Adsorbente eco-compatible de PVA/quitosano para la remoción de colorantes sintéticos: Estudio del equilibrio, cinética de adsorción y estabilidad

Abstract

El uso de adsorbentes eco-compatibles para la remoción de colorantes es un tema de interés. En este trabajo se utilizaron dos polímeros biodegradables para la formulación de un material adsorbente: alcohol polivinílico (PVA) y quitosano (QS). El PVA permite formular materiales con buenas propiedades estructurales mientras el QS es un polielectrolito-catiónico con capacidad para captar contaminantes. El objetivo consistió en desarrollar una película híbrida PVA/QS con propiedades adsorbentes. Con el propósito de mejorar la estabilidad se sometió el material a un proceso de curado térmico (160ºC-1h).Se testeó el material con un efluente real de agua residual logrando una reducción del 59,1% de la DQO. Se estudió la adsorción del azo-colorante Naranja Acido 7 (NA7) a partir de ensayos batch; el pH de máxima adsorción fue 4,0, corroborando que el proceso de reticulación confirió estabilidad física al material al trabajar en condiciones ácidas.Se evaluó la isoterma de adsorción siendo el modelo de Langmuir el que mejor ajustó, con una capacidad máxima de adsorción de 854,6 mg/g. Asimismo, el modelo cinético de MSR-DCK presentó el mejor ajuste a los datos experimentales.El protocolo de curado condujo a la reticulación de la matriz polimérica aumentando su estabilidad. A partir de los ensayos de adsorción se comprobó la eficiencia del material como adsorbente de colorantes.Palabras clave: Bio-adsorbentes, películas híbridas, quitosano, PVA, colorantes sintéticos

The use of eco-compatible adsorbents for the removal of dyes is a relevant topic. In this work, two biodegradable polymers were used for the formulation of an adsorbent material: polyvinyl alcohol (PVA) and chitosan (QS). PVA allows the formulation of materials with good structural properties, while QS is a cationic polyelectrolyte with the ability to capture pollutants. The objective was to develop a hybrid PVA/QS film with adsorbent properties. In order to improve stability, the material was subjected to a thermal curing process (160ºC-1h). The material was tested with real wastewater achieving a reduction by 59.1% in the COD. Acid Orange 7 (NA7) adsorption was studied using batch tests; pH = 4.0 was defined as a condition of maximum adsorption, corroborating that the crosslinking process conferred the material physical stability under acidic conditions. The adsorption isotherm was evaluated, the Langmuir model being the one that best fit, with a maximum adsorption capacity of 854,6 mg/g. Likewise, the MSR-DCK equation was the kinetic model that best fit the experimental data. The curing protocol led to the crosslinking of the polymeric matrix increasing its stability. From the adsorption tests, the efficiency of the material as a dye adsorbent was verified.