Tratamiento de aguas sintéticas para la adsorción de cromo con un adsorbente compuesto de residuos de cáscara de maíz y bentonita

Abstract

El cromo es un metal pesado de alta toxicidad que representa un riesgo para la salud humana y la calidad ambiental. Su adsorción en aguas residuales es una solución clave para mitigar sus efectos adversos. Este estudio fue de enfoque cuantitativo, tipo experimental y nivel explicativo. La variable dependiente fue la eficiencia de remoción de cromo y la variable independiente las condiciones de adsorción. Se preparó un adsorbente compuesto con residuos de cáscara de maíz y bentonita, caracterizado químicamente y con análisis FTIR. El estudio, se realizó en un sistema batch a escala de laboratorio bajo condiciones controladas. Se analizó la cinética, el equilibrio y los mecanismos de adsorción. La adsorción se evaluó en soluciones sintéticas de cromo con concentraciones iniciales entre 20 y 100 mg/L. Los resultados indican que la cinética de adsorción se ajusta al modelo de pseudo-primer orden (R2 = 0.968), y el equilibrio de adsorción al modelo de Freundlich (R2 = 0.997). Se empleó un diseño de superficie de respuesta para optimizar el tiempo de adsorción, la dosis del adsorbente y la concentración inicial de cromo en solución. Las condiciones óptimas de operación, para una eficiencia de adsorción del 100 %, son 103 minutos, dosis de adsorbente de 29.71 g/L y concentración inicial de cromo de 31.13 mg/L. Los análisis químicos sugieren que el cromo interactúa con los átomos de silicio y aluminio de la bentonita. Estos resultados demuestran el potencial de la bentonita y los residuos de cáscara de maíz como un adsorbente para la remoción de cromo.

Chromium is a highly toxic heavy metal that poses a risk to human health and environmental quality. Its adsorption in wastewater is a key solution to mitigate its adverse effects. This study had a quantitative approach, experimental type and explanatory level. The dependent variable was the chromium removal efficiency, and the independent variables was the adsorption conditions. A composite adsorbent with corn husk waste and bentonite was prepared, chemically characterized and subjected to FRIT analysis. The study was carried out in a laboratory scale batch system under controlled conditions. The kinetics, equilibrium, and adsorption mechanisms were analyzed. The adsorption was evaluated in synthetic chromium solutions with initial concentration between 20 and 100 mg/L. The results indicate that the adsorption kinetics fit the pseudo-first order model (R2 = 0.968), while the adsorption equilibrium fits the Freundlich model (R2 = 0.997). Response surface design was used to optimize the adsorption time, adsorbent dose, and initial concentration of chromium in solution. The optimum operating conditions for 100 % adsorption efficiency are 103 minutes, adsorbent dose of 29.71 g/L, and initial chromium concentration of 31.13 mg/L. Chemical analyses suggest that chromium interacts with silicon and aluminum atoms in the bentonite. These results demonstrate the potential of bentonite and corn husk waste as an adsorbent for chromium removal.