Obtención de adsorbentes lignocelulosos con alta capacidad de adsorción de metales pesados por modificación química

Abstract

El proceso de adsorción del níquel y el vanadio con la lignina es de tipo química (quimisorción), lo que indica que un aumento en los grupos que son centros activos de la adsorción debería aumentar la capacidad adsortiva de la misma y ésta se puede lograr mediante la incorporación de grupos carboxilos a la molécula de lignina. El objetivo principal de esta investigación es modificar la estructura de la lignina comercial (Indulin AT) para incrementar su capacidad adsortiva empleando el mejor agente carboxilante y nitrante, lo que le permitiría ser competitiva con otros adsorbentes comerciales como el carbón activado. Además, se construyeron isotermas de adsorción para lignina nitrada bajo condiciones de modificación determinadas por Ruiz y Tahan (2008) y se determinó el modelo matemático que más se ajusta a esta adsorción. Para lograr estos objetivos se realizó el diseño de dos procedimientos experimentales de carboxilación. El proceso de carboxilación con CO2 originó muestras bien diferenciadas en sus estructuras, se observó que en sus espectros de IR, la incorporación de los derivados de ácidos carboxílicos se llevó a cabo en los fenoles de la molécula. Se reportó un máximo de adsorción de 98,4% en níquel para las muestras que presentaron la carboxilación y un máximo de 32,8% para vanadio. El proceso de carboxilación con NaHCO3 no afectó significativamente la estructura de las moléculas de lignina, dando como resultado una disminución en la capacidad de adsorción de dichas muestras tanto de níquel como de vanadio, debido a la pérdida de los grupos funcionales capaces de realizar la quimisorción. El estudio de la calidad para conocer la eficiencia en la producción del adsorbente y su capacidad de adsorción, arrojó que el mejor adsorbente fue la lignina carboxilada con CO2(g) a condiciones de 90ºC de temperatura, un flujo de CO2(g) de 30 mL/min con un tiempo de reacción de 60 min y agitación a 300 rpm con un valor de 0,74. Al estudiar los equilibrios de adsorción, se determinó que el modelo propuesto por Langmuir es el que mejor se ajustó al proceso de adsorción de níquel y vanadio para la lignina nitrada, arrojando valores cercanos a los reales y mostrando una tendencia a la saturación del adsorbente.