La eficiencia de eliminar iones de metales pesados ​​de aguas residuales de electropulido industrial utilizando materiales naturales.

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. Teniendo esto en cuenta, existe un interés creciente en encontrar métodos alternativos pero eficaces 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 procedentes 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 eficacia, 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%. Primero se eliminan de la solución el hierro y el cromo (aproximadamente el 100% y el 90%, respectivamente), seguidos de los iones de níquel y cobre. Las mediciones FT-IR y SEM con EDS utilizadas para caracterizar materiales, junto con pruebas de laboratorio utilizando efluentes industriales reales, permitieron determinar su mecanismo de acción. Se determinó la superficie específica para todos los materiales probados 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 dan motivos para ser optimistas 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 medioambiental que ha atraído cada vez más atención 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 la galvanoplastia, que libera aguas residuales principalmente de la producción y procesamiento de productos metálicos. Una de las técnicas utilizadas para el tratamiento de 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 alisando y haciendo que la superficie sea brillante y al mismo tiempo aumentando 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 de galvanoplastia típicas generan grandes cantidades de aguas residuales durante el enjuague de las piezas. 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 lo tanto, deben tratarse 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 iones metálicos tóxicos de aguas contaminadas y residuales incluyen precipitación química, filtración por membrana, electrocoagulación, sorción, intercambio iónico, etc.24,25,26. La precipitación química es el proceso de formación de depósitos metálicos insolubles al hacer reaccionar 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 el 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, pudiendo extraerse los metales28,29,30,31. Las ventajas de este método son principalmente su simplicidad y bajo costo, mientras que las desventajas incluyen la lenta precipitación de metales, la generación de lodos excesivos que requieren tratamiento adicional y los impactos ambientales a largo plazo asociados con la eliminación de lodos32.

Las investigaciones contemporáneas se han centrado en métodos alternativos para la eliminación de iones de metales pesados ​​de aguas residuales industriales, como la electrocoagulación, la adsorción mediante adsorbentes sintéticos y naturales, la aplicación de campos magnéticos, procesos de oxidación avanzados, procesos de membrana, etc.33,34,35. Entre ellas, 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 de que se pueden utilizar materiales naturales biodegradables como sorbentes, el bajo coste es un factor importante a la hora de preparar nuevos materiales. Por lo tanto, el uso de materiales sólidos de bajo costo y ampliamente disponibles, incluidos materiales de desecho, ha surgido como una técnica prometedora para preparar sorbentes para reducir la contaminación peligrosa del agua y las aguas residuales. Para este fin, se pueden utilizar desechos de bajo costo, como materiales minerales, lodos de depuradora, subproductos industriales, desechos agrícolas y desechos domésticos, para preparar sorbentes inmediatamente o después de su modificación36,37,38. Entre ellos, los subproductos industriales, los desechos agrícolas y los materiales naturales se han vuelto populares recientemente en las tecnologías de tratamiento de agua y aguas residuales39,40,41, y está aumentando el número de publicaciones sobre su uso para eliminar diversos contaminantes. Un beneficio adicional de utilizarlos para el tratamiento de aguas residuales industriales y de aguas superficiales en zonas agrícolas es la tendencia hacia una economía circular. Un ejemplo es el uso de residuos agrícolas como biosorbentes para eliminar nutrientes del agua, porque la intensificación de la fertilización en la cuenca agrícola provoca la eutrofización del agua en esta zona42.

Aunque el número de publicaciones sobre el tratamiento de aguas residuales con biosorbentes va en aumento, el número de estudios realizados sobre aguas residuales reales es bastante limitado. Por 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 eficacia de la eliminación de iones metálicos utilizando materiales de origen neutro para aguas residuales industriales reales procedentes 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 huevos de gallina y Eclipta alba para los estudios preliminares de este artículo, mientras que posteriormente se comprobó su aplicabilidad y eficacia para aguas residuales reales. El elemento novedoso de la investigación realizada es el uso de aguas residuales altamente ácidas en estudios de biosorción manteniendo al mismo tiempo una alta eficiencia de eliminación de iones de metales pesados, lo cual es un desafío cuando se utiliza 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 (aproximadamente 20 °C) durante al menos 7 días hasta que se secaron por completo. Luego fueron molidos y tamizados hasta obtener un material granular homogéneo. El polvo de cáscara de naranja es un material comercial con aplicación cosmética recomendado por el fabricante. Contiene 100 % polvo de cáscara de Citrus Aurantium Amara (naranja) y está elaborado en la India.

Las algas secas se muelen 100% algas secas Wakame, fabricadas en China. El polvo de algas es 100% Alga Ascophyllum nodosum con origen en Noruega, pero producida en Polonia.

La planta de Eclipta alba es 100% hierba cortada con origen en China. El material ha sido molido más antes de ser utilizado para futuras investigaciones. Otra Eclipta utilizada para la investigación es el polvo de Eclipta alba elaborado en la India. Eclipta alba tanto en forma vegetal como en polvo son productos disponibles comercialmente. Aunque se producen en diferentes mercados del extranjero, están disponibles comercialmente y se han adquirido 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 minuciosamente y luego se secaron durante 24 h a 80 °C y luego se molieron. El segundo tipo de huevos incluidos en el estudio fueron las cáscaras de huevo secas, que en forma de polvo (molidas), eran material comercial cuya composición del producto consistía 100% en cáscaras de huevo de gallina con Polonia como país de origen. Además 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 para las aguas residuales industriales provino de una planta industrial que se ocupa del tratamiento de superficies de acero ubicada en Wrocław. Las aguas residuales industriales procedentes del electropulido de acero inoxidable, con pH 1,3, contenían ácido fosfórico concentrado (V) y ácido sulfúrico (VI) con adición de trietanolamina. Debido al funcionamiento prolongado del baño de proceso en condiciones industriales, el nivel inicial de contaminación de las 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 calidad analítica: hidróxido de calcio Ca(OH)2 puro pa (Chempur, Polonia); óxido de calcio CaO puro pa (Chempur, Polonia); carbonato de calcio precipitó CaCO3 pa puro (Chempur, Polonia).

Para realizar todas las pruebas de sorción con aguas residuales industriales, 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 realizar la prueba ICP-OES, el filtrado se mineralizó con una mezcla 1:3 de ácido nítrico y ácido clorhídrico. Antes de las pruebas de PIC, 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 agua residual con 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 concentración constante (1000 mg Fe/L, 280 mg Cr/L, 28 mg Cu/L y 11 mg Ni/L) y se mezclaron para 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 una solución industrial de diferentes concentraciones iniciales. El porcentaje de eliminación de iones metálicos (%R) y la capacidad de adsorción (q) se calcularon según 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 sacarlo del horno y enfriar, el material fue caracterizado por FT-IR y SEM + EDS para observar los cambios ocurridos debido al proceso de calcinación.

Para mantener las condiciones que permitan repetidos intentos de neutralización y al mismo tiempo esforzarse por 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 añadiendo 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 mediante 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 agregaron 60 ml de agua residual industrial en diferentes concentraciones iniciales a matraces de 250 ml. 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 realizar la prueba ICP-OES, el filtrado se mineralizó con una mezcla 1:3 de ácido nítrico y ácido clorhídrico. Antes de las pruebas de PIC, 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. Se ajustaron nueve matraces llenos con 50 ml de solución de NaCl 0,1 M al pH inicial de 2,0 a 10 utilizando soluciones de NaOH 0,1 M o HCl 0,1 M. Se añadieron a cada matraz 0,5 g de polvo seco de Eclipta alba. La mezcla obtenida se somete a agitación vigorosa durante 24 h a una velocidad de 150 rpm. El pH final se anotó y se representó versus el 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 del agua residual del electropulido industrial 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. Después de este proceso, se separó el agua residual y se secó el material. Luego, el material fue sometido a un tratamiento para eliminar 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 realizar la prueba ICP-OES, todas las soluciones separadas fueron mineralizadas 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 espectroscopía de absorción infrarroja para medir la estructura de los materiales. Las mediciones se realizaron en un espectrómetro Thermo Scientific Nicolet iZ10 FT-IR (Infrarrojo por Transformación de Fourier) con un módulo de microscopio Thermo Scientific Nicolet iN10 MX equipado con un accesorio Smart iTX y una placa de diamante en la zona del espectro electromagnético con una longitud de onda que oscila entre 4000 a 400 cm-1. Este rango es más aplicable a la estructura de compuestos orgánicos. La espectroscopia FT-IR puede proporcionar información sobre los amplios grupos químicos presentes en el material, dependiendo de los picos de absorción disponibles44. Para obtener espectros FT-IR, se recogieron 32 exploraciones 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 de la superficie de los materiales estudiados. La composición se analizó mediante el espectrómetro de rayos X de dispersión de energía (EDS) de Oxford acoplado al microscopio de barrido. El mapa de distribución de elementos se obtuvo utilizando el detector Bruker XFlash 630 EDS.

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

La determinación del área de superficie específica de sólidos mediante 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 resultados actuales 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 al mantenimiento de la diversidad y, por lo tanto, se probaron materiales pertenecientes a diferentes "grupos de investigadores interesados", como frutas o fragmentos de cítricos. , algas, material vegetal o material de desecho.

En el caso de las cáscaras de naranja, al tratarse tanto de un producto comercial como de un material de desecho, los resultados obtenidos no fueron satisfactorios. Este material logró una baja tasa de reducción de contaminantes de menos del 40%. Del mismo modo, las algas obtuvieron resultados decepcionantes, tanto en forma de fragmentos más grandes como de las disponibles comercialmente en forma de polvo. Si bien los resultados de eliminación fueron mejores que los del 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 fue excluido de pruebas adicionales.

Teniendo en cuenta todos los factores analizados (Tabla 1), solo se seleccionaron para estudios adicionales los 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 disponible comercialmente para estudios posteriores. Esto fue para asegurar una mayor homogeneidad del material para pruebas adicionales y 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 de electropulido industrial. 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 utilizaron modelos de pseudoprimer y pseudosegundo orden para determinar la cinética de sorción. El modelo de pseudosegundo orden determinado por Ho45 dio resultados mucho mejores que el modelo de pseudoprimer 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 lo representa la ecuación. (3).

donde qe—cantidad de iones metálicos adsorbidos en equilibrio [mg/g], qt—cantidad de iones metálicos adsorbidos en un momento dado t [mg/g], k2—constante de velocidad del proceso de adsorción según 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 pseudosegundo orden supone que la velocidad del proceso de sorción depende de las interacciones químicas que resultan de la unión de iones metálicos a la superficie del adsorbente, el mecanismo de complejación o el intercambio iónico. Los resultados para el modelo de pseudosegundo orden se muestran en la Fig. 1, y los parámetros calculados se resumen en la Tabla 2. Resumiendo los resultados del estudio de la 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. Se obtuvieron resultados similares 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 qe de 17,92 mg/g determinado a partir del modelo se aproxima al valor obtenido por los autores en una publicación anterior. Utilizando turba polaca para la 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) de alrededor de 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 absorción alcanzada para los efluentes industriales que contienen níquel y hierro fue de aproximadamente 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 27,548. Se encontró que la eliminación de Ni(II) mediante 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 de Ni(II), volumen 50 ml, masa de material 0,4 g. Estimada para aguas residuales industriales, sobre la base de los parámetros presentados por los autores y el porcentaje de eliminación, la capacidad de sorción fue inferior a 2 mg/g50.

Modelo cinético de pseudosegundo orden para el polvo de Eclipta alba.

Los autores obtuvieron buenos resultados de ajuste tanto para los modelos de pseudoprimer como de pseudosegundo orden, obteniendo este último un mejor coeficiente de correlación. El modelo de pseudosegundo 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 isotérmico es muy importante para comparar y predecir la capacidad de biosorción, para lo cual se encuentran disponibles modelos de dos, tres y cuatro parámetros. Normalmente, se prefieren los modelos de dos parámetros debido a su 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 isotérmicos 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 igual afinidad por el sorbato. Además, la adsorción en un sitio no afecta la sorción en otro. Este modelo explica bien la formación de una cobertura 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 del 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 superiores a 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 más bajos, aproximadamente 0,705 y 0,815 para el modelo lineal y no lineal, respectivamente. A partir de estos datos, el valor 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. Con base en 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 tanto, en el rango de n > 1, lo que indica que los procesos de adsorción que tuvieron lugar fueron 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 isotérmicos 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 diferentes del proceso al aumentar la concentración. Las características del proceso para el hierro y el cromo son muy parecidas entre sí, mientras que para el níquel y el cobre son diferentes. Inicialmente, en concentraciones más bajas, se eliminan de la solución casi el 100% del hierro y el níquel y el 94% del cromo. Sólo para el cobre, incluso en concentraciones bajas, el valor máximo fue inferior al 70%. Cuando la concentración inicial en las aguas residuales brutas supera los 400 mg/dm3, se puede observar una disminución más pronunciada en la eficiencia de eliminación de cromo y hierro. En el caso del níquel, esta disminución ya se nota por encima de los 200 mg/dm3. Para el cromo y el hierro, con un aumento adicional de 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 eficacia 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 a 900 mg/dm3. Luego, el proceso se estabiliza y la eliminación permanece bastante estable en aproximadamente un 25% para el níquel y aproximadamente un 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 difería del níquel y el cobre.

Porcentaje de eliminación de iones metálicos de una 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 demostraron que esta planta es moderadamente tolerante incluso al exceso de Ni en el suelo. Las observaciones de cambios en los parámetros de crecimiento y 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 de estiramiento simétricas 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 pueden atribuirse a vibraciones de estiramiento C-O de alcoholes y ácidos carboxílicos. En el 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 la coordinación con 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 desplazaron a números de onda alrededor de 3380-3330 cm-1, 1755 cm-1, 1620 cm-1 y 1532 cm-. 1, respectivamente. Estos cambios pueden atribuirse 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.

Se utilizó análisis SEM 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 lisa 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 escamosa.

El análisis BET se midió mediante isoterma de adsorción de nitrógeno, lo que reveló que el área de superficie específica de Eclipta alba fue de 1,63 m2/g y el volumen de poros de este material fue de 0,0082 cm3/g. La determinación de la carga en el punto cero mostró que en el caso de Eclipta alba se produce a un pH de 6,2.

Las pruebas de desorción se realizaron utilizando 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 a 70 mg/L. Nuevamente, la menos efectiva fue el agua destilada, cuyo valor fue de 13 mg/L. La eliminación de iones metálicos por parte de Eclipta alba se redujo significativamente incluso después del primer ciclo de desorción. En cuanto a los iones de níquel y cobre, el material se caracterizaba por una falta de capacidad de sorción tras la desorción. Para los iones de hierro y cromo, sólo la desorción con NaOH permitió la eliminación de estos iones en el siguiente ciclo de sorción, y la eficiencia fue de aproximadamente el 50% para el hierro y el 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 residuos generados por la industria procesadora de huevos. La cáscara de huevo tiene pocas aplicaciones industriales a pesar de ser un producto de desecho producido en grandes cantidades. Debido a su composición química que contiene principalmente carbonato de calcio, se han investigado varias aplicaciones potenciales de la cáscara de huevo tanto en su forma básica como después del proceso de calcinación. La cáscara de huevo calcinada puede utilizarse 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 sorbente de diversos contaminantes, incluidos fosfatos, metales pesados, compuestos 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 utilizando diferentes reactivos. Se utilizaron cinco niveles de concentración total inicial que oscilaban entre 622,8 y 3047,6 mg/l. Para cada nivel, las proporciones de metales se mantuvieron iguales: 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 bibliográficos que indican la composición de las cáscaras de huevo secas y calcinadas, se utilizaron reactivos químicos puros correspondientes a su composición para comparar su eficacia. Se comparó el rendimiento de las cáscaras de huevo secas 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, superior al 95%. Entre los metales analizados, las mayores reducciones se consiguieron para el hierro, donde en todos los casos se eliminó prácticamente el 100%. 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; sólo 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. Una mayor discrepancia entre el material analizado y el reactivo químico se observa 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, en el caso de las cáscaras de huevo secas, el cromo en solución después del proceso de purificación permaneció en todos los niveles de concentración analizados. Sin embargo, a pesar de que estos residuos estaban 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 eficacia a la hora de eliminar incluso concentraciones muy altas de hierro y cromo de las aguas residuales.

Se pueden observar diferencias mayores en el resto de iones metálicos, 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 de mejor rendimiento de los tres materiales fue el hidróxido de calcio, para el cual se alcanzaron concentraciones postratamiento de 1,5 a 1,2 mg/l y de 4,0 a 1,9 mg/l para níquel y cobre, respectivamente. Para el óxido de calcio, se alcanzaron 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 superiores: 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 la banda a 1645 cm-1. En el caso de las cáscaras de huevo tras el proceso de calcinación se puede observar una disminución de 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 se confirma con 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, dejando 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, representando 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 la cáscara de los huevos. 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- según la siguiente reacción. También descubrieron que los iones resultantes se adsorben en las superficies de las partículas de la cáscara del 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. Luego se adsorben en 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 soluciones utilizando cáscaras de huevo en polvo o calcinadas. No es concluyente atribuir la alta eficiencia de todo el proceso únicamente a los fenómenos de sorción, como lo demostraron los autores basándose en estudios comparativos (Tabla 4). También hay que tener en cuenta que los valores de capacidad de sorción determinados por los investigadores para la cáscara de huevo pueden estar sobreestimados. A menudo, los autores, al calcular su efectividad, tienen en cuenta solo las concentraciones de iones en la solución antes y después de aplicar las cáscaras de huevo, sin tener en cuenta el hecho de que parte de los contaminantes pueden eliminarse en forma de precipitado mediante precipitación y no solo sorberse. por la materia.

Después del tratamiento de las aguas residuales, aparecen en la superficie pequeñas irregularidades visibles en las imágenes SEM. El análisis EDS mostró que las impurezas procedentes del ácido sulfúrico y ortofosfórico presentes en la composición de las aguas residuales, así como hierro y 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 huevos 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 se componen principalmente de 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 eran adsorbidos en la superficie del material debido a interacciones electrostáticas y/o un proceso de intercambio catiónico. Kristianto et al.65 realizaron estudios tanto con cáscaras de huevo secas como con 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 fisiosortivo. 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 según lo informado por los investigadores, alcanzando hasta 700 mg/g, un valor poco común en comparación con otros materiales naturales43. Para solucionar el mecanismo de acción de la cáscara de huevo calcinada se llevó a cabo tanto el estudio del propio material (mediante SEM con EDS y FT-IR) como la evaluación de la eficacia en la eliminación de iones metálicos de aguas residuales reales.

Como en el caso de las cáscaras de huevo secas, tras el tratamiento de las aguas residuales, en las imágenes SEM se puede observar la formación de pequeñas irregularidades en la superficie del material. El análisis EDS mostró la presencia de azufre y fósforo, así como hierro proveniente de aguas residuales industriales en la superficie del material, lo que también se relaciona con los resultados obtenidos en el caso de las cáscaras de huevo secas (Fig. 7). El cambio de superficie debido al proceso de calcinación también se confirmó en los valores de la superficie específica del material. Para las cáscaras de huevo secas, el área de superficie fue de sólo 0,15 m2/g y el volumen de poros de 0,0012 cm3/g. Para la calcinación de áster de cáscaras de huevo, estos valores fueron varias veces mayores y fueron 4,15 m2/g y 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 se compone principalmente de 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 la cáscara de huevo calcinada se basa en la precipitación que se produce de forma análoga a la utilización 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 se pueden reutilizar tanto las cáscaras de huevo secas como las cáscaras de huevo después de la calcinación. Se realizaron cuatro ciclos de eliminación de iones metálicos de aguas residuales industriales seguidos de un tratamiento del material con HCl 0,1 M, HNO3 0,1 M, NaOH 0,1 M y agua destilada. En el caso de las cáscaras de huevo después de la calcinación, la capacidad de sorción seguía siendo del 97% en 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 usó HNO3 0,1 M.

En este artículo se investigó la eficiencia de eliminación de iones metálicos utilizando 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 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 isotérmico de Langmuir. La capacidad máxima de sorción obtenida, bastante no muy alta, de 8,64 mg/g, se debe a la aparición 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 iones metálicos individuales obtenidos en 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 de este tipo de aguas residuales, que también fue observado por los autores al utilizar turba como sorbente en trabajos anteriores.

Sobre la base de investigaciones 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 dado que el pH de la solución de agua residual después del proceso de tratamiento es de aproximadamente 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 las cáscaras de huevo secas que contienen principalmente carbonato cálcico en su composición, el mecanismo no se ha resuelto de forma concluyente. Puede ser complejo y puede implicar precipitación, adsorción en la superficie de las cáscaras de huevo secas e intercambio iónico.

Tanto las cáscaras de huevo secas como las calcinadas mostraron altas eficiencias de eliminación de iones metálicos de 95,3–97,6% y 97,4–99,9%, respectivamente. Las mayores reducciones se lograron para el Fe(III), donde se logró prácticamente una eliminación del 100% en todos los casos, y para el Cr(III), donde los valores fueron ligeramente inferiores pero aún superaron el 90%. Se pueden observar diferencias más importantes para Ni(II) y Cu(II). El carácter similar de las cáscaras de huevo secas al carbonato de calcio y el de las cáscaras de huevo calcinadas similares al hidróxido de calcio, ambos determinados sobre la base de estudios FT-IR, también fueron confirmados por los resultados en términos de la eficacia de estos materiales en la 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 Biológicas y Ambientales de Wrocław, Pl. Grunwaldzki 24, 50-365, Breslavia, Polonia

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

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SC: Conceptualización, Investigación, Escritura-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 conflicto ni relaciones personales conocidas que puedan haber influido en el trabajo presentado en este artículo.

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Charazińska, S., Burszta-Adamiak, E. & Lochyński, P. La eficiencia de eliminar iones de metales pesados ​​de 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 de julio de 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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