculas entre las fases líquida y sólida cuando el proceso de adsorción alcanza el equilibrio. Se utiliza para determinar la capacidad máxima de sorción de los adsorbentes y se expresa como la cantidad de metal adsorbido por unidad de masa de adsorbente utilizado. Entre los modelos de isotermas, las isotermas de Langmuir54 y Freundlich55 son las más utilizadas. En el presente trabajo se utilizaron los modelos de Langmuir y Freundlich de dos parámetros en forma lineal. Las isotermas de adsorción se muestran en la Fig. 2 y los valores obtenidos de los modelos analizados se presentan en la Tabla 3.

Modelos de isotermas para biosorción en polvo de Eclipta alba.

En el modelo de Langmuir, se supone que la superficie es homogénea. Este modelo indica claramente que los sitios de adsorción tienen la misma afinidad por el sorbato. Además, la adsorción en un sitio no afecta la adsorción en otro. Este modelo explica bien la formación de una cobertura de monocapa de adsorbato en la superficie exterior del adsorbente, como lo indica la ecuación. (4):

Ce: la concentración de equilibrio de iones metálicos en la fase líquida [mg/L], qe: la capacidad de adsorción de equilibrio [mg/g], qm: las constantes de isoterma de adsorción que muestran la capacidad máxima de adsorción [mg/g], KL: la constantes de isoterma de adsorción que muestran la energía de adsorción [L/mg].

La intensidad de adsorción, RL, que es la característica más importante de la isoterma de Langmuir, se calcula mediante la ecuación. (5):

donde Ci es la concentración inicial de metal en la fase líquida [mg/L].

El valor de este parámetro determina el proceso de adsorción de la naturaleza. Para 0 < RL < 1, RL > 1, RL = 1 y RL = 0, el proceso es reversible y deseable, no deseable, deseable y lineal e irreversible, respectivamente.

La isoterma de Freundlich, como modelo experimental, describe el proceso de adsorción en una superficie heterogénea. La ecuación (6) representa la forma lineal del modelo de isoterma de Freundlich:

donde Kf [(mg/g)·(mg/L)1/n] y n son constantes del modelo de Freundlich que denotan la tasa de adsorción y el grado de no linealidad del proceso de adsorción, respectivamente.

De los modelos probados, se obtuvo un mejor ajuste para el modelo de Langmuir. Los valores del coeficiente de correlación R2 para las dos formas del modelo de Langmuir fueron similares, ambas por encima de 0,967, pero fue la forma lineal la que demostró ser la que mejor se ajustaba a los datos experimentales, obteniendo un valor de R2 muy alto de 0,997. En el caso del modelo de Freundlich, los valores fueron inferiores en torno a 0,705 y 0,815 para el modelo lineal y no lineal, respectivamente. A partir de estos datos, el valor de RL para los iones metálicos analizados osciló entre 0 y 1. Esto significa que su adsorción fue deseable y reversible. Además, la capacidad máxima de adsorción del material estudiado fue de 8,55 y 8,64 mg/g para el modelo lineal y no lineal, respectivamente. En base a estos valores de R2, se puede concluir que el modelo de Langmuir es capaz de describir el equilibrio de adsorción de estos iones. Los valores del parámetro n, que se muestran en la Tabla 3, fueron 2,96 y 2,76 y, por lo tanto, en el rango de n > 1, lo que indica que los procesos de adsorción que tenían lugar eran físicos y deseables.

El trabajo de Ramesh Naik et al.47 también utilizó el material vegetal Eclipta alba aunque modificado químicamente con ácido cítrico. Los datos de equilibrio se analizaron utilizando modelos de isoterma de Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevich y Temkin. Se demostró que, en este caso, la isoterma de Langmuir proporciona la mejor correlación para la biosorción de iones de níquel y plomo en el material.

Al analizar la Fig. 3 sobre la eficiencia de la eliminación de metales de las aguas residuales, se pueden observar dos características de proceso diferentes con una concentración creciente. Las características del proceso para el hierro y el cromo son muy parecidas, mientras que para el níquel y el cobre son diferentes. Inicialmente, a concentraciones más bajas, casi el 100 % del hierro y el níquel y el 94 % del cromo se eliminan de la solución. Solo para el cobre, incluso en bajas concentraciones, el valor máximo fue inferior al 70%. Cuando la concentración inicial en las aguas residuales sin tratar excede los 400 mg/dm3, se puede observar una disminución más pronunciada en la eficiencia de eliminación de cromo y hierro. Para el níquel, esta disminución ya se nota por encima de 200 mg/dm3. Para el cromo y el hierro, con un aumento adicional en la concentración inicial, se observa una disminución sistemática en la eficiencia de eliminación hasta que se alcanza la concentración límite. Por encima de 1100 mg/dm3, la eficiencia de eliminación de hierro y cromo cae prácticamente a cero. En el caso del cobre y el níquel, se observa un ligero aumento temporal de la eficiencia en el rango de concentración de aproximadamente 550–900 mg/dm3. Luego, el proceso se estabiliza y la eliminación permanece bastante estable en alrededor del 25 % para el níquel y alrededor del 15 % para el cobre. Los autores observaron una relación similar en su trabajo anterior48, que utilizó turba para eliminar iones metálicos del mismo tipo de aguas residuales industriales. La turba también mostró similitud con el proceso que ocurre con el hierro y el cromo, pero se diferenció del níquel y el cobre.

Porcentaje de remoción de iones metálicos de solución industrial a diferentes concentraciones iniciales de polvo de Eclipta alba.

Chandrasekhar y Ray56 también investigaron la posibilidad de utilizar Eclipta prostrata para la acumulación de níquel. Los estudios experimentales mostraron que esta planta es moderadamente tolerante incluso al exceso de Ni en el suelo. Las observaciones de los cambios en los parámetros de crecimiento y las características de acumulación de metales bajo la influencia de diferentes niveles de Ni en el suelo concluyeron que esta planta podría ser una especie excluyente de metales, con potencial para ser utilizada como fitoestabilizador de Ni. Aunque la acumulación de Ni en las raíces demostró la capacidad de la planta para absorber Ni del suelo, las características de crecimiento y acumulación de Ni en los brotes, así como otras pruebas, mostraron que la planta no es una especie hiperacumuladora de este metal.

El examen de la superficie del material antes y después de la reacción de biosorción arrojó información sobre los grupos funcionales en la superficie que pueden haber participado en el proceso, y también indicó los sitios en la superficie donde ocurrió la adsorción.

Los picos de absorción amplios e intensos alrededor de 3300 cm-1 corresponden a vibraciones de estiramiento O-H de pectina, celulosa y lignina. Los picos observados a 2900 cm-1 se pueden atribuir a las vibraciones de estiramiento C–H de los grupos metilo, metoxilo y metileno. Las vibraciones simétricas de estiramiento de los grupos carboxílicos iónicos (–COO–) aparecieron a 1575 cm−1. El pico de estiramiento C=C se observó a 1635 cm−1. Las bandas en el rango de 1300–1000 cm−1 se pueden atribuir a las vibraciones de estiramiento C–O de los alcoholes y ácidos carboxílicos. Del espectro FT-IR del polvo de Eclipta alba, los grupos carboxilo e hidroxilo estaban presentes en grandes cantidades. Estos grupos en los biopolímeros pueden funcionar como donantes de protones y, por lo tanto, los grupos hidroxilo y carboxilo desprotonados pueden estar involucrados en coordinación con los iones metálicos. Los espectros FT-IR del material después de la sorción del metal mostraron cambios en las posiciones de los picos (Fig. 4). Los picos alrededor de 3400 cm−1, 1742 cm−1, 1635 cm−1 y 1575 cm−1 se cambiaron a números de onda alrededor de 3380–3330 cm−1, 1755 cm−1, 1620 cm−1 y 1532 cm− 1, respectivamente. Estos cambios se pueden atribuir a cambios en los contraiones asociados con los aniones carboxilato e hidroxilo, lo que sugiere que los grupos ácidos, carboxilo e hidroxilo, están predominantemente involucrados en la adsorción de iones metálicos.

Espectros FT-IR y SEM con imágenes EDS del polvo de Eclipta alba antes y después de la sorción.

El análisis SEM se utilizó para evaluar los cambios morfológicos del adsorbente antes y después de la adsorción de iones metálicos. La figura 4 muestra los cambios en la morfología externa de Eclipta alba antes y después del tratamiento. Antes del tratamiento, la superficie del material era más suave que después del proceso de sorción. La morfología de la superficie de Eclipta alba después de la sorción de iones metálicos se vuelve más desigual y de aspecto escamoso.

El análisis BET se midió mediante la isoterma de adsorción de nitrógeno, que reveló que el área superficial específica de Eclipta alba era de 1,63 m2/g y el volumen de poro de este material era de 0,0082 cm3/g. La determinación de carga punto cero mostró que en el caso de Eclipta alba se presenta a pH 6.2.

Las pruebas de desorción se realizaron con cuatro soluciones: HCl 0,1 M, HNO3 0,1 M, NaOH 0,1 M y agua destilada. La mayor eficiencia de desorción se obtuvo para las soluciones ácidas: 205 y 199 mg/L después del primer ciclo, respectivamente para HNO3 y HCl. Esto correspondió al 43% y 41% del total de iones desorbidos, respectivamente. Para la solución de NaOH y agua destilada solo se obtuvo 6% (27 mg/L) y 3% (15 mg/L), respectivamente. Después de 4 ciclos de desorción realizados, las tres soluciones ácidas y alcalinas utilizadas obtuvieron resultados similares de la cantidad de iones desorbidos de aproximadamente 60–70 mg/L. Nuevamente, el menos efectivo fue el agua destilada cuyo valor fue de 13 mg/L. La eliminación de iones metálicos por Eclipta alba se redujo significativamente incluso después del primer ciclo de desorción. Con respecto a los iones de níquel y cobre, el material se caracterizó por una falta de capacidad de sorción después de la desorción. Para los iones de hierro y cromo, solo la desorción con NaOH permitió la eliminación de estos iones en el siguiente ciclo de sorción, y la eficiencia fue de alrededor del 50 % para el hierro y del 30 % para el cromo. Dados los resultados obtenidos, la posibilidad de reutilizar Eclipta alba es considerablemente limitada.

Las cáscaras de huevo son un subproducto importante en términos de desechos generados por la industria de procesamiento de huevos. Las cáscaras de huevo tienen pocas aplicaciones industriales a pesar de ser un producto de desecho que se produce en grandes cantidades. Debido a su composición química que contiene principalmente carbonato de calcio, se han investigado varias aplicaciones potenciales de las cáscaras de huevo tanto en su forma básica como después del proceso de calcinación. Las cáscaras de huevo calcinadas se pueden utilizar como catalizador para la producción de biodiesel57, materia prima para cerámica, fertilizante o fuente de calcio en suplementos dietéticos para animales y mascotas. También hay informes en la literatura sobre el uso de cáscaras de huevo como absorbente para varios contaminantes, incluidos fosfatos, metales pesados, compuestos de lignosulfonato, productos microbianos solubles, colorantes y compuestos orgánicos clorados58,59,60,61.

La Tabla 4 resume las concentraciones de cada metal en el efluente crudo y después del proceso de neutralización usando diferentes reactivos. Se utilizaron cinco niveles iniciales de concentración total que oscilaban entre 622,8 y 3047,6 mg/l. Para cada nivel, las proporciones de metales se mantuvieron iguales, que para Fe, Cr, Ni y Cu fueron 74,6 %, 22,4 %, 1 % y 2 % de la concentración total, respectivamente.

Teniendo en cuenta los resultados basados ​​en el análisis de los espectros FT-IR y los informes de la literatura que indican la composición de las cáscaras de huevo secas y las cáscaras de huevo calcinadas, se utilizaron reactivos químicos puros correspondientes a su composición para comparar su eficacia. El rendimiento de las cáscaras de huevo secas se comparó con el de carbonato de calcio, mientras que el de las cáscaras de huevo después de la calcinación se comparó con el de óxido e hidróxido de calcio.

Todos los materiales analizados mostraron una alta reducción en la concentración total de iones metálicos por encima del 95%. Entre los metales analizados, las mayores reducciones las consiguió el hierro, donde se eliminó prácticamente el 100% en todos los casos. En el caso del cromo, se pueden observar diferencias entre los materiales utilizados y los reactivos químicos. Para las cáscaras de huevo calcinadas, se logró una reducción casi completa en todas las concentraciones analizadas; solo para la concentración más alta se observó un residuo de cromo de 4,3 mg/L en la solución purificada. En comparación, para el óxido de calcio y el hidróxido de calcio, se logró una reducción a menos de 0,2 mg/L incluso para la concentración más alta. Se observa una mayor discrepancia entre el material analizado y el reactivo químico en el caso de las cáscaras de huevo secas. Si bien el uso de carbonato de calcio permitió una eliminación completa o casi completa del cromo, para las cáscaras de huevo secas, el cromo en solución permaneció después del proceso de purificación para todos los niveles de concentración analizados. Sin embargo, a pesar de que estos residuos se encuentran en el rango de 0,7 a 70 mg/l, el porcentaje de eliminación fue de aproximadamente 92 a 100 %. Los materiales utilizados tienen una alta eficiencia para eliminar incluso concentraciones muy altas de hierro y cromo de las aguas residuales.

Se pueden observar diferencias mayores para los iones metálicos restantes, es decir, níquel y cobre. Las cáscaras de huevo secas y el carbonato de calcio lograron resultados de reducción similares de menos del 30 % para estos iones metálicos. Las concentraciones de níquel en la solución efluente después del tratamiento de cáscaras de huevo secas y carbonato de calcio estuvieron en los rangos de aproximadamente 34 mg/L, 15–18 mg/L, 11–12 mg/L y 7 mg/L para contaminantes iniciales sucesivamente más bajos. niveles En el caso del cobre, las diferencias entre los dos materiales fueron algo más pronunciadas, pero a pesar de las diferencias, los resultados obtenidos para los dos materiales también fueron similares. Para cáscaras de huevo calcinadas y monóxido e hidróxido de calcio, los resultados mostraron diferencias en el rendimiento. Para las concentraciones iniciales más bajas (622 y 1017 mg/L), se logró una reducción casi completa tanto de níquel como de cobre con estos tres materiales. Sólo a concentraciones iniciales más altas fue más evidente la diferencia entre los materiales. El mejor desempeño de los tres materiales fue el hidróxido de calcio, para el cual se lograron concentraciones posteriores al tratamiento de 1,5–1,2 mg/L y 4,0–1,9 mg/L para níquel y cobre, respectivamente. Para el óxido de calcio, se lograron las mismas concentraciones iniciales de 5,9 a 0,6 mg/l y de 5,2 a 0,8 mg/l para el níquel y el cobre, respectivamente. En el caso de las cáscaras de huevo calcinadas, estos valores fueron varias veces mayores que para el níquel fueron de 27,6 a 9,0 mg/L y para el cobre de 48,5 a 14,4 mg/L para las mismas concentraciones iniciales.

Una de las propiedades que afectan la eficiencia de eliminación de contaminantes por parte de las cáscaras de huevo es la presencia de grupos funcionales seleccionados en el material probado. Se llevó a cabo un análisis FT-IR para caracterizar las cáscaras de huevo secas en comparación con el carbonato de calcio, y las cáscaras de huevo después de la calcinación se compararon con el óxido e hidróxido de calcio.

La figura 5 muestra los espectros de cáscaras de huevo secas antes y después del proceso de calcinación. Los espectros obtenidos para el material antes del proceso de calcinación corresponden al espectro del carbonato de calcio puro. En ambos casos, se pueden observar los mismos picos característicos. La banda ancha centrada en 1394 cm−1 es característica del enlace C–O en el carbonato debido a una vibración de estiramiento, lo que indica un enlace de coordinación entre los átomos de oxígeno en el carbonato y los átomos de calcio. Además, se pueden observar dos picos agudos a 872 y 712 cm−1, modos de deformación del carbonato fuera del plano y en el plano, respectivamente. La vibración de flexión (tijera) en las aminas primarias (N–H) da como resultado una banda de 1645 cm−1. En el caso de las cáscaras de huevo después del proceso de calcinación, se puede observar una disminución en los picos de carbonato y la aparición de un nuevo pico agudo a 3640 cm−1. Este pico puede indicar una vibración de estiramiento O–H de Ca(OH)2 o CaO. Esto lo confirman los espectros combinados de Ca(OH)2 y CaO puros, en los que este pico también es muy prominente en el mismo lugar. Los resultados obtenidos indican que las cáscaras de huevo antes del proceso de calcinación consisten principalmente en carbonato de calcio, mientras que el proceso en sí provoca la liberación de dióxido de carbono durante el proceso, quedando principalmente CaO como principal producto del proceso realizado. Esto también se confirma en la literatura. Tangboriboon et al.62 han determinado que las cáscaras de huevo antes del proceso de calcinación contienen principalmente carbonato de calcio, lo que representa más del 96 % de la composición, mientras que después del proceso de calcinación el 99 % de la composición del material era óxido de calcio.

Espectros FT-IR de cáscaras de huevo secas y cáscaras de huevo calcinadas en comparación con CaCO3, Ca(OH)2 y CaO.

Zulfikar et al.58 describieron el proceso que ocurre en las cáscaras de huevo. Cuando el polvo de cáscara de huevo se mezcla con la solución, las sales de calcio pueden disolverse parcialmente y liberar iones Ca2+, HCO3−, CO3 2− y OH- de acuerdo con la siguiente reacción. También encontraron que los iones resultantes se adsorben en las superficies de las partículas de cáscara de huevo para formar una carga negativa.

Vijayaraghavan et al.63 también han determinado el proceso que ocurre entre las cáscaras de huevo y los iones de plomo. Dada la presencia de iones de plomo en forma bivalente, los autores determinaron que los iones de carbonato de las cáscaras de huevo se combinan con Pb2+ para formar carbonatos de plomo. Estos son luego adsorbidos sobre la superficie del material.

Los informes de la literatura no son concluyentes cuando se trata de identificar el proceso responsable de la eliminación de iones metálicos de las soluciones que utilizan cáscaras de huevo en polvo o calcinadas. Atribuir la alta eficiencia de todo el proceso únicamente a los fenómenos de sorción no es concluyente, lo que los autores demostraron sobre la base de estudios comparativos (Tabla 4). También se debe tener en cuenta que los valores de capacidad de sorción determinados por los investigadores para las cáscaras de huevo pueden estar sobreestimados. A menudo, los autores, al calcular su eficacia, tienen en cuenta solo las concentraciones de iones en la solución antes y después de la aplicación de cáscaras de huevo sin tener en cuenta el hecho de que algunos de los contaminantes pueden eliminarse en forma de precipitado por precipitación y no solo absorbidos. por el material

Después del tratamiento de aguas residuales, aparecen en la superficie pequeñas irregularidades visibles en las imágenes SEM. El análisis EDS mostró que las impurezas provenientes del ácido sulfúrico y ortofosfórico presentes en la composición de las aguas residuales, así como el hierro y el cromo, quedaron retenidas en el material (Fig. 6).

Espectros FT-IR y SEM con imágenes EDS de cáscaras de huevo secas antes y después de la sorción.

Para aumentar la eficiencia de la eliminación de iones metálicos de las aguas residuales, las cáscaras de huevo secas pueden someterse a un proceso de calcinación. La calcinación de cáscaras de huevo a 850 °C transforma el CaCO3 presente en ellas en CaO. La estructura visible en las imágenes SEM de cáscaras de huevo calcinadas difiere significativamente de la estructura del material no sometido a este proceso. Las cáscaras de huevo calcinadas consisten principalmente en carbono y oxígeno, lo que se refleja en la reacción que describe los procesos que ocurren durante la calcinación propuesta por Guru y Dash64.

Sankaran et al.59 investigaron la sorción de iones de zinc utilizando cáscaras de huevo calcinadas y encontraron que los iones se adsorbían en la superficie del material debido a interacciones electrostáticas y/o un proceso de intercambio catiónico. Kristianto et al.65 realizaron estudios con cáscaras de huevo secas y cáscaras de huevo después de la calcinación. Determinaron que la calcinación aumentaba la capacidad de sorción del material hasta 60 veces en comparación con los no calcinados, lo que se observó utilizando las isotermas de Langmuir y Dubinin-Radushkevich. Además, determinaron que este proceso era exotérmico y fisisortivo. El mejor ajuste para los datos se obtuvo para el modelo de isoterma de Langmuir que indicó adsorción monocapa sobre la superficie homogénea del adsorbente.

Otro hecho desconcertante es la altísima capacidad de sorción de las cáscaras de huevo calcinadas reportada por los investigadores, alcanzando hasta 700 mg/g, que es un valor poco común en comparación con otros materiales naturales43. Para resolver el mecanismo de acción de las cáscaras de huevo calcinadas, se llevó a cabo tanto el estudio del propio material (por SEM con EDS y FT-IR) como la evaluación de la eficiencia de eliminación de iones metálicos de aguas residuales reales.

Como en el caso de las cáscaras de huevo secas, después del tratamiento de aguas residuales, se puede observar en imágenes SEM la formación de pequeñas irregularidades en la superficie del material. El análisis EDS mostró la presencia de azufre y fósforo, así como de hierro provenientes de aguas residuales industriales en la superficie del material, lo que también se relaciona con los resultados obtenidos en el caso de cáscaras de huevo secas (Fig. 7). El cambio de área superficial debido al proceso de calcinación también se confirmó en los valores de área superficial específica del material. Para las cáscaras de huevo secas, el área superficial fue de solo 0,15 m2/g y el volumen de los poros fue de 0,0012 cm3/g. Para la calcinación de cáscaras de huevo, estos valores fueron varias veces mayores y fueron 4,15 m2/gy 0,0226 cm3/g, respectivamente.

Espectros FT-IR y SEM con imágenes EDS de cáscaras de huevo calcinadas antes y después de la sorción.

Debido al proceso de calcinación, el material calcinado consiste principalmente en hidróxido de calcio. Además, el uso de cáscaras de huevo calcinadas en el tratamiento de efluentes de procesos ácidos (pH inicial de aproximadamente 2) provoca un aumento del pH a aproximadamente 12-13. Teniendo esto en cuenta, se puede suponer que el mecanismo de acción de las cáscaras de huevo calcinadas se basa en la precipitación que se produce de forma análoga al uso de hidróxido puro. Esto también se confirma con resultados similares para cáscaras de huevo calcinadas, Ca(OH)2 y CaO, resumidos en la Tabla 4.

Las pruebas de reutilización de materiales realizadas muestran que tanto las cáscaras de huevo secas como las cáscaras de huevo después de la calcinación pueden reutilizarse. Se realizaron cuatro ciclos de remoción de iones metálicos de aguas residuales industriales seguidos de tratamiento del material utilizando HCl 0,1 M, HNO3 0,1 M, NaOH 0,1 M y agua destilada. Para las cáscaras de huevo después de la calcinación, la capacidad de sorción seguía siendo del 97 % para todas las variantes probadas. Para las cáscaras de huevo secas, la capacidad de sorción después de 4 ciclos fue del 95 % para 3 de las soluciones utilizadas, solo ligeramente inferior al 91 % cuando se utilizó HNO3 0,1 M.

En este trabajo se investigó la eficiencia de remoción de iones metálicos usando materiales de origen natural en términos de un efluente industrial real de un proceso de electropulido de acero inoxidable. No todos los materiales seleccionados para las pruebas preliminares resultaron ser aplicables a las aguas residuales reales en términos de eficiencia. Algunos de ellos, como la piel de naranja y las algas, no fueron lo suficientemente efectivos y absorbieron grandes cantidades de solución, lo que dificultó la separación del material de la solución de aguas residuales después del proceso de tratamiento.

Se estableció el uso potencial del material vegetal Eclipta alba. Los mejores ajustes se obtuvieron para el modelo cinético de segundo orden y el modelo de isoterma de Langmuir. La capacidad máxima de sorción, bastante no muy alta, de 8,64 mg/g obtenida se debe a la presencia simultánea de muchos iones diferentes en las aguas residuales reales estudiadas, además del medio muy ácido en el que se realizó el proceso de sorción. Teniendo en cuenta la eficiencia de eliminación de los iones metálicos individuales obtenidos a diferentes concentraciones iniciales del efluente, se puede determinar que el hierro y el cromo son los más fáciles de eliminar de la solución. El níquel y el cobre son más difíciles de eliminar. Este es un orden característico para este tipo de aguas residuales, que también fue observado por los autores al utilizar turba como absorbente en trabajos anteriores.

Sobre la base de las investigaciones de FT-IR y la comparación de los espectros obtenidos, se determinó que las cáscaras de huevo secas están muy cerca del CaCO3, tanto como las cáscaras de huevo calcinadas lo están del Ca(OH)2. Teniendo en cuenta la presencia principalmente de hidróxido de calcio en las cáscaras de huevo después de la calcinación, y siendo el pH de la solución de aguas residuales después del proceso de tratamiento de alrededor de 12-13, el mecanismo de acción de las cáscaras de huevo calcinadas resulta principalmente de la precipitación de hidróxidos metálicos de la se determinó la solución. En el caso de cáscaras de huevo secas que contienen principalmente carbonato de calcio en su composición, el mecanismo no se ha resuelto de manera concluyente. Puede ser complejo y puede involucrar precipitación, adsorción en la superficie de las cáscaras de huevo secas, así como intercambio de iones.

Tanto las cáscaras de huevo secas como las calcinadas mostraron una alta eficiencia de eliminación de iones metálicos del 95,3 al 97,6 % y del 97,4 al 99,9 %, respectivamente. Las reducciones más altas se lograron para el Fe(III), donde se alcanzó prácticamente el 100 % de eliminación en todos los casos, y para el Cr(III), donde los valores fueron ligeramente más bajos pero aún excedieron el 90 %. Se pueden observar diferencias más importantes para Ni(II) y Cu(II). El carácter de las cáscaras de huevo secas de ser similar al carbonato de calcio, mientras que el de las cáscaras de huevo calcinadas es similar al hidróxido de calcio, ambos determinados sobre la base de estudios FT-IR, también fueron confirmados por los resultados en términos de la efectividad de estos materiales en el estudió las aguas residuales industriales.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado.

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Instituto de Ingeniería Ambiental, Universidad de Ciencias Ambientales y de la Vida de Wrocław, Pl. Grunwaldzki 24, 50-365, Breslavia, Polonia

S. Charazińska, E. Burszta-Adamiak & P. ​​​​Lochyński

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SC: Conceptualización, Investigación, Redacción- Preparación del borrador original; PL: Redacción- Revisión y Edición, Supervisión; E. BA.: Redacción- Revisión y Edición, Supervisión. Todos los autores leyeron y aprobaron la versión final del manuscrito.

Correspondencia a P. Lochyński.

Los autores del manuscrito declaran que no tienen intereses financieros en competencia conocidos ni relaciones personales que pudieran haber parecido influir en el trabajo informado en este documento.

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Charazińska, S., Burszta-Adamiak, E. & Lochyński, P. La eficacia de la eliminación de iones de metales pesados ​​de las aguas residuales de electropulido industrial utilizando materiales naturales. Informe científico 12, 17766 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-22466-9

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Recibido: 12 julio 2022

Aceptado: 13 de octubre de 2022

Publicado: 22 de octubre de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-22466-9

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