Removal of Cd (II) from aqueous solutions by batch and continuous process using chitosan sulfate dispersed in a calcium alginate hydrogel

• Autores: N. Rios Donato, L.G. Espinoza Carrión, J. A. Rivera Mayorga, I.P. Verduzco Navarro, I. Katime, E. Mendizábal
• Localización: Afinidad: Revista de química teórica y aplicada, ISSN 0001-9704, Vol. 75, Nº. 582, 2018, págs. 112-118
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Eliminació de Cd (II) de solucions aquoses per lot i procés continu, fent servir sulfat de quitosà dispersat en un hidrogel d’alginat de calci
  • Eliminación de Cd (II) de soluciones acuosas por lote y proceso continuo usando sulfato de quitosano dispersado en un hidrogel de alginato de calcio
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• Resumen
  • español

    Se sintetizó un novedoso sulfato de quitosano (ChS) que es insoluble a pHs ácidos y luego se dispersó en un hidrogel de alginato de calcio (Alg) para ser utilizado para eliminar Cd(II) de disoluciones acuosas a pHs ácidos usando un proceso discontinuo y un proceso continuo. En experimentos por lotes, se encontró que la capacidad de adsorción en equilibrio de las perlas de Alg-ChS aumentaba con el incremento de la concentración inicial de Cd; sin embargo, el porcentaje de eliminación de Cd disminuyó. El modelo de Freundlich tuvo el mejor ajuste a los datos experimentales de equilibrio de adsorción. La cinética de adsorción de Cd(II) con las perlas de Alg-ChS siguió el modelo cinético de pseudo-segundo orden, y el tiempo para alcanzar el equilibrio aumentó ligeramente con el aumento de la concentración inicial de Cd(II). Se encontró que la eliminación de Cd(II) utilizando una columna de lecho fijo (proceso continuo) empacada con perlas de Alg-ChS es mucho más eficiente que el proceso por cargas (discontinuo). Se propuso un mecanismo de adsorción de Cd(II) con las perlas de Alg-ChS tomando como base los espectros de FTIR y XPS de muestras de Cd(II) adsorbido por ChS y los mecanismos de adsorción de metales por alginato y quitosana propuestos por otros autores.

  • English

    A novel chitosan sulfate (ChS) which is insoluble at acidic pHs was synthesized and then dispersed in calcium alginate hydrogel beads to be used to remove Cd(II) from aqueous solutions at acidic pHs using a batch process and a continuous process. By batch wise experiments, it was found that the equilibrium adsorption capacity of the Alg-ChS beads increase with the increase in the initial concentration of Cd; however, the percentage of Cd removal decreased. The Freundlich model had the best fit to the experimental adsorption equilibrium data. The adsorption rate of Cd onto Alg-ChS beads followed the kinetic model of pseudo-second order and the time to reach equilibrium increased slightly with increasing initial concentration of Cd(II). The removal of Cd using a fixed bed column (continuous process) packed with the Alg-ChS beads had a much higher efficiency than the Batch process. An adsorption mechanism of Cd(II) onto the Alg-ChS beads was proposed using the FTIR, and XPS spectra of samples of Cd(II) adsorbed onto ChS and the mechanisms of adsorption of metals by alginate and chitosan proposed by other authors.

  • català

    Es va sintetitzar un nou sulfat de quitosà (CHS) que és insoluble a pH àcid i després es va dispersar en un hidrogel d’alginat de calci (Alg) per a ser utilitzat per eliminar Cd(II) de dissolucions aquoses a pHs àcids usant un procés discontinu i un procés continu. En experiments per lots, es va trobar que la capacitat d’adsorció en equilibri de les perles de Alg-CHS augmentava amb l’increment de la concentració inicial de Cd; però, el percentatge d’eliminació de Cd es reduïa. El model de Freundlich va tenir el millor ajust a les dades experimentals d’equilibri d’adsorció. La cinètica d’adsorció de Cd(II) amb les perles de Alg-CHS va seguir el model cinètic de pseudo-segon ordre, i el temps per assolir l’equilibri va augmentar lleugerament amb l’augment de la concentració inicial de Cd(II). Es va trobar que l’eliminació de Cd (II) utilitzant una columna de llit fix (procés continu) empacada amb perles de Alg-CHS és molt més eficient que el procés per càrregues (discontinu). Es va proposar un mecanisme d’adsorció de Cd (II) amb les perles de Alg-CHS prenent com a base els espectres de FTIR i XPS de mostres de Cd (II) adsorbit per CHS i els mecanismes d’adsorció de metalls per al ginat i quitosà proposats per altres autors.