Universidad de Sonora

Operaciones Unitarias II

“Adsorción de Fenol de Solución Acuosa por medio

de Ceniza de Jacinto de Agua”

Presenta: Valeria Durazo Estrada

31 de Marzo 2016

“Adsorción de Fenol de Solución Acuosa por

medio de Ceniza de Jacinto de Agua”

Autores: M.T Uddin, M.S Islam y M.Z Abedin

Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de los

polímeros.

Universidad de Ciencia y Tecnología, Shahjalal,

Bangladesh.

Revista de Ingeniería y Ciencias Aplicadas

Volumen 2, No.2, Abril 2007

Páginas: 11-14

Índice

• Resumen

• Introducción

• Objetivo

• Materiales y Métodos

• Resultados y Discusión

• Conclusión

Resumen

•Se estudió el potencial de la ceniza de jacinto de agua para

la adsorción del fenol a partir de una solución acuosa.

•Estudios bajo diversas condiciones experimentales.

•La adsorción del fenol decrece con el incremento de pH.

•Se utilizan el modelo de adsorción de Freundlich y Langmuir.

•Suposiciones con modelos de adsorción de primer y segundo

orden.

Introducción

•La ceniza de jacinto de agua se usa como adsorbente para

eliminar el fenol de una solución acuosa.

•Los fenoles son contaminantes comunes de aguas

residuales generados por diversos productos.

•La adsorción es un proceso de separación efectiva para el

trato industrial y efluente doméstico.

•Adsorbente efectivos para remover el fenol de soluciones

acuosas son: bentonitas, gel silice, alúmina activada y

carbón activado.

Objetivo

•El objetivo de este estudio fue producir ceniza de

jacinto de agua como un adsorbente de fenol para

caracterizar e investigar los efectos de concentración

inicial de fenol, el tiempo de contacto, el pH y la dosis

de adsorbente.

Materiales y Métodos

Materiales:

• El jacinto de agua se recolectó de estanques locales.

• Las raíces de la planta fueron separadas y lavadas.

• Se sometieron a secado en un horno a 90ºC alrededor de

16 horas.

• Las raíces secas fueron quemadas por una hora, el resto

fueron molidas, coladas y guardadas para utilizarse.

Químicos

• Se preparó como solución madre 1000 mg/l de fenol

disolviendo 1.0 gramo de grado reactivo de fenol en 1 litro

de agua destilada.

• Se prepararon después diluciones partiendo de la

solución madre.

Experimentos de Sorción

• Efectos de pH:

-Rango de pH= 2.5-9

-Se tomaron 150 ml de la solución de fenol en erlenmeyer

y se le colocó 1 gramo de ceniza de jacinto de agua.

-Se sometió a agitación por 5 horas en oscilación

constante.

-Las muestras se centrifugaron y el sobrenadante de la

solución fue analizado usando espectrómetro UV/VIS.

• Efectos de la dosis de adsorbente:

-150 ml de solución de fenol en una concentración inicial de

70 mg/L con diferencias ponderadas en la cantidad de ceniza

de jacinto agua (0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.4 y 1.6 g) .

-Se agitaron las muestras por 5 horas a oscilación constante.

-Después se sometieron a centrifugación y se estudió el

sobrenadante de la concentración en espectrómetro UV/VIS.

• Equilibrio de adsorción:

-0.75 g de adsorbente en 150 ml de solución de fenol a

concentraciones iniciales de 40, 50, 60, 70, 80, 90,100 y

110 mg/L en un frasco de 250 ml con tapón cónico.

-Las muestras se agitaron a oscilación constante

-Al alcanzarse el equilibrio, las concentraciones en las

muestras se estudiaron como anteriormente.

• Cinética de Adsorción

-Se puso en contacto 200 ml de solución de fenol a

diferentes concentraciones iniciales de 50 a 70 mg/L con

0.5g de adsorbente en frasco de 250 ml con tapón cónico.

-Las muestras se agitaron a oscilación constante durante 5

horas.

-Se tomaron muestras a diferentes intervalos de tiempo.

-Se sometieron a centrifugación y el sobrenadante

obtenido se analizó como anteriormente.

Resultados y Discusión

• Efectos del pH sobre la adsorción del fenol

-La adsorción se mantiene

constante con un pH de 2.5-5.

-La adsorción disminuye a

7.09 con pH de 5 y a 3.26 con

un pH de 9

-El pH afecta el grado de ionización de fenol y las propiedades superficiales

del adsorbente.

-A valores bajos de pH la superficie de ceniza de jacinto de agua se protona

creándose una atracción mas fuerte para cargar negativamente los iones

fenolato.

• Efecto del tiempo de contacto y las concentraciones

iniciales

-El tiempo de equilibrio requerido para la adsorción de fenol en el

adsorbente fue de 120 minutos.

-Para los siguientes experimentos las muestras se dejaron 5 horas

para garantizar el equilibrio.

-Del 90-95% de la adsorción se obtuvo en los primeros 30 minutos

debido al número de sitios disponibles en el adsorbente.

• Como resultado existe un incremento del gradiente de

concentración entre el adsorbato en solución y el

adsorbato en la superficie del adsorbente.

• El gradiente incrementa en la etapa inicial de adsorción, y

va decreciendo conforme el tiempo transcurre debido a la

acumulación de partículas de fenol en los espacios

disponibles del adsorbente.

• Efecto de la dosis de adsorbente

-Experimento con diferentes dosis de adsorbente en una

concentración inicial de fenol de 70 mg/L.

-El porcentaje de eliminación de fenol incrementó al aumentar la

dosis del adsorbente debido al incremento del área superficial y a la

disponibilidad de espacios de adsorción con el aumento de dosis.

• Equilibrio de adsorción

-Ecuación de la isoterma de Langmuir para sorción

monocapa sobre una superficie:

Donde:

-q0 y KL son parámetros de Langmuir relacionados con la

capacidad de adsorción máxima y la energía libre de

adsorción.

-Ce es la concentración de equilibrio en la solución

acuosa.

-qe es la capacidad de adsorción de equilibrio del

adsorbente.

-Ecuación de la isoterma de Freundlich basada en la

sorción en superficies heterogéneas:

Donde

-Kf y n son constantes de Freundlich que indican la

capacidad de adsorción y la intensidad de adsorción

• Cinética de adsorción

-Se utiliza para examinar la velocidad del proceso de adsorción.

-Los datos de cinética que se obtuvieron se analizaron mediante

modelos de primer y segundo orden.

-Ecuación de primer orden de Lagergren:

Donde:

-qe y q son valores de azul de metileno absorbido (mg/g) en el

equilibrio y en tiempo t(min)

-k1 es la constante de velocidad de sorción

-Ecuación de velocidad cinética de segundo orden de

Mckay:

Donde:

-k2 es la constante de velocidad de segundo orden de

sorción (g/mg min)

-Los coeficientes de correlación

obtenidos para todas las

concentraciones iniciales C0

fueron mayores a 0.9.

-La qe experimental no

concordaba con los valores

gráficos lineales.

-Por lo tanto, el modelo de

primer orden se descartó.

-Los valores de r22 fueron

mayores que los de r12 en las

concentraciones iniciales de

fenol.

-El modelo cinético de segundo

orden se ajusto a los datos de

adsorción de fenol en el

adsorbente

Conclusión

• La capacidad de adsorción del adsorbente fue afectada

por el pH inicial, la concentración inicial de fenol, el

tiempo de contacto y la dosis de adsorbente.

• Los resultados mostraron que la cantidad de fenol

adsorbido incrementó con el aumento de la concentración

inicial de fenol.

• La adsorción de fenol decreció con el incremento de pH.

• Los datos de equilibrio se ajustaron a la isoterma de

Langmuir.

• Se concluyó que la ecuación de segundo orden

proporcionó la mejor correlación para los datos de

adsorción.

¡Gracias por su

atención!