Evaluación de la Eficiencia de Adsorción de Metales Pesados de Biochar Derivado de Residuos Agrícolas
Autores: Georgieva, Velyana; Gonsalvesh, Lenia; Mileva, Sonia; Hamanova, Mariyana; Yemendzhiev, Hyusein
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación de la Eficiencia de Adsorción de Metales Pesados de Biochar Derivado de Residuos Agrícolas
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía biomasa
Palabras clave
Estudio
Biocarbones
Iones de metales pesados
Biomasa de residuos agrícolas
Rendimiento de adsorción
Propiedades fisicoquímicas
Morfología de superficie
Porosidad
Química de superficie
área de superficie específica
Experimentos de adsorción por lotes
Aplicaciones de tratamiento de agua
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga el potencial de los biochar derivados de biomasa de residuos agrícolas para la eliminación de iones de metales pesados de soluciones acuosas. Los biochar se produjeron mediante pirólisis lenta a 793 K utilizando cáscaras de almendra (AS), cáscaras de nuez (WS), cáscaras de pistacho (PS) y cascarilla de arroz (RH) como materias primas. Se evaluaron las propiedades fisicoquímicas y el rendimiento de adsorción de los materiales resultantes con respecto a Cd(II), Mn(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), hierro total (Fe), arsénico total (As) y cromo total (Cr) en soluciones modelo. La morfología de la superficie, la porosidad y la química de la superficie de los biochar se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), adsorción de nitrógeno a 77 K (para área de superficie específica y estructura de poros), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y determinación del punto de carga cero (pH). Según sus propiedades texturales, los biochar derivados de WS, PS y AS se clasificaron como predominantemente microporosos, mientras que el biochar derivado de RH mostró características mesoporosas. Se registró el área de superficie más alta de Brunauer-Emmett-Teller (S) para el biochar de cáscara de pistacho, mientras que el biochar de RH mostró la más baja. El biochar de cáscara de pistacho exhibió la mayor área de superficie específica (440 m/g), mientras que el biochar de cascarilla de arroz fue predominantemente mesoporoso. Se realizaron experimentos de adsorción por lotes a 25 grados C, con una dosis de adsorbente de 3 g/L y un tiempo de contacto de 24 h. Los experimentos en sistemas multicomponentes revelaron eficiencias de eliminación que superaron el 87% para todos los metales probados, con valores máximos que alcanzaron el 99.9% para Cd(II) y el 97.5% para Fe. El estudio destaca fuertes correlaciones entre las propiedades fisicoquímicas y el rendimiento de sorción, demostrando la idoneidad de estos biochar como sorbentes de bajo costo para aplicaciones complejas de tratamiento de agua.
Descripción
Este estudio investiga el potencial de los biochar derivados de biomasa de residuos agrícolas para la eliminación de iones de metales pesados de soluciones acuosas. Los biochar se produjeron mediante pirólisis lenta a 793 K utilizando cáscaras de almendra (AS), cáscaras de nuez (WS), cáscaras de pistacho (PS) y cascarilla de arroz (RH) como materias primas. Se evaluaron las propiedades fisicoquímicas y el rendimiento de adsorción de los materiales resultantes con respecto a Cd(II), Mn(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), hierro total (Fe), arsénico total (As) y cromo total (Cr) en soluciones modelo. La morfología de la superficie, la porosidad y la química de la superficie de los biochar se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), adsorción de nitrógeno a 77 K (para área de superficie específica y estructura de poros), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y determinación del punto de carga cero (pH). Según sus propiedades texturales, los biochar derivados de WS, PS y AS se clasificaron como predominantemente microporosos, mientras que el biochar derivado de RH mostró características mesoporosas. Se registró el área de superficie más alta de Brunauer-Emmett-Teller (S) para el biochar de cáscara de pistacho, mientras que el biochar de RH mostró la más baja. El biochar de cáscara de pistacho exhibió la mayor área de superficie específica (440 m/g), mientras que el biochar de cascarilla de arroz fue predominantemente mesoporoso. Se realizaron experimentos de adsorción por lotes a 25 grados C, con una dosis de adsorbente de 3 g/L y un tiempo de contacto de 24 h. Los experimentos en sistemas multicomponentes revelaron eficiencias de eliminación que superaron el 87% para todos los metales probados, con valores máximos que alcanzaron el 99.9% para Cd(II) y el 97.5% para Fe. El estudio destaca fuertes correlaciones entre las propiedades fisicoquímicas y el rendimiento de sorción, demostrando la idoneidad de estos biochar como sorbentes de bajo costo para aplicaciones complejas de tratamiento de agua.