Uso de biocarbón obtenido del bagazo de caña en la remoción de cromo hexavalente de soluciones acuosas
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Date
2025-09-01
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Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
Cr(VI) contamination, a toxic and carcinogenic heavy metal, is a critical environmental problem in Ecuador, especially in the tanning industry, which generates effluents with high concentrations of this pollutant. Given the limitations of conventional treatment methods, this research evaluates biochar obtained from sugarcane bagasse as a potential adsorbent for the removal of Cr(VI) from aqueous solutions. The bagasse was subjected to slow pyrolysis under an inert atmosphere to obtain a carbonaceous material with high porosity and surface area. Biochar characterization included particle size analysis, FTIR spectroscopy, BET analysis, and zero-charge point analysis. Adsorption tests were performed in batches, varying parameters such as contact time, pH, and adsorbent dosage, and kinetic and equilibrium models were applied to describe the adsorption mechanism. The results show a removal efficiency greater than 90% under optimal conditions and a suitable contact time of 30 minutes. By fitting the experimental data to kinetic and equilibrium models, a favorable dual adsorption mechanism was determined: chemisorption and physisorption; additionally, an initial phase limited by intraparticle diffusion, followed by a phase limited by the boundary layer and/or by the approach to equilibrium. Therefore, it is concluded that sugarcane bagasse biochar represents a sustainable, economical, and efficient alternative for the treatment of water contaminated with Cr(VI), promoting the valorization of agroindustrial waste and contributing to the mitigation of the environmental impact of the tanning industry.
Resumen
La contaminación por Cr (VI), un metal pesado tóxico y carcinogénico, constituye un problema ambiental crítico en Ecuador, especialmente la industria curtiembre, genera efluentes con concentraciones elevadas de este contaminante. Frente a las limitaciones de métodos convencionales de tratamiento, esta investigación evalúa el biocarbón obtenido del bagazo de caña de azúcar como potencial adsorbente en la remoción de Cr (VI) en soluciones acuosas. El bagazo fue sometido a pirólisis lenta bajo atmósfera inerte para obtener un material carbonáceo con alta porosidad y área superficial. La caracterización del biocarbón incluyó análisis granulométrico, espectroscopía FTIR, análisis BET y punto de carga cero. Los ensayos de adsorción se realizaron en batch, variando parámetros como, tiempo de contacto, pH y dosis de adsorbente, y se aplicaron modelos cinéticos y de equilibrio para describir el mecanismo de adsorción. Los resultados muestran una eficiencia de remoción superior al 90% bajo condiciones óptimas, y un tiempo de contacto conveniente de 30 minutos. Con el ajuste de los datos experimentales a los modelos cinéticos y de equilibrio, se determinó un mecanismo favorable de adsorción dual: quimisorción y fisisorción; además, una fase inicial limitada por difusión intraparticular, seguida de una fase limitada por la capa límite y/o por el acercamiento al equilibrio. Por lo que, se concluye que el biocarbón de bagazo de caña representa una alternativa sostenible, económica y eficiente en el tratamiento de aguas contaminadas con Cr (VI), promoviendo la valorización de residuos agroindustriales y contribuyendo a la mitigación del impacto ambiental de la industria curtiembre.
Keywords
Ingeniería Química, Adsorción, Contaminación, Remediación, Metales pesados
Citation
Código de tesis
TQ; 659
Código de tesis
Grado Académico
Ingeniero Químico