Adsorbentes a base de cenizas volantes de carbón para la eliminación de tetraciclina: Perspectivas comparativas sobre la modificación y conversión de zeolita
Autores: Houghton, Eric E.; Yapi, Litha; Haneklaus, Nils; Brink, Hendrik G.; Tichapondwa, Shepherd M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Adsorbentes a base de cenizas volantes de carbón para la eliminación de tetraciclina: Perspectivas comparativas sobre la modificación y conversión de zeolita
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Xenobióticos
Tetraciclina
Adsorción
Zeolita
Eliminación
Eficiencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 44
Citaciones: Sin citaciones
Los xenobióticos emergentes, como la tetraciclina (TC), representan riesgos significativos tanto para el medio ambiente como para la salud humana. La adsorción es un método reconocido para eliminar estos contaminantes, y en este estudio, se modificó la ceniza de carbón (FA), un subproducto de la combustión del carbón, para desarrollar adsorbentes. Se prepararon FA modificada con ácido (AM-FA) y FA modificada con base (BM-FA), y se sintetizó zeolita Na-P1 (ZNa-P1) mediante tratamiento hidrotérmico. Las pruebas de adsorción revelaron que BM-FA y ZNa-P1 eliminaron el 76% y el 90% de TC, respectivamente, en comparación con el 35% con FA no modificada. AM-FA tuvo el rendimiento más bajo, eliminando solo el 11% de TC. El rendimiento superior de ZNa-P1 se relacionó con su alta pureza de zeolita, con una capacidad de intercambio catiónico (CEC) de 6.37 meq/g y un área superficial de 35.7 m/g. Aunque BM-FA tenía un área superficial mayor de 110.8 m/g, mostró una CEC más baja de 3.42 meq/g. La eficiencia de adsorción se relacionó más estrechamente con la CEC que con el área superficial. La eliminación óptima de TC con ZNa-P1 se logró con una dosis de 7.5 g/L y pH 5. El proceso siguió cinética de pseudo segundo orden y la isoterma de Langmuir, con una capacidad máxima de 46.34 mg/g a 30 grados C. La termodinámica de la adsorción indicó que la adsorción fue endotérmica y espontánea. El mecanismo de adsorción de tetraciclina en ZNa-P1 involucró atracción electrostática, hidrógeno e intercambio iónico. Este estudio se alinea con los ODS 6 (Agua Limpia y Saneamiento) y 12 (Consumo y Producción Responsables).
Descripción
Los xenobióticos emergentes, como la tetraciclina (TC), representan riesgos significativos tanto para el medio ambiente como para la salud humana. La adsorción es un método reconocido para eliminar estos contaminantes, y en este estudio, se modificó la ceniza de carbón (FA), un subproducto de la combustión del carbón, para desarrollar adsorbentes. Se prepararon FA modificada con ácido (AM-FA) y FA modificada con base (BM-FA), y se sintetizó zeolita Na-P1 (ZNa-P1) mediante tratamiento hidrotérmico. Las pruebas de adsorción revelaron que BM-FA y ZNa-P1 eliminaron el 76% y el 90% de TC, respectivamente, en comparación con el 35% con FA no modificada. AM-FA tuvo el rendimiento más bajo, eliminando solo el 11% de TC. El rendimiento superior de ZNa-P1 se relacionó con su alta pureza de zeolita, con una capacidad de intercambio catiónico (CEC) de 6.37 meq/g y un área superficial de 35.7 m/g. Aunque BM-FA tenía un área superficial mayor de 110.8 m/g, mostró una CEC más baja de 3.42 meq/g. La eficiencia de adsorción se relacionó más estrechamente con la CEC que con el área superficial. La eliminación óptima de TC con ZNa-P1 se logró con una dosis de 7.5 g/L y pH 5. El proceso siguió cinética de pseudo segundo orden y la isoterma de Langmuir, con una capacidad máxima de 46.34 mg/g a 30 grados C. La termodinámica de la adsorción indicó que la adsorción fue endotérmica y espontánea. El mecanismo de adsorción de tetraciclina en ZNa-P1 involucró atracción electrostática, hidrógeno e intercambio iónico. Este estudio se alinea con los ODS 6 (Agua Limpia y Saneamiento) y 12 (Consumo y Producción Responsables).