Eliminación Rápida de los Metales Pesados Cadmio y Plomo de una Solución Acuosa mediante un CAN-Zeolita Sintetizada a partir de Arcilla Natural
Autores: Aloui, Lobna; Mezghich, Soumaya; Mansour, Lamjed; Hraiech, Sana; Ayari, Fadhila
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Eliminación Rápida de los Metales Pesados Cadmio y Plomo de una Solución Acuosa mediante un CAN-Zeolita Sintetizada a partir de Arcilla Natural
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Zeolita
Tratamiento hidrotérmico
Difracción de rayos X
Adsorción de nitrógeno
Metales pesados
Isotermas de adsorción
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La zeolita CAN se sintetizó con alta pureza a partir de caolinita natural mediante fusión alcalina por tratamiento hidrotérmico a una presión de 1 kbar HO. Se caracterizó mediante difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia infrarroja y adsorción de nitrógeno a 77 K. Los resultados muestran que después del tratamiento hidrotérmico de AK (bajo condiciones específicas), el SBET aumenta de 5.8 mg a 30.07 mg, lo que es seis veces mayor. El AK, que era un sólido no poroso o macroporoso (la adsorción/desorción de nitrógeno de AK es del tipo II), se convirtió en mesoporoso (las isotermas de adsorción-desorción de N exhiben una histéresis típica del tipo IV) con un tamaño de poro de 5.9 Å. El XRD de AK muestra la presencia de cuarzo (Q) como impurezas, e illita y caolinita como fracciones principales; después del tratamiento hidrotérmico, el difractograma de XRD muestra solo picos finos relacionados con la zeolita CAN (con buena cristalinidad), confirmando el éxito del proceso de síntesis. Estos resultados sugieren que la zeolita CAN sintetizada tiene el potencial de ser probada en la eliminación de metales pesados de aguas residuales como parte de un proceso de remediación. Se utilizaron reactores por lotes para evaluar las isotermas de adsorción y los estudios cinéticos de metales pesados, cadmio y plomo, mediante arcilla de caolinita natural (AK) y zeolita cancrinita sintetizada (zeolita CAN). Los resultados muestran que la cinética de adsorción de los metales pesados bivalentes cadmio y plomo es extremadamente rápida tanto con AK como con zeolita CAN. Se alcanzó el equilibrio en 2 minutos. Las isotermas de adsorción muestran que la zeolita CAN sintetizada tiene una mayor capacidad de adsorción; la capacidad de retención de plomo y cadmio fue tres veces mayor que la presentada por el mineral de arcilla natural. Según los hallazgos, la zeolita CAN tiene una mayor afinidad por PbII (192 mg/g) en comparación con CdII (68 mg/g). Los sitios de superficie reactiva negativa que interactúan con estos metales pesados catiónicos resultaron en una mayor cantidad de adsorción de metales pesados que la capacidad de intercambio catiónico (CEC). La información de adsorción se analizó utilizando las ecuaciones de Langmuir y Freundlich. El modelo de Langmuir proporcionó un buen ajuste a los datos de equilibrio, indicando un mecanismo de adsorción en monocapa.
Descripción
La zeolita CAN se sintetizó con alta pureza a partir de caolinita natural mediante fusión alcalina por tratamiento hidrotérmico a una presión de 1 kbar HO. Se caracterizó mediante difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia infrarroja y adsorción de nitrógeno a 77 K. Los resultados muestran que después del tratamiento hidrotérmico de AK (bajo condiciones específicas), el SBET aumenta de 5.8 mg a 30.07 mg, lo que es seis veces mayor. El AK, que era un sólido no poroso o macroporoso (la adsorción/desorción de nitrógeno de AK es del tipo II), se convirtió en mesoporoso (las isotermas de adsorción-desorción de N exhiben una histéresis típica del tipo IV) con un tamaño de poro de 5.9 Å. El XRD de AK muestra la presencia de cuarzo (Q) como impurezas, e illita y caolinita como fracciones principales; después del tratamiento hidrotérmico, el difractograma de XRD muestra solo picos finos relacionados con la zeolita CAN (con buena cristalinidad), confirmando el éxito del proceso de síntesis. Estos resultados sugieren que la zeolita CAN sintetizada tiene el potencial de ser probada en la eliminación de metales pesados de aguas residuales como parte de un proceso de remediación. Se utilizaron reactores por lotes para evaluar las isotermas de adsorción y los estudios cinéticos de metales pesados, cadmio y plomo, mediante arcilla de caolinita natural (AK) y zeolita cancrinita sintetizada (zeolita CAN). Los resultados muestran que la cinética de adsorción de los metales pesados bivalentes cadmio y plomo es extremadamente rápida tanto con AK como con zeolita CAN. Se alcanzó el equilibrio en 2 minutos. Las isotermas de adsorción muestran que la zeolita CAN sintetizada tiene una mayor capacidad de adsorción; la capacidad de retención de plomo y cadmio fue tres veces mayor que la presentada por el mineral de arcilla natural. Según los hallazgos, la zeolita CAN tiene una mayor afinidad por PbII (192 mg/g) en comparación con CdII (68 mg/g). Los sitios de superficie reactiva negativa que interactúan con estos metales pesados catiónicos resultaron en una mayor cantidad de adsorción de metales pesados que la capacidad de intercambio catiónico (CEC). La información de adsorción se analizó utilizando las ecuaciones de Langmuir y Freundlich. El modelo de Langmuir proporcionó un buen ajuste a los datos de equilibrio, indicando un mecanismo de adsorción en monocapa.