Academic literature on the topic 'Metales pesados - Absorción y adsorción'

<p>Se evaluó la adsorción de iones plomo (Pb2+) sobre lignina recuperada del licor residual generado en el proceso de producción de papel a partir de seudotallos (vástago) de plátano. La eficiencia de recuperación encontrada fue de aproximadamente 82%. La lignina fue caracterizada mediante espectroscopia de infrarrojo con el objeto de identificar sitios activos adecuados para el proceso de adsorción de metales pesados. Sus características de superficie se determinaron mediante isotermas de adsorción - desorción de nitró-geno (N2). La lignina recuperada después de su uso en adsorción mostró un área superficial de 840 m2/g y un volumen total de poros de 0.30 cm3/g. Para evaluar la capacidad de adsorción de la lignina respecto de la concentración inicial de los iones, se prepararon soluciones de Pb2+ 0.6, 0.8 y 1.0 mM. Finalmente, se determinó la concentración final de Pb2+ por medio de espectroscopia de absorción atómica, encontrando remociones de 55%.</p>

La descarga de metales pesados en el ambiente genera impactos significativos en la salud humana y ciclos biológicos. Algunos microorganismos son conocidos por su alta capacidad de adsorción de metales, entre estos los hongos. El objetivo del presente trabajo fue evaluar la capacidad de remoción de Pb (II) y Cd (II) en soluciones acuosas con hongos Penicillium sp., aislando la cepa fúngica del suelo de la mina el Alacrán (CórdobaColombia) y determinando la influencia en las variables pH, concentración inicial de metales y temperatura, analizando las isotermas de Freundlich y Langmüir, Verificando los grupos funcionales que intervienen en la adsorción por análisis infrarrojo (IR), con el fin potencializar su uso en el saneamiento de aguas residuales. Los análisis se realizaron empleando los equipos Thermo scientific de absorción atómica modelo ICE 3000 serie y espectrofotómetro FT-IR Nicolet Is5 realizando control de calidad con material de referencia de Pb y Cd SRM-1643e. A 51,5 mg L^-1 de Pb y Cd se pudo encontrar los mayores porcentajes de remoción para 0,5 g de biomasa. Las máximas adsorciones se dieron a pH ácido (4-5) y 60 °C, logrando remociones del 92,4% para Pb y 80% para Cd. Las isotermas se ajustan mejor al modelo Langmuir. El análisis IR muestra grupos -OH, -NH, C-N, C-H, N-H, C=O, amida I y amidas II y polisacáridos, atribuyendo esto la atracción en los metales y la biomasa fúngica.

El trabajo se desarrolló teniendo en cuenta la gran importancia que implica la protección del medio ambiente y en particular el tratamiento de las aguas industriales contaminadas con metales pesados, los cuales representan un gran peligro para la salud. El empleo de la arcilla modificada como adsorbente efectivo para la remoción de metales pesados, plomo, zinc, cobre y hierro. El proceso de adsorción se realizó a escala batch tomando en consideración las variables como concentración de metal a adsorber, tiempo de adsorción, cantidad de adsorbente. Se encontró que las arcillas modificadas son efectivas removiendo entre el 82,00 98,98 % de iones plomo de soluciones con concentraciones iniciales de 10 mg/L de plomo, también se comprobó que hay una buena adsorción de hierro y en menor medida la adsorción de zinc, con concentraciones iniciales de 10 mg/L de cada metal. Con estas experiencias se comprobó que las arcillas sometidas a un tratamiento termoácido mejoran sus características estructurales y texturales que se hacen adecuadas para la adsorción de metales, en este caso plomo, zinc, cobre y fierro.

Se obtiene un material cerámico poroso para la adsorción de iones metálicos en soluciones acuosas, este material es elaborado con los desechos de una cocina doméstica, llevándolos a una carbonización controlada a 600 °C, este proceso es caracterizado por dejar la presencia de enlaces de carbono libres que permiten la adsorción de los iones metálicos en el material. El material cerámico poroso elaborado puede utilizarse para la adsorción de algunos metales pesados en soluciones acuosas contaminadas principalmente Pb y Se, ya que es selectivo con estos iones, sin descartar la adsorción de otros metales.

El siguiente trabajo de investigación ha consistido en determinar las especies vegetales que mayormente acumulan metales pesados en el Pasivo Ambiental Minero, de la Unidad Económicamente Activa Lincuna 111 de Ticapampa. Para seleccionar las especies más frecuentes y probables acumuladores de metales pesados se ha utilizado el método Sistémico Preferencial. Los análisis correspondientes para la determinación de concentración de metales pesados en las plantas fueron realizados por el Laboratorio Environmental Quality Analytical Services S. A. mediante la técnica de Espectrofotometria de Absorción Atómica de Generación de Hidruros. Encontrándose concentración de metales pesados con mayor significancia en las siguientes especies vegetales: Cynodon dactylon y JIMCUS arcticus.

La adsorción de Pb(II) y Ni(II) sobre cáscaras de ñame y bagazo de palma fue sistemáticamente estudiada en sistema individual y binario. Los estudios fueron realizados en sistemas batch, fijando los valores de pH y tamaño de partícula. Todas las mediciones de los metales en solución fueron hechas por absorción atómica. Se encontró que, en sistema individual, el equilibrio de adsorción siguió el modelo de Langmuir y Freundlich para ambos metales, alcanzando para las cáscaras de ñame una capacidad máxima de adsorción de 362,45 para el níquel y 68,14 mg/g para el plomo. En el caso del bagazo de palma, se estimó una capacidad de adsorción de 162,64 mg/g para el níquel y 90,28 mg/g para el plomo. En sistema binario, se observó un efecto antagónico para la acción combinada de los metales, aunque la remoción de plomo se vio significativamente incrementada en las cáscaras de ñame cuando se encontraba en solución acusa con el níquel.

El objetivo de los trabajos presentados es de cualificar y de determinar en cantidad los mecanismos de retención de unos metales pesados (Pb, Cd, Cu) en un suelo representativo de Puerto Príncipe. Agarramos como hipótesis que el sorption químico es una llave para la evaluación de la movilidad y de la retención de los metales pesados en los suelos. La matriz porosa utilizada se deriva de un depósito sedimentario de la llanura del Cul de Sac. Las aguas subterráneas de este acuífero son el principal recurso en agua potable de la población urbana de Puerto Príncipe. Trabajos precedentes mostraron un impacto de la calidad de las aguas que parece debida a la aportación de contaminantes urbanos. En efecto, para evaluar la adsorción del Pb II), del Cd II) y del Cu II), ensayos de equilibrio batch han sido realizadas utilizando mono-soluciones metálicas con NaNO3 a 0.01 M como electrólito. Las características del suelo han afectado la adsorción de los metales como el pH del suelo (8.26), la capacidad de intercambio catiónico (CEC) [135 Meq.kg-1] y la materia orgánica (58 g.kg-1). En este caso, era imposible realizar estudios de adsorción con los metales al pH del suelo a causa de la precipitación de los metales como los hidróxidos, que introducía una incertidumbre en la interpretación de los resultados. Los iones de cadmio tienen una tendencia débil a hidrolysarse a pH ≤ 8 pero a pH> 11, todo el cadmio existe bajo forma hydroxyle-compleja. La precipitación era muy rápida para el Cu (II) y el Pb (II) a pH> 6.0, es por eso que los ensayos han sido realizados a pH 6.0. El equilibrio de adsorción de los ensayos en batch mostró que la adsorción de los metales en el suelo disminuía en la orden de Cd2+> Cu2+>Pb2+. Es necesario proceder a ensayos en columnas con vistas a evaluar la saturación progresiva de metales en el suelo.

Los metales pesados como Cd, Cr, Pb, Mn, Cu y Zn procedente de los productos agroquímicosaplicados en el control de arvenses y plagas son contaminantes comunes del suelo bajo cultivo dearroz. Ciertos metales pesados en suelos agrícolas en baja concentración son esenciales para elcrecimiento de las plantas (Mn, Cu y Zn), pero algunos metales son altamente tóxicos para loshumanos. Estos metales pesados tóxicos pueden ser absorbidos y acumulados por las plantas yeventualmente ingresar al cuerpo humano a través de la ingesta de alimentos. El tema ambientalcomo de la seguridad alimentaria relacionada con el arroz y los metales pesados ha traído unaatención sustancial recientemente debido a su incidencia sobre los recursos naturales y la poblaciónque vive en áreas expuestas a contaminación por metales pesados. Para evaluar la concentración dealgunos metales en suelos, se seleccionaron nueve fincas dedicadas a la producción intensiva dearroz, y se analizaron algunas propiedades físicas y químicas del suelo mediante técnicas y métodosestandarizados; la concentración de los metales se midió con espectroscopia de absorción atómicautilizando la metodología EPA 3050B. La concentración de los metales pesados analizados resultóen el rango normal a excepción del elemento Cadmio que resultó superior a 1,1 mg/kg en 6 de los 9predios, y el elemento manganeso en la finca la Pista, donde opera una base de avionetas dedicadaa la fumigación de agroquímicos.

En el presente trabajo se ha investigado la biosorción de Cu (II) por las biomasas pretratadas de cáscara de citrus sinensis (naranja), citrus limonium, (limón) y opuntia ficus (palmeta de nopal). Las biomasas fueron tratadas con cloruro de calcio, el cual les da una mayor estabilidad mecánica al material bioadsorbente. Los experimentos sobre el efecto del pH en el proceso de biosorción de Cu (II) por los materiales biosorbentes mostraron que el rango óptimo de pH se encuentra entre 4,5 - 5,0. Los datos experimentales obtenidos se procesaron usando las ecuaciones adsorción de Langmuir y Freundlich. La máxima capacidad de biosorción de Cu (II) por las biomasas fueron: 36,1011 mg/g para la cáscara de citrus sinensis; 47,0436 mg/g para cáscara de citrus limonium y 44,2567 mg/g para el opuntia ficus.
-- In the present work we had studied the biosorption of Cu (II) by treated biomasses of citrus sinensis (orange) shells, citrus limonium (limón) and opuntia ficus (palmeta de nopal). The biomasses were treated with CaCl2, that which allows improving the mechanical stability of the biomasses. The optimum pH for the process of biosorción of Cu (II) for the treated biomasses was among 4,5-5,0. The results experimental data were processed according the equations of Langmuir and Freundlinch. The maximum capacities of adsorption (qmáx) of the treated biomasses were: shell of citrus sinensis 36, 1011 mg/g, citrus limonium 47, 0436 mg/g and citrus limonium 44, 2567 mg/g.
Tesis

En el presente Trabajo se ha investigado la biosorción de Cu(II) a partir de soluciones diluidas mediante la utilización de las perlas alginato de calcio obtenidas a partir de un gel de alginato de sodio. Los experimentos sobre el efecto del pH en el proceso de biosorción de Cu(II) por las perlas de alginato de calcio, mostraron que el rango óptimo de pH se encontraba entre 4.5-5.1. Del estudio de la cinética de biosorción de Cu(II) por las perlas húmedas y secas de alginato de calcio, se determinó que el equilibrio se alcanzó más rápidamente con las perlas húmedas que con las perlas secas; pues las perlas húmedas se saturaron a las tres horas del inicio del proceso de biosorción y sólo lograron un porcentaje de remoción de Cu(II) del 18.03%, mientras que las perlas secas se saturaron a las veinticuatro horas del inicio del proceso de biosorción logrando un porcentaje de remoción de Cu(II) del 87.79%. Por esta razón en los estudios siguientes se utilizaron las perlas secas de alginato de calcio. Los resultados de los experimentos en batch se procesaron con la ayuda de las ecuaciones de Langmuir y Freundlinch. La máxima capacidad de biosorción de Cu(II) de las perlas secas de alginato de calcio (Qmáx) fue de 80.645 mg/g. También se estudió el proceso de biosorción de Cu(II) en una columna empaquetada con perlas de alginato de calcio. El análisis de los resultados preliminares demostró que las perlas de alginato pueden ser usadas para la purificación de las aguas de efluentes industriales, además la columna puede ser regenerada múltiples veces con una concentración adecuada de HCl(ac).
--- In the present work the biosorption of Cu(II) from diluted solutions by using calcium alginate beads obtained from sodium alginate gel has been investigated. The experiments about the effect of pH on the biosorption process of Cu(II) by Calcium alginate beads showed that the optimun pH was between 4.5-5.1. From the study of biosorption Kinetic of Cu(II) by calcium alginate weat beads and calcium alginate dry beads, was determined that the equilibrium was obtained faster by calcium alginate wet beads than by calcium alginate dry beads, because calcium alginate wet beads got saturation first at three hours from the beginnnig of biosorption process and they only removed 18.03% of Cu(II), while calcium alginate dried beads got saturation at twenty four hours from the beginning of biosorption process and they removed 87.79% of Cu(II). For this reason in the next studies calcium alginate beads were used. The results of batch experiments were processed by the help of Langmuir and Freundlinch ecuations. The maximun biosorption capacities for Cu(II) of calcium alginate dry beads was 80.645 mg/g. The biosorption process of Cu(II) was also studied in a column packed with calcium alginate beads. The analysis of preliminar results showed that calcium alginate beads can be used to purify the industrial wastewater, furthermore the column can be regenerated many times with an adequate concentration of HCl(ac).
Tesis

Magíster en Química y Memoria para optar al Título de Químico
Actualmente el recurso hídrico se ve afectado por numerosos contaminantes tanto compuestos orgánicos como inorgánicos entre ellos destacan los metales pesados, sus fuentes son: minería, agricultura, industrias, entre otros. El río Maipo ubicado en la Región Metropolitana, Chile, es la cuenca hidrográfica utilizada en mayor porcentaje para riego y agua potable, entre otros usos. Muchas de las industrias aledañas a esta cuenca vierten sus riles, contaminándolas y aumentando las concentraciones de los límites máximos permitidos para algunas especies, es por ello la importancia de determinar la calidad de estas aguas a partir de los sedimentos, que actualmente están siendo utilizados como indicadores medioambientales para evaluar la magnitud de contaminación en un sistema acuático. Los sedimentos están determinados por el tamaño de sus partículas ya que, la concentración de los metales asociados con la fase sólida se incrementa rápidamente con la disminución del tamaño de ellas. La importancia del estudio de los metales pesados en sedimentos es que pueden producir efectos nocivos, graves, crónicos e inclusive letales a altas concentraciones, debido a que no son biodegradables y se acumulan en la cadena trófica. El grado de disponibilidad y toxicidad de un metal pesado en un sistema acuático depende de factores físicos y químicos en los sedimentos como: pH, Eh, CE, carbono orgánico, etc. El estudio de adsorción-desorción de metales pesados es crucial en la propuesta de estrategias efectivas de mitigación, reducción o eliminación de estos en los sistemas naturales. Es por esto que en este trabajo se propuso estudiar el proceso de adsorción-desorción de los metales pesados Cu2+, Mn2+, Pb2+ y Zn2+ en sedimentos de seis afluentes del río Maipo (río clarillo (Cla), Isla de Maipo (IM), San Francisco de Mostazal (SFM), Peñaflor (Pñ), Melipilla (Mel) y Puangue (Pu)). Los resultados obtenidos indicaron que en los seis sitios los sedimentos presentan valores de pH levemente alcalinos, se determinó una salinidad en el sitio Mel moderadamente salino, un rango de porcentaje de carbono total de 1,4% (Cla) a 10% (Mel), además la concentración de los cuatro metales de la fracción seudototal y la cuantificación de cationes por espectroscopía de absorción atómica (EAA) para los seis sitios indicó que Mn2+ y Ca2+ se encuentra en mayor concentración (43,2-1.600 μgg-1) y ( 2,9-154 mgL-1) respectivamente, los aniones cuantificados por cromatografía líquida de alta resolución de intercambio iónico (IE-HPLC) se encontró en mayor concentración SO42- (78,0-2.000 mgL-1). El tiempo de equilibrio se obtuvo a las 48 h confirmándose al aplicar el modelo cinético de Elovich. El estudio de los procesos de adsorción para los cuatro metales en general indicó que son procesos favorables, con el coeficiente de distribución (Kd) se determinó que los metales tienden a estar adsorbido y que Mn2+ presenta menor afinidad por los sedimentos de los seis sitios, siendo confirmado con los porcentajes de desorción (Cu2+, Pb2+ y Zn2+ menor al 1%, Mn2+ 15%). En cuanto a los modelos de adsorción aplicados, se obtuvo una mejor correlación para los cuatro metales y los seis sitios con el modelo de Freundlich. El efecto de la concentración del CO32- y PO43- sobre la adsorción de los cuatro metales en sedimentos de dos sitios seleccionados Mel y Cla, indicó que a medida que aumenta la concentración de estos aniones aumenta el porcentaje de adsorción. El estudio de la competencia entre metales Cu2+-Zn2+ y Mn2+-Pb2+ indicó que los sedimentos muestran mayor preferencia en la adsorción por Cu2+ y Pb2+. Este comportamiento está relacionado con las propiedades de los metales como de las características físico-químicas del entorno, comprobados con los análisis estadísticos de Cluster, Pearson y análisis de componentes principales (ACP)
Currently the water resource is affected by numerous pollutants among them the herbicides, pesticides and heavy metals, their sources are: mining, agriculture, fossil, forest fuels, etc. The Maipo River located in the Metropolitan Region, Chile, the watershed is used in higher percentage for irrigation and drinking water, among other uses. Many of the industries surrounding this basin discharge their liquid waste, contaminating and increasing concentrations of the maximum allowable limits for some species, it is therefore important to determine the quality of these waters from sediments, which are currently being used as environmental indicators to assess the extent of contamination in an aquatic system. The pellets are determined by the size of its particles, the concentration of metals associated with the solid phase increases rapidly with decreasing size of them. The importance of the study of heavy metals in sediments is that they can produce harmful, serious, chronic and even lethal effects at high concentrations, because they are not biodegradable and accumulate in the food chain. The degree of availability and toxicity of a heavy metal in an aquatic system depends on physical and chemical factors in the sediments, such as pH, Eh, EC, organic carbon, etc. The study of adsorption-desorption of heavy metals is crucial in the proposed effective mitigation strategies, reduction or elimination of these natural systems. That is why in this work was to examine the process of adsorptiondesorption of heavy metals Cu2+, Mn2+, Pb2+ and Zn2+ in sediments six tributaries of the Maipo River (river Clarillo (Cla), Isla de Maipo (IM), San Francisco de Mostazal (SFM), Peñaflor (Pñ), Melipilla (Mel) and Puangue (Pu)). The results showed that in the six sediment sites have values slightly alkaline pH, salinity in the range of drinking water except Mel site (moderately saline), a range of percentage of total carbon of 1,4% was determined (Cla) to 10 % (Mel) plus the concentration of the four metals seudototal fraction and quantification of cations by atomic absorption spectroscopy (EAA ) for the six sites indicated that Mn2+ and Ca2+ is found in higher concentration (43,2-1.600 μgg-1) and (2,9 to 154 mgL-1) respectively, anions quantified by liquid chromatography high resolution ion exchange (IE- HPLC) was found in higher concentration SO4 2- (78,0-2.000 mgL-1). The equilibration time was obtained at 48 h was confirmed by applying Elovich kinetic model. The study of adsorption processes for the four metals in general indicated that are favorable processes, the distribution coefficient (Kd) was determined that metals tend to be adsorbed and Mn2+ has a lower affinity for the six sediments, confirming the desorption percentage (Cu2+, Zn2+ and Pb2+ less than 1%, Mn2+ 15 % ). Models applied Freundlich and Langmuir adsorption, a better correlation for the four metals and six sites in Freundlich was obtained. The effect of the concentration of the CO3 2- and PO4 3- adsorption on metals four two sediments (sites) selected Mel and Cla indicated that with increasing concentration of these ions increases the rate of adsorption. The study of competition between metals Mn2+-Pb2+ and Cu2+-Zn2+ sediment have indicated that most preferred in the adsorption of Cu2+ and Pb2+. This behavior is related to the properties of metals and on the physical - chemical characteristics of the environment, checked with statistical analysis Cluster, Pearson and principal component analysis (PCA)
Fondecyt

Publicación a texto completo no autorizada por el autor
Evalúa la capacidad de bioadsorción de Cd (II) y Pb (II) de la biomasa bacteriana muerta de la cepa silvestre Serratia marcescens M8A-2T.Serratia marcescens alcanzó valores máximos de CMI 32 000 mg/L y por encima de los 800 mg/L para los metales de Pb (II) y Cd (II) respectivamente, usando el método de cilindro en placa. Por otro lado, en soluciones monometálicas, se determinó una eficiencia de bioadsorción máxima de 99.89% y 61.32% para los metales Cd (II) y Pb (II) respectivamente. Siendo la máxima remoción de metales a pH 9 y los tiempos evaluados entre 15 y 120 minutos. No se evidenciaron diferencias significativas (p<0.05) en el intervalo de tiempo evaluado para el caso del plomo, mientras que para el cadmio se observa mayor remoción a los 60 minutos de interacción. Por las características presentadas es posible afirmar que la biomasa bacteriana puede ser empleada a futuro en procesos biotecnológicos de remediación de ambientes contaminados con metales pesados.
Tesis

El documento digital no refiere asesor
La investigación está basada en dos objetivos principales. El primero consiste en la comprension de la síntesis, funcionalizacion y explicación de los mécanismos de adsorcion que gobiernan en los sistemas conformados por nanopartículas (Nps) magnéticas, especialmente en nanopartículas de maghemita. Por lo cual, se ha usado la ruta de co-precipitacion química, debido a que es una ruta confiable y adecuada para aplicaciones en temas de remediación ambiental y del agua; ya que, la misma produce cantidades adecuadas en terminos de masa, es decir que es una ruta escalable. Además, las muestras estudiadas han sido caracterizadas de forma exhaustiva por el autor con el objetivo de estudiar en detalle las propiedades físico-químicas. Entre los resultados más sobresalientes, la formación de una fase poco común de maghemita con vacancias ordenadas usando ácido cítrico fue alcanzada, dicha fase no fue modificada cuando se coloco inmersa en una matriz de hidroxiapatita con el objetivo de lograr la funcionalización. Una investigación detallada usando los métodos de Le-Bail, espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) y Mossbauer mostraron que un ambiente hidratado formado por una interface de Fe-citrato jugo un rol significante en el mecanismo de funcionalización del nanocomposito, el cual adsorbió casi todo el Cu(II) en solución y completamente el Pb(II) en solución en un tiempo menor a 7 h. Los efectos físicos superficiales presentes en algunas muestras, tales como el efecto de exchange bias (EB) y vidrio de espín (spin glass) fueron estudiados por magnetometría DC y AC, donde se demostró que los grupos carboxílicos del acido etilendiamino-tetraacético (EDTA) suprime el efecto de no colinealidad del espín y el comportamiento EB, este efecto también fue explicado debido a la formacion de una capa antiferromagnética (AFM) proveniente de un hidróxido de Fe conocido como lepidocrocita. Un procedimiento de ajuste Mossbauer a diferentes temperaturas para nanopartículas presentando efectos de relajación superparamagnética y excitaciones magnéticas colectivas es también discutido. El diámetro promedio de los nanosistemas, diez muestras en total, se encuentra en el rango entre 3 a 17 nm en tamaño, el cual fue estimado del refinamiento Rietveld e Imágenes de Microscopía Electrónica de Transmisión (MET). Las nanopartículas revelaron alta estabilidad coloidal, la cual fue cuantificada por las medidas de potencial zeta mostrando que la ruta de coprecipitación fue mejorada por la funcionalización de las nanopartículas magneticas. A su vez, se mostró que las nanopartículas adsorben cantidades significativas de cobre y plomo. Siendo el último totalmente adsorbido por las diez muestras sin y con funcionalización de los diferentes agentes. El segundo objetivo reside en el desarrollo de un protocolo fácil de manejar, que sea ambientalmente seguro y barato para la adsorción y remoción de arsénico del agua. Por lo cual Nps puras de maghemita y nanocompositos binarios y tenarios hechos de estas Nps con dióxido de titanio (TiO2) y óxido de grafeno (GO) fueron sintetizados, caracterizados y aplicados en la adsorción de las especies inorgánicas de As, arsenito, As(III) y arseniato, As(V) de un ambiente acuoso. Las nanopartículas de maghemita mostraron una alta capacidad maxima de adsorción con valor de 83 mg/g para As(III) y 90 mg/g para As(V). Por lo tanto, las nanopartículas por sí solas poseen una remarcable capacidad de adsorción. Estos valores fueron ligeramente modificados cuando el TiO2 fue adicionado y una alta mejora en la capacidad de adsorción fue observada cuando el GO actuó como soporte incrementando de un valor de 83 mg/g a 110 mg/g para As(III) y de 90 a 127 mg/g para As(V), respectivamente. Ademas, los nanocompositos fueron rápidamente colectados con ayuda de una magneto permanente de Neodimio (Nd) en menos de 10 min. La capacidad de adsorción en función del pH fue evaluada y ayudó a explicar los mecánismos de adsorción de As. Los límites de cuantificación poseen valores por debajo de los establecidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Dirección General de Salud Ambiental (DIGESA). Finalmente, recomiendo estos prototipos como adsorbentes de bajo costo con excelentes propiedades adsorbativas para cobre, plomo y arsénico, los cuales son metales pesados tóxicos que se encuentran comúnmente en sistemas acuosos.
Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Perú). Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondecyt)
Tesis

Doctor en Química
Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento en el Repositorio Académico, hasta diciembre de 2015.
Esta Tesis Doctoral se planteó como objetivo general desarrollar un estudio de extracción y concentración de iones metálicos presentes en soluciones acuosas sintéticas que simulan aguas industriales y mineras, cuya etapa fundamental reside en la aplicación de la novedosa tecnología de Microencapsulación de Extractantes (MCEx), y que posibilitó en su etapa final concluir con el uso de un Sistema de Extracción de Metales en Columnas Continuas a escala de laboratorio. Se estudió el mecanismo de adsorción y desorción de los metales mediante microcápsulas, en sistemas continuos y discontinuos, como también se determinaron parámetros cinéticos y termodinámicos. En sus aspectos básicos se prepararon microcápsulas (MC) mediante dos métodos simples y de bajo costo: uno físico-mecánico (evaporación del solvente) y uno químico (polimerización con extractante in situ). Estas MC, una vez preparadas, contenían retenidos en su interior, moléculas extractantes no-específicas de carácter tanto acido, básico como neutro, capaces de recuperar o remover metales, obteniéndose buenos resultados de síntesis para las microcápsulas de carácter ácido y neutro (80% de rendimiento aproximadamente) y bajo para las microcápsulas de carácter básico (Entre 30 y 70% aproximadamente). Se utilizaron diferentes modelos de isotermas de adsorción para determinar capacidades máximas de extracción de iones metálicos de las diferentes microcápsulas, entre ellas las isotermas de Langmuir, Freundlich y Redlich-Peterson, presentando este último modelo los mejores resultados. También se estudió el comportamiento cinético de adsorción de las microcápsulas, dada la importancia de determinar en cuanto tiempo se alcanza la máxima adsorción en diferentes condiciones de temperatura como así también poder determinar parámetros de velocidad de adsorción necesarios para poder escalar y simular el proceso a una escala mayor, para lo cual se utilizaron los modelos de Pseudo-Segundo-Orden (Ho) y el modelo de Pseudo-Primer-Orden (Lagergren), que dan cuenta de modelos mixtos controlados tanto por la reacción química entre el metal y el extractante como por las etapas de difusión de las especies reactantes hacia y desde el sitio de reacción. Asociado con lo anterior, desde el punto de vista termodinámico se estudió la Energía de Activación, parámetro fundamental para determinar cuál es la etapa que controla el proceso desde el punto de vista cinético, en este mecanismo de adsorción del metal en la microcápsula basado en un proceso de transferencia de masa con reacción química. De los resultados experimentales observados y su correspondiente análisis, se determinó que es un sistema mixto el que gobierna el proceso, es decir es compartido entre la reacción química y la difusión del metal en la película acuosa vecina a la microcápsula y la difusión intraparticular del complejo al interior de la microcápsula. Complementariamente se determinó también la energía libre de Gibbs, observándose que la adsorción es espontánea y que hay procesos que son gobernados por la entalpia y otros controlados por la entropía. Considerando que la aplicación práctica de estas microcápsulas está dirigida a la descontaminación de aguas residuales industriales, se desarrolló también un sistema de tratamiento continuo de adsorción a escala de laboratorio, de forma de poder determinar parámetros necesarios e importantes para un futuro escalamiento industrial. Con este objetivo, se desarrollaron experimentos de adsorción, haciendo circular la solución acuosa a tratar sobre una columna de vidrio empacada adecuadamente con las microcápsulas sintetizadas. Una vez saturadas las microcápsulas con el ion metálico a remover, se procedió a efectuar la etapa de desorción del metal de las microcápsulas, mediante contacto con soluciones acuosas apropiados, realizando también ciclos repetitivos de adsorción y desorción de forma de comprobar la posibilidad de reutilizar las microcápsulas. Los resultados experimentales alcanzados se analizaron mediante la aplicación de diferentes modelos de adsorción en columnas continuas (Dosis Respuesta, Wang y Thomas) los que en general ajustaron bien los datos obtenidos experimentalmente obteniéndose parámetros cinéticos y de transporte necesarios para simular el proceso. Como conclusión global, se puede indicar que la microencapsulación de extractantes en matrices poliméricas resultó ser efectivamente una metodología de adsorción eficiente, sencilla y de bajo costo, presentando propiedades mejoradas respecto a otros adsorbentes naturales o sintéticos de iones metálicos, actuando las microcápsulas como adsorbentes granulares fácilmente regenerables y reciclables a nuevos ciclos de adsorción-desorción, presentando además en general una alta capacidad de carga de variados iones metálicos
This doctoral thesis had as general objective to develop a study of extraction and concentration of metallic ions present in dilute synthetic aqueous solutions that simulate industrial and mining waters. The proposed study is based on the application of the innovative technology of Microencapsulation of Extractants (MCEx), and that in its final stage allowed to develop a Metals Extraction System in Continuous Columns at laboratory scale. The mechanism of adsorption and desorption of metals on microcapsules was studied, using continuous and discontinuous systems, including the determination of kinetic and thermodynamic parameters. Basically, the microcapsules (MC) were prepared by two simple and low-cost methods: a physical-mechanical one (evaporation of the solvent) and a chemical one (in situ polymerization employing the extractant as initial material). Once prepared, these MC contained retained in their internal structure, non-specific extractant molecules which present acid or basic or neutral character, capable to recover or remove metals. Fairly good results of synthesis of microcapsules retaining acid and neutral extractants were measured (approximately 80% yield), and low results for microcapsules containing basic extractants (between 30-70% yield, approximately). Different adsorption isotherm models were used to determine maximum capacities of extraction of metals of the different microcapsules. Among them, Langmuir, Freundlich and Redlich-Peterson isotherms, the latter showing the best results of fitting the experimental values. The kinetic adsorption behaviour of the microcapsules was also studied, given the importance of determining the needed time to reach maximum metal adsorption at different temperature conditions, as well as to determine adsorption rate parameters necessary for scaling and simulating the sorption process on a larger scale. In order to do this, a pseudo-second order model (Ho) and a pseudo-first order model (Lagergren) were used, both mixed models that reflect that the kinetic control of the process can be governed by the chemical reaction between the metal and the extractant and also by the diffusion stages of the participating species towards and from the reaction site. Associated with the above mentioned, from the thermodynamic point of view, the energy of activation was studied and measured, fundamental parameter to determine which is the stage that controls the process from a kinetic point of view, in this mechanism of adsorption of metal on the microcapsule, based in a mass transference process with chemical reaction. From the observed experimental results and their corresponding analysis, it was determined that a mix system governs the process, meaning, it is shared between the chemical reaction and the diffusion of the metal in the aqueous film adjacent to the microcapsule, and the intraparticle diffusion of the complex inside the microcapsule. In addition, the Gibbs free-energy was determined, being observed that the adsorption of metal on microcapsules is spontaneous, having processes governed by the enthalpy and other controlled by the entropy. Considering that the practical application of these microcapsules is addresseed to the decontamination of industrial wastewater, a continuous adsorption treatment system was also developed at laboratory scale, so as to determine necessary and important parameters for a future industrial scaling-up. With this objective in mind, adsorption experiments were developed, being circulate the aqueous solution to be treated over a glass column properly packed with the synthetized microcapsules. Once the microcapsules were saturated with the metallic ion to be removed, the processes continued with the desorption-stage of the metal from the microcapsules, by contact them with suitable aqueous solutions, conducting this way repetitive cycles of adsorption and desorption to verify the possibility of reusing the microcapsules. The experimental results achieved were analysed by applying different continuous columns adsorption-models (Dose-Response, Wang and Thomas), which, in general, adjusted well the experimentally obtained data, obtaining kinetics and transport parameters required for simulating the process. As global conclusion, it can be mentioned that microencapsulation of extractants in polymeric matrices is effective as an efficient, simple and low-cost adsorption methodology, with improved properties compared with other natural or synthetic adsorbents of metallic ions, acting the microcapsules as granular adsorbents, easily regenerated and recycled to new adsorption-desorption cycles, which also present a high load capacity of several metallic ions

La presente tesis, propone el diseño, desarrollo y utilización de un módulo de tratamiento de efluentes mineros utilizando esponjas de poliuretano. Su actividad principal es llevar los efluentes de la actividad minera, con alto contenido de metales pesados, hasta límites permisibles. Tras una evaluación inicial de un conjunto de unidades mineras, se localizó el estudio en la Mina Julcani, en donde se tomaron y analizaron las muestras de efluentes, para caracterización y análisis. Luego, se llevó a cabo la búsqueda de floculantes para un tratamiento primario, para luego llevarlos a un biorreactor con esponjas de poliuretano para el tratamiento correspondiente. La presente tesis, demuestra aplicaciones prácticas de algunos conceptos relacionados a la biorremediación y aplicación técnica, en el diseño del módulo, por lo tanto, los métodos utilizados que derivan de concepto sobre la teoría de biorremediación, nos ayudan al diagnóstico de problemas en las unidades mineras, que pueden ser aplicados en unidades similares y nos ayudan también a encontrar la solución a estos problemas diagnosticados.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor
El uso del poliuretano se propone por tener en su composición química grupos funcionales que poseen afinidad con los metales pesados - similar a dicha estructura química se puede encontrar en las cadenas proteicas de la queratina de las plumas de pollo - por lo que en el desarrollo de la investigación se funcionalizó la queratina, tanto en medio ácido como en medio alcalino, para luego ser adicionada como biofibra en la reacción de producción de poliuretano. Esto se tradujo en una esponja mucho más dura. Realiza la modificación de la superficie de los materiales producidos. Permitió estabilizar al poliuretano e incrementó su propiedad de remoción de cromo, ésta debido al incremento de cadenas oxigenadas. Los resultados obtenidos a raíz de las cinéticas de remoción del Cr hexavalente a pH 2.5, con el poliuretano, poliuretano con queratina ácida y alcalina y poliuretano con la superficie modificada, arrojan resultados alentadores, pues confirma la acción de las modificaciones a la que fue expuesta el material, comprobadas por las cinéticas de remoción de Cr (VI) realizadas durante nueve horas y una por 24 horas, analizadas luego por espectroscopía UV-VIS a 540 nm, con un lapso de una hora y media y dos horas respectivamente. Esta actividad se desarrolló en soluciones de cromo hexavalente a concentraciones de 100 ppm, 80 ppm, 60 ppm y 40 ppm. Llama la atención la capacidad de remoción del material en estas cuatro concentraciones, puesto que si bien es cierto el porcentaje de remoción del material no es al 100%, se comprueba que aún pasada las 24 horas de cinética, el poliuretano con la superficie modificada, llega a un 34% de remoción en concentración de 40 ppm, notándose aún que la tendencia de remoción va en aumento.
Tesis

El Perú ocupa un lugar importante en Latinoamérica y el mundo en la producción de minerales. La región Junín es una zona con gran actividad minera polimetálica pero también con una excesiva descarga de aguas ácidas que contaminan el ambiente. Ante este problema, el proceso de biosorción es propuesto como una alternativa prometedora para la eliminación de contaminantes. En el presente trabajo, se aislaron y seleccionaron hongos resistentes a Cr (VI) y Zn (II) de ambientes mineros cercanos al río Yauli-Junín, y se determinó su capacidad de bioadsorción por el método de la difenilcarbazida y espectrofotometría de absorción atómica (EAA). De un total de 46 cepas aisladas, los hongos Penicillium sp (M2S2) y Paecilomyces sp (M6A3), alcanzaron valores máximos de CMI de 1200mg/L y 4000mg/L para los metales Cr (VI) y Zn (II) respectivamente, mostrando una eficiente capacidad de bioadsorción en soluciones mono y bimetálicas. En soluciones monometálicas, se determinó una eficiencia de bioadsorción máxima de 88.89% para el metal Cr (VI) por el hongo Paecilomyces sp y 75.14% para el metal Zn (II) por el hongo Penicillium sp. La eficiencia de bioadsorción por el hongo Paecilomyces sp en soluciones bimetálicas fue mayor al 65% para ambos metales, siendo superior para el metal Zn (II) con un valor de 72.82%. La máxima eficiencia de bioadsorción para los metales Cr (VI) y Zn (II) fue alcanzada a las 48 horas, y en los tres tiempos evaluados se obtuvieron diferencias significativas (p<0.05).
Tesis

Manifiesta que la minería metálica constituye la actividad económica que genera mayores ingresos fiscales al Perú, pero también es la responsable del origen de los Pasivos Ambientales Mineros (PAM), contaminando diversos ecosistemas. Estos PAM contienen metales pesados que son tóxicos para todas las formas de vida conocidas. En la naturaleza existen microorganismos como los hongos que toleran y resisten la toxicidad de estos metales pesados. Como mecanismo de defensa, las levaduras modifican su actividad metabólica, incluyendo la expresión positiva o negativa de ciertos grupos de proteínas con diversas actividades biológicas; proteínas que participan controlando el estrés oxidativo, como catalasas, superóxido dismutasa, peroxirredoxinas, tiorredoxinas, glutatión peroxidasa, entre otras; también proteínas queladores de metales como metalotioneínas, fitoquelatinas y tripéptidos glutatión. En este trabajo, se aisló e identificó mediante PCR, diferentes cepas de levaduras extremófilas de muestras de agua y suelo contaminados con relaves mineros. Las levaduras aisladas fueron cultivadas en caldo YPG a diferentes pH, se determinó la Concentración Mínima Inhibitoria (CMI) y biosorción con algunos metales pesados. Posteriormente, se evaluó la cinética de crecimiento de dos cepas de levaduras (AMJ3 y AMJ6) y la Concentración Letal Media (CL50) con iones Cr+6, Cu+2 y Cd+2. La cepa AMJ6 fue elegida para el estudio de expresión de proteínas en Medio Mínimo Mineral Vogel-Bonner pH 4.0 suplementado con cada metal. Las proteínas obtenidas fueron tratadas e hidrolizadas con tripsina, los péptidos fueron secuenciados mediante espectrometría de masas. Las cepas de levaduras aisladas fueron identificadas molecularmente y accesadas al NCBI del GenBank. Las CMIs mostraron diversos niveles de resistencia: 80, 120, 150, 300 y 400 ppm, para Hg+2, Co+2, Cd+2, Cr+6 y Cu+2, respectivamente. La biosorción fue más del 90% para algunos metales. La cepa AMJ6 presentó mayor CL50 que AMJ3. El estudio proteómico se realizó con la cepa AMJ6 bajo estrés por metales pesados, presentó alta y baja expresión de proteínas con diversas actividades biológicas, especialmente proteínas que participan contra el estrés oxidativo, óxido reducción; metabolismo y plegamiento de proteínas, síntesis de ATP y carbohidratos, transporte de iones, entre otras funciones. Este es el primer estudio proteómico en levaduras extremófilas aisladas de relaves mineros de zonas altoandinas del Perú.
Tesis

El lector podrá encontrar en el libro las definiciones más importantes en los procesos de validación de métodos analíticos; acceder a la validación de la demanda química de oxígeno y demanda bioquímica de oxígeno para la determinación del contenido de materia orgánica y biodegradabilidad en aguas residuales de un ingenio azucarero. También, encontrará contribuciones a la evaluación de metales pesados (plomo y cadmio) en agua cruda y potable por espectroscopia de absorción atómica con horno de grafito del acueducto del municipio de Cerrito. Así mismo, la validación del método de análisis para nitratos en agua potable del corregimiento Paso de la bolsa del municipio de Jamundí mediante la técnica de espectroscopia ultravioleta. El libro hace énfasis en la importancia de la medición de los parámetros fisicoquímicos en el proceso de potabilización y control de calidad de agua pozo del Paraíso (Santander de Quilichao) utilizada en una planta de tratamiento de agua y en el seguimiento del crecimiento microbiano en una laguna facultativa de un ingenio azucarero del Valle del Cauca.

La capacidad de adsorción de las cenizas volantes como adsorbente de metales pesados se presenta como una alternativa barata y eficaz en su eliminación. La presencia de metales pesados en el medio ambiente es de gran preocupación debido a su toxicidad, tendencia a la bioacumulación, amenaza a la salud y al medio ambiente. Numerosos residuos pueden contener este tipo de metales entre ellos se encuentran los lodos de depuradora de aguas residuales. Actualmente, la existencia de metales pesados en lodos de depuradora limita su valorización como fertilizante en agricultura. Una solución de bajo coste para disminuir la presencia de éstos sería la aplicación de cenizas volantes. Sin embargo esta medida puede generar un residuo con una cantidad de metales pesados que precisen de un tratamiento para la inmovilización de los metales. La construcción puede convertirse en un sector con potencial de aprovechamiento de estos residuos por dos motivos. Primeramente, por el carácter hidráulico y puzolánico que presentan las cenizas volantes para su uso como adición en hormigones. En segundo lugar, por las evidencias que existen en relación a la eficacia de tratamientos de estabilización/solidificación de metales pesado mediante materiales de base cemeticea. El objetivo principal de este estudio fue caracterizar las propiedades químicas, físicas y ambientales de cenizas volantes de biomasa con metales pesados adsorbidos para su uso como adición en hormigón. Se emplearon muestras de cenizas volantes de biomasa de diferente naturaleza y un tratamiento sencillo basado en inmersión mediante filtro y agitación. Técnicas instrumentales como la espectroscopía de fluorescencia de rayos X y la termogravimétria se utilizaron para determinar la absorción de metales y su composición química. El índice de actividad, cantidad de agua necesaria para las cenizas, tiempo de fraguado, modulo de finura y estabilidad de volumen también se evaluaron para conocer sus propiedades físicas. La lixiviación de muestras de morteros con cenizas volantes con metales adsorbidos se realizó con el objetivo de clasificarlo desde el punto de vista de su peligrosidad medioambiental. La caracterización química demostró que la mayor adsorción de de metales pesados correspondían el Zn, Cu y Pb. Las cenizas volantes con metales absorbidos presentaron una reducción de cantidad de agua necesaria para la mezcla y valores del índice de actividad en el entorno a los obtenidos con cenizas volantes sin presencia de metales pesados absorbidos. La lixiviación demuestra que los parámetros determinados se encuentran debajo de los límites establecidos por la DIN 384-14-S4. DOI: http://dx.doi.org/10.4995/HAC2018.2018.5529