Remoción de metales pesados en solución acuosa mediante nanocristales de celulosa de residuos de maíz (Zea mays L.)

Abstract

La contaminación de los recursos hídricos por metales pesados es un desafío ambiental que implica el uso de materiales amigables con el medio ambiente. La presente investigación tuvo como objetivo evaluar el porcentaje de remoción de metales pesados en solución acuosa mediante nanocristales de celulosa de residuos de maíz (Zea mays L.), los nanocristales de celulosa (NCC) se obtuvieron por digestión básica/ácida y esterificación con ácido cítrico a partir de cáscara de maíz. Se realizó la caracterizaron de NCC mediante el punto de carga cero, tamaño de partícula, potencial zeta, microscopia electrónica de barrido (SEM), identificación de grupos funcionales mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Asimismo, se evaluó la influencia de los parámetros para optimizar el proceso de adsorción como de pH y dosis de adsorbente mediante la metodología de superficie de respuesta y se realizaron experimentos de cinética de adsorción. Se observó que los nanocristales de celulosa reportaron el punto de carga cero en 4.9 y 7.08, un tamaño promedio que oscila entre 104.2 y 383.7 nm, potencial zeta en -28.70 mV que permitió una buena dispersión de los nanocristales de celulosa, las microfotografías estructurales presentaron una forma laminar afilada en los contornos, estructura sólida, aglomerado y alta porosidad; los espectros FTIR mostraron la presencia de los grupos hidroxilo, carbonilo y carboxilo. Se observó el efecto significativo de la interacción del pH y la dosis de adsorbente en la remoción de metales pesados (valor de p< 0,05), los valores óptimos de pH y dosis de adsorbente fueron (8 y 20 ppm), mediante la ecuación lineal con interacción, se logró remover arsénico en 25.22% y plomo en 99%. El modelo cinético que se ajustó mejor a los datos de adsorción fue el modelo de Pseudo primer orden con R2 (0.9612 y 0.9999) para arsénico y plomo, respectivamente. El adsorbente presentó una buena capacidad para eliminar metales pesados de solución acuosa.