Toxicología ambiental y analítica

Evaluación de la aplicación de arcilla feldespática modificada de semilla de Carica papaya para la adsorción de Pb+2 y Cu+2 en medios acuosos: estudios de equilibrio y termodinámica

Abstract

Kabir A Sanusi, Babayo A Umar e Isyaka M Sani

La muestra de arcilla de feldespato obtenida del Instituto Federal de Investigación Industrial Oshodi (FIIRO), Lagos, Nigeria, se modificó con semillas de Carica papaya para obtener un compuesto de arcilla de feldespato modificado con CPS. El SEM de las muestras modificadas y no modificadas mostró estructuras cristalinas irregulares. Los resultados de FTIR demostraron la modificación de la superficie del feldespato en los centros –Al–O y –Si–O. El adsorbente modificado con CPS presentó picos más amplios de –OH interno. La modificación de la muestra de arcilla de feldespato con semillas de papaya disminuyó su PZC de pH 4,34 a 3,50, mientras que su área de superficie específica (SSA) aumentó de 12,58 m2g−1 a 18,64 m2g−1. La modificación con semilla de Carica papaya aumentó la capacidad de adsorción de la arcilla de feldespato de 18,26 mg/g a 45,81 mg/g para Pb (II) y de 12,57 mg/g a 46,18 mg/g para Cu (II) a 308°K. Se encontró que el aumento de la temperatura y la concentración inicial de iones metálicos aumentaba la adsorción de ambos metales en ambos adsorbentes, lo que sugiere una reacción de adsorción endotérmica. Se encontró que la presencia simultánea de electrolito en solución acuosa con Pb y Cu (II) disminuía la capacidad de adsorción del adsorbente modificado con CPS para Pb y Cu (II). Los cálculos termodinámicos para la muestra de arcilla de feldespato modificada indicaron una naturaleza endotérmica de adsorción (ΔHmean+4,38 kJ mol−1 para Pb (II) y +3,81 kJ mol−1 para Cu (II)) y un aumento de la entropía como resultado de la adsorción de Pb (II) y Cu (II) (ΔSmean−21,75 J mol−1 K para Pb (II) y −18,32 J mol−1 K para Cu (II)). Los pequeños valores positivos de cambio de energía libre (ΔGmean) indicaron que la adsorción de Pb (II) y Cu (II) sobre el adsorbente modificado puede requerir una pequeña cantidad de energía para que sea más factible. Los datos de adsorción de equilibrio de modelado obtenidos sugirieron que la muestra de adsorbente modificado con CPS tiene sitios de adsorción homogéneos y se ajusta muy bien al modelo de adsorción de Langmuir. La muestra de arcilla de feldespato modificada con CPS muestra un potencial muy bueno como adsorbente de bajo costo para la adsorción de Pb (II) y Cu (II) de soluciones acuosas.