Adsorción de cobre (II) y cadmio (II) en suspensiones acuosas de CaCO3 biogénico nanoestructurado

Abstract

Resumen: En esta investigación se propone el reuso de los desechos de conchas de ostión en forma de nanoestructuras de CaCO3 biogénico y su aplicación como adsorbente de iones metálicos de cobre (II) y cadmio (II) en medios acuosos. Los experimentos de adsorción se realizaron por lotes a partir de soluciones de sales metálicas preparadas a diferentes concentraciones. Se utilizaron los modelos de isotermas de adsorción y su formulación matemática para describir los equilibrios de adsorción que ocurren en las nanoestructuras. Las capacidades máximas de adsorción obtenidas experimentalmente fueron de 18,6 mgg−1 para los iones cadmio (II) y de 22,7 mgg−1 para los iones cobre (II). Ambas isotermas corresponden a una isoterma tipo H, indicando una alta afinidad de adsorción y una fuerte interacción adsorbato-adsorbente. Basado en los coeficientes de adsorción (Kd) y los valores de porcentajes de metal removido, la secuencia de selectividad de los metales es cadmio (II) > cobre (II) para ser adsorbido en las nanoestructuras. Los resultados de caracterización mostraron que el CaCO3 obtenido a partir de fuentes biogénicas de conchas de ostión es altamente cristalino y polimorfo, compuesto por una mezcla de las fases de calcita y aragonita, predominando la forma romboédrica en tamaños nanométricos. Con estos resultados, se propone que con las nanoestructuras de CaCO3 obtenidas a partir de fuentes biogénicas tales como las conchas de ostión, es factible su uso para remover metales pesados de medios acuosos. Abstract: This research proposes the reuse of waste oysters shells in the form of nanostructures of CaCO3 biogenic and its application as adsorbent of copper (II) and cadmium (II) metal ions in aqueous media. The adsorption experiments were carried out in batches from metal salts solutions prepared at different concentrations. The adsorption isotherm models and their mathematical formulation were used to describe adsorption equilibria occurring in the nanostructures. The maximum adsorption capacities obtained experimentally were 18.6 mgg−1 for cadmium ions (II) and 22.7 mgg−1 for copper ions (II). Both isotherms correspond to an isotherm type H, indicating a high affinity of adsorption and a strong adsorbent-adsorbate interaction. Based on the coefficients of adsorption (Kd) and the values of percentage of metal removed, metals selectivity sequence is cadmium (II) > copper (II) to be adsorbed on nanostructures. The results of characterization showed that the CaCO3 obtained from oysters shells of biogenic sources is highly crystalline and polymorphous, composed of a mixture of phases of calcite and aragonite, predominating the rhombohedral form in nanometric sizes. With these results, it is proposed that with CaCO3 nanostructures obtained from biogenic sources such as oyster shells, is feasible use to remove heavy metals from aqueous media. Palabras clave: Adsorción, Metales, Nanoestructuras de CaCO3, Materiales biogénicos, Keywords: Adsorption, Metals, CaCO3 nanostructures, Biogenic materials