Eliminación de cationes Cr(III) y Pb(II) en disolución acuosa mediante procesos de bioadsorción

Abstract

En el presente trabajo se estudia la eliminación de cationes Pb(II) y Cr(III) en disolución acuosa mediante procesos de bioadsorción con alginato sódico. En primer lugar realizó el estudio empleando agua Milli-Q, analizando la eficiencia de eliminación de ambos cationes por separado y en sistemas bicomponente (es decir, en los que se encuentran presentes a la vez los dos cationes) mediante el empleo del diseño estadístico de experimentos y la metodología de superficie de respuesta. Igualmente, se estudian los aspectos cinéticos del proceso. Se determinan también las condiciones teóricas de trabajo en las que se alcanzará un óptimo para la variable de respuesta, maximizando la eficiencia de eliminación de Cr(III) y de Pb(II) tanto en sistemas monocomponente como bicomponente, la velocidad de eliminación de Cr(III) y, de forma simultánea, la eficiencia y la cinética del proceso. Una vez calculados los valores óptimos teóricos, se procederá a su corroboración experimental. En una segunda etapa se estudia el proceso de bioadsorción de plomo y cromo empleando una matriz acuosa real, concretamente agua del embalse de Alange (Badajoz), estudiando la influencia que los distintos iones presentes en el agua de embalse ejercían sobre el proceso de eliminación de Cr y Pb. Para ello se prepararon una serie de matrices acuosas sintéticas y se estudió en ellas el proceso de bioadsorción de los cationes objeto de este estudio. Por último, y al igual que al emplear agua destilada como matriz acuosa, se analizó la eficiencia de eliminación de los cationes en sistemas mono- y bicomponente.

In the present work, the removal of Pb (II) and Cr (III) cations in aqueous solution is studied by biosorption processes with sodium alginate. First, the study was carried out using Milli-Q water, analyzing the removal efficiency of both cations separately and in bicomponent systems (that is, in which both cations are present at the same time) with the aid of statistical design of experiments and surface response methodology. Likewise, the kinetic aspects of the process are studied. The theoretical operation conditions in which an optimum for the response variable would be reached are also determined, maximizing the elimination efficiency of Cr (III) and Pb (II) in both single-component and bicomponent systems, the removal rate of Cr (III) and, simultaneously, the efficiency and kinetics of the process. Once the theoretical optimal values were calculated, an experimental corroboration was carried out. In a second stage the process of biosorption of lead and chromium is studied using a real aqueous matrix, specifically water from the Alange reservoir (Badajoz), studying the influence that the different ions present in the water exerted on the removal process of Cr and Pb. With such an aim, a series of synthetic aqueous matrices were prepared and the biosorption process of the cations studied in this work was analyzed. Finally, as well as when using distilled water as an aqueous matrix, the removal efficiency of the cations in single- and bi-component systems was analyzed.