Abstract:The growing demand of the housing sector in the city of Machala-Ecuador turned invasions into the common model of disorganized growth of this city, where they use the “El Macho” estuary for the disposal of waste and sewage. Preliminary studies regarding the content of heavy metals in this estuary conclude that the concentrations of metals such as cadmium are higher than the limits established in the regulations of the Unified Text of Secondary Legislation of the Ministry of the Environment. In the present investigation, the removal of cadmium from water samples of the “El Macho” estuary was evaluated using polyurethane foam activated with silver nanoparticles as an adsorbent. To collect adsorption data, a vertical tubular reactor was designed, using 1,560 g of polyurethane adsorbent modified with silver nanoparticles, pH 8 and cubic-shaped polyurethane foam size of 0.5 cm of side. Cadmium concentrations were quantified by atomic absorption spectroscopy in samples of Estero water before and after passing through the reactor. It is concluded that the polyurethane foam activated with silver nanoparticles, as an adsorbent, reached a removal percentage of 48.75% and therefore, it is effective for the treatment of water contaminated with cadmium.

Resumen:La demanda creciente del sector vivienda en la ciudad de Machala-Ecuador convirtió a las invasiones en el modelo común de crecimiento desorganizado de esta ciudad, donde utilizan el estero “El Macho” para la eliminación de desechos y aguas negras. Estudios preliminares respecto al contenido de metales pesados en este estero concluyen que las concentraciones de metales como el cadmio son superiores a los límites establecidos en la normativa del Texto Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio del Ambiente. En la presente investigación se evaluó la remoción de cadmio de muestras de aguas del estero “El Macho” utilizando espuma de poliuretano activada con nanopartículas de plata como adsorbente. Para la recolección de los datos de adsorción se diseñó de un reactor tubular vertical, utilizando 1,560 g de adsorbente de poliuretano modificado con nanopartículas de plata, pH 8 y tamaño de la espuma de poliuretano de forma cubica de 0,5 cm de lado. Se cuantificó las concentraciones de cadmio mediante espectroscopia de absorción atómica, en muestras de aguas del Estero antes y después de su paso por el reactor. Se concluye que la espuma de poliuretano activada con nanopartículas de plata, como adsorbente, alcanzó un porcentaje de remoción de 48,75% y, por lo tanto, es efectivo para el tratamiento de aguas contaminadas con cadmio.

RESUMEN: El río Tumbes es la principal fuente de agua de la ciudad del mismo nombre en el noroeste del Perú. Sin embargo, en las condiciones actuales recibe la influencia de actividades como la minera artesanal en la parte alta de la cuenca, contaminándolo con metales pesados como el plomo, el cual es potencialmente causante de enfermedades. Por otro lado, el sillar (ignimbrita) es un material de construcción extraído en la ciudad de Arequipa que en el momento de ser cortado en bloques causa un material residual que normalmente es desechado. El objetivo de esta investigación es producir y caracterizar materiales adsorbentes basados en sillar para remover directamente Pb del agua del río Tumbes. El sillar se llevó a tamaños de partícula de 150 µm y 250 µm, y fueron activados por pirolisis lenta con y sin presencia de ZnCl2, para luego ser impregnadas con nanopartículas (NPs) de ZnO utilizando la técnica de impregnación in situ. El tratamiento térmico logro modificar la estructura de los materiales, aumentando la fase cristalina de los mismos, sin embargo, aparentemente la concentración de NPs de ZnO impregnada sobre las muestras de sillar pirolizado fue muy reducida para ser detectada por difracción de rayos X. En las pruebas de cinética de adsorción de Pb utilizando directamente de muestras de agua del rio Tumbes, se demostró que los adsorbentes basados en sillar presentaron limitada capacidad de adsorción comparada con otros adsorbentes derivados de rocas, obteniendo valores de adsorción de entre 0,009 - 0,017 mg de Pb/g del adsorbente. Sin embargo, las concentraciones finales luego de los experimentos de adsorción se encentraron por debajo del límite de 0,05 mg/l establecido por la OMS para el caso de agua potable. A pesar de ello es importante el estudio a mayor profundidad con diversos tipos de sillar y otros tipos de modificaciones para corroborar el potencial uso del sillar como adsorbente.

ABSTRACT: Tumbes River is the main source of water for the city of the same name in northwest Peru. However, under current conditions it is negatively affected by activities such as artisanal mining in the upper part of the basin. It causes water pollution with heavy metals such as lead, which is potentially a cause of chronic diseases. On the other hand, ignimbrite is a volcanic rock extracted in the city of Arequipa. It is used as construction material and when it is cut into blocks, produces residual material that is normally discarded. This research aimed to produce and characterize adsorbent materials based on ignimbrite to directly remove Pb from the water of the Tumbes River. The ignimbrite was used in particle sizes of 150 µm and 250 µm, and the materials were activated by slow pyrolysis with and without the presence of ZnCl2. Then thermal treatment, the materials were impregnated with ZnO nanoparticles (NPs) using the in-situ impregnation technique. The thermal treatment manages to modify the structure of the materials, increasing their crystalline phase; however, apparently the concentration of ZnO NPs impregnated on the pyrolyzed ignimbrite samples was too low to be detected by X-ray diffraction. In the Pb adsorption kinetic tests using water samples directly from the Tumbes River, it is shown that adsorbents based on ignimbrite showed limited adsorption capacity compared to other adsorbents derived from rocks, obtaining adsorption values between 0.009 - 0.017 mg of Pb/g of the adsorbent. However, the final concentrations after the adsorption experiments were below the limit of 0.05 mg/l established by the WHO for drinking water. Despite this, it is important to conducted experiments using other types of ignimbrite and other types of modifications to corroborate the potential use of ignimbrite as an adsorbent.

RESUMEN El Camalote es un pasto perenne que se reproduce rápido y espontáneamente en regiones tropicales. Este pasto no tiene ningún aprovechamiento económico; por el contrario, se le considera una maleza. Sin embargo, es una buena fuente de celulosa y se da en abundancia. En este sentido, el propósito de este trabajo es aprovechar al pasto Camalote como adsorbente del azul de metileno (AM). Las pruebas de adsorción se realizaron en sistema de proceso por lotes, utilizando concentraciones de AM en un rango de 20 a 100 mg/L. La más alta capacidad de adsorción (qe) fue de 43 mg/g para la concentración de 100 mg/L de AM a un pH de 8. Para todas las concentraciones estudiadas se obtuvieron valores de porcentaje de remoción mayor a 80 % en un tiempo de contacto de 30 minutos. Los datos de equilibrio se correlacionaron con los modelos de Langmuir y Freundlich. Los valores de qmax para la isoterma de Langmuir se encuentran en el rango de 19,79 a 94,51 mg g-1 y b entre 0,10 a 0,05 L mg-1. Mientras que para la isoterma de Freundlich se obtienen valores de K que van de 3,79 a 5,13 (mgg-1(L mg-1)-1/n y n entre 2,6 y 1,27, lo que indica que en los sitios activos el AM se retiene por quimisorción, a través de puentes de hidrógeno. Los resultados demostraron que el pasto Camalote en un material eficiente y económicamente viable para remover colorantes de medios acuosos.

ABSTRACT Camalote is a perennial grass that reproduces quickly and spontaneously in tropical regions. This grass has no economic use; on the contrary, it is considered a weed. However, it is a good source of cellulose and occurs in abundance. In this regard, the purpose of this work is to take advantage of the Camalote grass as an adsorbent of methylene blue (MB). The adsorption tests were carried out in a batch system, using MB concentrations within the range of 20-100 mg/L. The highest adsorption capacity (qe) was 43 mg/g for the concentration of 100 mg/L of MB at pH 8. For all the concentrations studied, percentage removal values greater than 80% were obtained in a contact time of 30 min. The equilibrium data were correlated with the Langmuir and Freundlich models. The qmax values for the Langmuir isotherm are within the range of 19.79 to 94.51 mg g-1 and b from 0.10 to 0.05 L mg-1. While for the Freundlich isotherm, K values ranging from 3.79 to 5.13 (mgg-1(L mg-1)-1/n and n from 2.6 to 1.27 are obtained, suggesting that in the active sites MB is retained by chemisorption through hydrogen bonds. The results showed that Camalote grass is an efficient and economically viable material for removing dyes from aqueous media.

ABSTRACT Releasing pharmaceuticals like chloramphenicol (CHL) into water sources will likely pose potential risks to human health and aquatic life. Adsorption is preferably adopted to remove chloramphenicol from water. This study reported the microwave-assisted production of a cobalt-based zeolitic-imidazolate framework (ZIF67) for adsorptive removal of CHL in water. ZIF-67 was characterized using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), energy dispersive X-ray (EDX), and scanning electron microscopy (SEM). ZIF67 showed a uniform morphology with a mean particle size of about 350 nm. For CHL uptake, the effect of time (0-120 min), concentration (2.5-20 mg/L), pH (3-9), and dosage (0.1-1.0 g/L) was investigated. It was found that pseudo-second-order (PSO, Radj.2: 0.998) and Langmuir (Radj.2: 0.991) models best described the kinetic and isotherm of CHL, respectively. Based on the Langmuir fitting of the isotherm model, the maximum adsorption capacity (Qmax) was found at 25.73 mg/g. This study suggests that ZIF67 can be a potential adsorbent for CHL removal and a modification should be considered in future research to improve its performance in the environmental field.

RESUMEN Los residuos de productos farmacéuticos como el cloranfenicol (CHL) en las fuentes de agua representan un riesgo potencial tanto para la salud humana como para la vida acuática. La adsorción se adopta preferentemente para eliminar el cloranfenicol del agua. El presente estudio describe la producción asistida por microondas de un marco imidazolato zeolítico (ZIF67) basado en cobalto para la eliminación por adsorción de CHL en agua. ZIF-67 se caracterizó mediante difracción de rayos X (DRX), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), dispersión de energía de rayos X (EDX) y microscopía electrónica de barrido (SEM). En el caso del ZIF67 se observó una morfología uniforme con un tamaño medio de partícula de unos 350 nm. Se investigaron los efectos sobre la absorción de CHL del tiempo (0-120 min), la concentración (2,5-20 mg/L), elpH (3-9) y la dosis (0,1-1,0 g/L). Los modelos de pseudo-segundo orden (PSO, Radj.2: 0.998) y Langmuir (Radj.2: 0.991) describieron mejor la cinética y la isoterma de CHL, respectivamente. A partir del ajuste de Langmuir del modelo de isoterma, la capacidad máxima de adsorción (Qmax) se encontró en 25,73 mg/g. Estos resultados sugieren que ZIF67puede ser un adsorbente potencial para la eliminación de CHL y que en futuras investigaciones debería considerarse una modificación para mejorar su rendimiento en el campo medioambiental.

Abstract: This research study examines the adsorption capacity of hydrogen sulfide (H2S) of three materials: steel wool, iron rods, and compost (biofilter). The biogas has 1.327 ppm H2S and a supported adsorption column is used to measure removal capacity (RC). The results show that steel wool, with values between 1.12 and 9.16 mgH2S glana -1 h-1, is the best when compared with the other materials examined and presents a saturation 47 times higher than that of the iron rods. The sensitivity analysis, where the removal efficiency (RE) is assessed by varying biogas flow and the amount of adsorbent material used, shows that steel wool is not significantly different in RE from other materials when the amount used is 30g. It is concluded that RE is highest for iron rods, even though RE is similar for rods and compost.

Resumen: Esta investigación evalúa la capacidad de adsorción de sulfuro de hidrógeno (H2S) en tres materiales: lana de acero, varillas de hierro y compost (biofiltro). El biogás tiene aproximadamente 1.327 ppm de H2S y los experimentos se realizan en una columna de adsorción con soporte para medir la capacidad de eliminación (CE). Los resultados muestran que la lana de acero, con valores entre 1.12 y 9.16 mgH2S glana -1 h-1, es la mejor respecto a los otros materiales y presenta una saturación 47 veces mayor respecto a las varillas. Del análisis de sensibilidad, donde se evaluó la eficiencia de remoción (ER) al variar el flujo de biogás y cantidad de material adsorbente utilizado, se obtiene que la lana no presenta diferencias significativas en ER cuando la cantidad utilizada es de 30 g. Se concluye que la ER es mayor en las varillas a pesar de que el comportamiento de varillas y compost es similar en ER.

Resumen Se estudió la remoción de metales pesados (Zn, Ni, Fe, Cu y Cr) en aguas residuales no domésticas (ARnD) reales de la industria de galvanoplastia (Medellín, Colombia) en un sistema discontinuo usando biomasa de cáscara (BCB) y pseudotallo de banano (BPT) obtenidos mediante procesos físicos simples. Los resultados fueron comparados con un carbón activado comercial (CAC). Los adsorbentes fueron caracterizados a través de FTIR, BET, Punto isoeléctrico, Boehm y DRX, mostrando poca variación hacia los materiales BCB y BPT en términos de composición química, morfología y estructura. También se determinaron las propiedades fisicoquímicas del ARnD previamente al tratamiento de adsorción encontrando una concentración inicial de 18,73 mg/L, 10,1 mg/L, 11,2 mg/L, 36,7 mg/L y 0,44 mg/L por espectrofotometría de absorción atómica para el Zn, Ni, Fe, Cu y Cr, respectivamente. Estos valores se compararon con la normatividad Colombiana la Resolución 0631 de 2015, donde se evidenció que sobrepasan los límites máximos permisibles establecidos. Las pruebas de adsorción se llevaron a cabo a temperatura ambiente, pH de 3,65 y 200 rpm variando la cantidad de adsorbente (1 - 5 mg) para un tiempo de 2 h. Los porcentajes máximos de remoción fueron de 42,69 %, 83,10 %, 95,17 %, 81,90 % y 99,82 % para Fe, Ni, Fe, Cu, Zn y Cr, respectivamente. Se observa que los valores alcanzados con los bioadsorbentes son similares al carbón comercial, lo que sugiere que los residuos de banano podrían ser una alternativa de bajo costo para el tratamiento de este tipo de efluentes.

Abstract The removal of heavy metals (Zn, Ni, Fe, Cu and Cr) in real non-domestic wastewater (NDWW) from the electroplating industry (Medellín, Colombia) was studied in a batch system using peel biomass (BCB) and banana pseudostem (BPT) obtained by simple physical processes. The results were compared with a commercial activated carbon (CAC). The adsorbents were characterized through FTIR, BET, Isoelectric point, Boehm and XRD, showing little variation towards BCB and BPT materials in terms of chemical composition, morphology and structure. The physicochemical properties of ARnD were also determined prior to adsorption treatment, finding an initial concentration of 18.73 mg/L, 10.1 mg/L, 11.2 mg/L, 36.7 mg/L and 0.44 mg/L by atomic absorption spectrophotometry for Zn, Ni, Fe, Cu and Cr, respectively. These values were compared with the Colombian regulations Resolution 0631 of 2015, where it was evidenced that they exceed the maximum permissible limits established. Adsorption tests were carried out at room temperature, pH of 3.65 and 200 rpm varying the amount of adsorbent (1 - 5 mg) for a time of 2 h. The maximum removal percentages were 42.69 %, 83.10 %, 95.17 %, 81.90 % and 99.82 % for Fe, Ni, Fe, Cu, Zn and Cr, respectively. It is observed that the values achieved with the bioadsorbents are similar to commercial charcoal, suggesting that banana residues could be a low-cost alternative for the treatment of this type of effluent.

Resumo A remoção de metais pesados (Zn, Ni, Fe, Cu e Cr) em águas residuais não domésticas reais (NDWW) da indústria de electrodeposição (Medellín, Colômbia) foi estudada num sistema descontínuo utilizando biomassa de casca (BCB) e pseudostem de banana (BPT) obtidos por processos físicos simples. Os resultados foram comparados com um carvão activado comercial (CAC). Os adsorventes foram caracterizados através de FTIR, BET, Isoelectric point, Boehm e XRD, mostrando pouca variação em relação aos materiais BCB e BPT em termos de composição química, morfologia e estrutura. As propriedades físico-químicas da ARnD antes do tratamento de adsorção foram também determinadas, encontrando-se uma concentração inicial de 18,73 mg/L, 10,1 mg/L, 11,2 mg/L, 36,7 mg/L e 0,44 mg/L por espectrofotometria de absorção atómica para Zn, Ni, Fe, Cu e Cr, respectivamente. Estes valores foram comparados com a Resolução 0631 de 2015 dos regulamentos colombianos, onde era evidente que excediam os limites máximos admissíveis estabelecidos. Foram efectuados testes de adsorção à temperatura ambiente, pH de 3,65 e 200 rpm variando a quantidade de adsorvente (1 - 5 mg) durante um tempo de 2 horas. As percentagens máximas de remoção foram de 42,69 %, 83,10 %, 95,17 %, 81,90 % e 99,82 % para Fe, Ni, Fe, Cu, Zn e Cr, respectivamente. Observa-se que os valores obtidos com os bioadsorventes são semelhantes aos do carvão vegetal comercial, sugerindo que os resíduos de banana poderiam ser uma alternativa de baixo custo para o tratamento deste tipo de efluente.

RESUMEN Los materiales lignocelulósicos residuales pueden usarse como adsorbentes de metales pesados presentes en el agua, propiciando la adsorción de iones metálicos sobre la superficie y sitios activos de los biomateriales, resultando en una remoción eficiente y de bajo costo. En este caso, se hace innovación con el aprovechamiento de residuos agroindustriales del fique (Furcraea macrophilla) y del capacho de maíz (Zea mays) como fases adsorbentes de los metales cromo y plomo, con el fin de valorar su capacidad como adsorbente de estos metales presentes en muestras de agua, determinado el tiempo de equilibrio, tipo de isoterma y capacidad máxima de adsorción; encontrando que en un tiempo de 12 horas, la fibra de fique tiene una capacidad de adsorción de Cr y Pb de 7,81 ± 1,40 mg/g y 169,51 ± 1,37 mg/g respectivamente, observando, una forma de isoterma de adsorción tipo Freundlich; mientras que la fibra de capacho de maíz presenta una capacidad de adsorción de 13,35 ± 3,28 mg/g para cromo y 15,01 ± 3,47 mg/g para plomo, mostrando un comportamiento en su isoterma de adsorción tipo Langmuir, concluyendo que ambas fibras tienen potencial para la remoción de los metales estudiados, especialmente la fibra de fique.

ABSTRACT Residual lignocellulosic materials can be used as adsorbents for heavy metals present in water, promoting the adsorption of metal ions on the surface and active sites of biomaterials, resulting in a low-cost and efficient removal. In this case, the residues from the agroindustrial use of the fique (Furcraea macrophilla) and the agricultural process of the corn maize (Zea mays) were studied as adsorbing phases of chromium and lead metals, in order to assess their capacity as biosorbents of these metals present in water samples, determined by equilibrium time, type of isotherm and maximum adsorption capacity; finding that in a time of 12 hours, the fique fiber has an adsorption capacity of Cr and Pb of 7,81 ± 1,40 mg/g and 169,51 ± 1,37 mg/g respectively, observing, a form of Freundlich type adsorption isotherm; while the corn layer fiber has an adsorption capacity of 13,35 ± 3,28 mg/g for chromium and 15,01 ± 3,47 mg/g for lead, showing a behavior in its Langmuir-type adsorption isotherm , concluding that both fibers have potential for the removal of the metals studied, especially the fiber of fique.

Resumen En este estudio se evaluaron materiales adsorbentes preparados a partir de residuos comunes generados en agroindustrias, particularmente su capacidad de adsorción de compuestos hidrocarbonados. Se recolectaron residuos de plátano, cacao y arroz, que fueron secados, triturados y tratados químicamente con NaOH. Se evaluaron las propiedades físicas de los residuos, incluyendo la flotabilidad y la densidad aparente; de igual forma, se probó su capacidad de adsorción en condiciones dinámicas y estáticas. Los resultados se sometieron a un análisis de varianza (ANOVA). Las pruebas de adsorción dinámica indicaron que los residuos tratados de hojas de plátano con un tamaño de partícula de 1 400 µm mostraron un porcentaje de flotabilidad superior al 90 % en la fase hidrofílica, mientras que los compuestos hidrocarbonados se adsorbieron en la fase oleofílica. Sin embargo, se observaron rastros de hidrocarburos en el medio acuoso. En las pruebas de adsorción estática a corto plazo, los materiales de desecho mostraron valores de capacidad de adsorción que oscilaron entre 2.17 y 8.22 g de aceite/g de adsorbente para aceite de motor; el índice de adsorción más alto se determinó en los residuos de raquis de banano con un tamaño de partícula de µm. Además, en la adsorción de diésel y gasolina, los residuos de raquis de banano con un tamaño de partícula de 850 µm mostraron la mayor capacidad de adsorción para el diésel (6.61 g de diésel/g de adsorbente) y la gasolina (6.26 g de gasolina/g de adsorbente). Este comportamiento también se observó en las pruebas a largo plazo en todos los residuos probados, excepto en los residuos de raquis de banano, ya que una parte del material adsorbente se precipitó, lo que llevó a la adsorción tanto de agua como de compuestos hidrocarbonados.

Abstract In this study, adsorbent materials prepared from common wastes generated in agricultural industries were evaluated, particularly the adsorption capacity for hydrocarbon compounds. Wastes from banana, cocoa, and rice were collected, and subsequently dried, milled, and chemically treated with NaOH. The physical properties of the treated wastes were assessed, including buoyancy and apparent density, and their adsorption capacity was tested under dynamic and static conditions. The results were subjected to an analysis of variance (ANOVA). The dynamic adsorption tests carried out indicated that the treated waste from banana leaves with a particle size of 1400 µm exhibited a buoyancy percentage above 90 % in the hydrophilic phase, while hydrocarbon compounds were adsorbed in the oleophilic phase. However, traces of hydrocarbons were still visible in the aqueous medium. In the short-term static adsorption tests, the waste materials showed adsorption capacity values ranging from 2.17 to 8.22 g oil/g adsorbent for motor oil; the highest adsorption index was determined in wastes from banana rachis with an 850 µm particle size. Moreover, in the adsorption of diesel and gasoline, the wastes from banana rachis with an 850 µm particle size showed the highest adsorption capacity for diesel (6.61 g diesel/g adsorbent) and gasoline (6.26 g gasoline/g adsorbent). This behavior was also observed in the long-term tests for all wastes tested, except for banana rachis, as some of the adsorbent material subsided, leading to the adsorption of both water and hydrocarbon compounds.

Resumen Empleando desechos de raíz de yuca (Manihot esculenta Crantz), se sintetizó un material del tipo biochar para la remoción de colorantes. Se trabajó con la harina de yuca sometida a 673 K y 80 mbar. El material obtenido se caracterizó por termogravimetría (TGA), calorimetría diferencial de barrido (DSC), espectroscopía de infrarrojo ATR (ATR-IR), microscopía electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X de muestras policristalinas (PDRX), logrando demostrar la formación de un material estable térmicamente con agregados esféricos, diámetros de 10 µm, una estructura amorfa del tipo lignocelulosa y estructura cristalina de almidón tipo A. El biochar obtenido demostró una capacidad de adsorción de naranja de metilo de 116,4 ± 0,2 mg/g y para el verde de metilo de 94,2 ± 0,2 mg/g a 308 K, lo anterior valida la capacidad de este material para remediar agua contaminadas.

Abstract Using cassava roots waste (Manihot esculenta Crantz), a biochar-type material was synthesized for removal of dyes. Work was carried out with cassava flour summited to 673 K and 80 mbar. The material was characterized by Thermogravimetric Analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Attenuated total reflection infrared spectroscopy (ATR-FTIR), Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray powder diffraction analysis (PDRX). These analyses showed that the obtained material was thermally stable with sphere aggregates (10 µm diameter), amorphous structure of lignocellulose and type A starch crystalline structure. Synthesized biochar adsorbed methyl orange (116,4 ± 0,2 mg/g and methyl green (94,2 ± 0,2 mg/g) at 308 K. the foregoing demonstrates the ability of this material to remedy contaminated water.

Resumo Utilizando resíduo de raiz de mandioca (Manihot esculenta Crantz), foi sintetizado um material do tipo biochar para remoção de corantes. O trabalho foi realizado com farinha de mandioca submetida a 673 K e 80 mbar. O material foi caraterizado pelas técnicas analíticas: análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC), espetroscopia infravermelha ATR (ATR-IR), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e difração de raios-X de amostras policristalinas (PDRX). A partir dos dados de caracterização conseguiu se evidenciar a formação de um material estável termicamente com agregados esféricos de diâmetros de 10 µm e uma estrutura amorfa do tipo lignocellulose e estrutura cristalina do amido tipo A. O biochar obtido apresentou uma capacidade de adsorção de laranja de metilo de 116,4 ± 0,2 mg/g e para o verde de metilo de 94,2 ± 0,2 mg/g a 308 K. Isso demonstra a capacidade desse material de remediar águas contaminadas.

RESUMEN En este trabajo se muestra el proceso de generación de carbón activado a partir de endocarpio de coco, utilizando hidróxido de potasio, en el procedimiento de activación química y en una atmósfera inerte. Se llevaron a cabo estudios de cinética de adsorción para cuatro concentraciones iniciales y estudios de equilibrio por carga en un rango de cuatro concentraciones, con soluciones de anaranjado de metilo a 40, 80, 200 y 400 mg/L para ambos estudios. Se determinó que el modelo cinético de pseudosegundo orden es el que mejor describió el proceso de adsorción en el tiempo para todas las concentraciones iniciales estudiadas. A partir de ese resultado se construyeron los gráficos respectivos para determinar el porcentaje de remoción en función de la cantidad de adsorbente y el tiempo empleado. El modelo de difusión intraparticular arrojó que éste no era el único que determinaba la velocidad del proceso. La expresión lineal de la isoterma de Langmuir muestra un buen ajuste de los datos, dando como resultado una capacidad máxima de adsorción de 147.01 mg/g.

ABSTRACT This work shows the generation of activated carbon from coconut shells, using chemical activation with potassium hydroxide under an inert atmosphere. Kinetic adsorption studies were performed for four initial concentrations and equilibrium batch studies in a four-concentration range. For both studies, methyl orange solutions at 40, 80, 200, and 400 mg/L were used. The pseudo-second order model showed the best fit to describe the adsorption process for all the initial concentrations studied. From this result, graphs were plotted to determine the percentage of removal as a function of the amount of adsorbent and the contact time. The intramolecular diffusion model showed that it was not the only mechanism restricting the rate of adsorption. The linear Langmuir equation showed a good fit and calculated the maximum adsorption on the monolayer as 147.013 mg/g.

RESUMEN Este trabajo presenta la morfología y caracterización de nanopartículas de quitosano entrecruzadas con lecitina en forma de nanocebollas obtenidas a partir de un proceso sencillo, económico y escalable a partir de un polímero precursor como es el quitosano. La creación de nuevos productos mediante el uso de desechos de camarón es un factor fundamental para evitar la contaminación del agua. Estos materiales tienen un impacto positivo al agregar valor a los desechos y brindan la oportunidad de disminuir la contaminación. La síntesis de nanocebollas de quitosano se logró con un método amigable con el medio ambiente, sencillo y económico, utilizando quitosano como fuente natural. Las nanocebollas de quitosano (CSNO, por su sigla en inglés) se caracterizaron por espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), difracción de rayos X (XRD), microscopia electrónica de barrido (SEM), microscopia electrónica de transmisión (TEM), dispersión dinámica de luz (DLS) y área superficial específica (SSA). La caracterización de las nanocebollas obtenidas mediante FTIR muestra la presencia de grupos carbonilo a un número de onda de 1752.12 cm-1, mientras que los grupos fosfato atribuidos a la lecitina se observan a 1156.88 cm-1. El análisis XRD confirmó una estructura amorfa, mientras que las imágenes SEM presentaron una morfología globular con superficies cóncavas. El análisis TEM mostró que las nanocebollas se congregan en una estructura única que incluye nanotubos. El diámetro promedio de las CSNO por DLS fue de 442.5 nm con una disposición octagonal, un índice de polidispersión (PDI) de 0.532 y 31.9 mV. El tamaño promedio de las CSNO, el PDI y el valor del potencial zeta fueron indicadores de una dispersión estable con un área superficial específica (SSA) medida por el método Brunauer-Emmett-Teller (BET) de 1.4 m2 g-1. Los resultados de la caracterización de nanocebollas de quitosano-lecitina indican cambios en la superficie del material con un área superficial total más grande y estructura de poros, en comparación con la de quitosano puro. De acuerdo con los resultados de la caracterización de las CSNO, éstas podrían usarse como adsorbentes de contaminantes y tienen aplicación potencial en el área biomédica, principalmente como material de encapsulación de medicamentos.

ABSTRACT This work presents the morphology and characterization of chitosan nanoparticles crosslinked with lecithin in the form of nano-onions obtained by an easy, economical, and possibly scalable method from a polymeric precursor known as chitosan. The creation of new products by using shrimp waste is a fundamental factor in avoiding water pollution. These materials have a positive impact as they add value to waste, and they provide the opportunity to decrease pollution. Chitosan nano-onions were synthesized by an environmentally friendly, easy, and inexpensive method using chitosan as a natural source. Chitosan nano-onions (CSNO) were characterized by using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), dynamic light scattering (DLS) and specific surface area (SSA). The nano-onions characterization obtained by FTIR shows the presence of carbonyl groups at a wavenumber of 1752.12 cm-1, while the phosphate groups attributed to lecithin are observed at 1156.88 cm-1. XRD analysis confirmed an amorphous structure, while SEM images presented a globular morphology with concave surfaces. TEM analysis showed that the nano-onions are congregated in a unique structure that includes nanotubes. The CSNO average diameter by DLS was 442.5 nm with an octagonal arrangement, and a polydispersity index (PDI) of 0.532 and 31.9 mV. The average size of CSNO, the PDI, and the value of zeta potential were indicators of a stable dispersion with a specific superficial area measured by the Brunauer-Emmett-Teller (BET) method of 1.4 m2 g-1. The results of the chitosan-lecithin nano-onions characterization indicate changes in the surface of the material with a larger total surface area and pore structure, compared to that of pure chitosan. According to the results of the CHNO characterization, they could be used as adsorbents for contaminants and they also have a potential application in the biomedical area, mainly as drug encapsulation material.

RESUMEN La eliminación del boro en agua para consumo humano es una preocupación en diversas partes del mundo debido a sus efectos tóxicos en altas concentraciones. En el presente trabajo se sintetizaron zeolitas LTL y FAU X y se modificaron con sales de níquel (NiCl2), de hierro (FeCl3) y aminopropiltrietoxisilano (APS) a fin de promover su afinidad por especies de boro presentes en sistemas acuosos. La capacidad de adsorción de boro sobre las zeolitas modificadas se evaluó en una solución de boro sintética y con muestras de agua subterránea para uso humano. El efecto del pH y la dosis de zeolita se estudiaron en las pruebas de adsorción utilizando agua subterránea. Las zeolitas modificadas fueron caracterizadas mediante difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido, microscopia electrónica de transmisión, fisisorción de nitrógeno y espectroscopia de infrarrojos por transformada de Fourier. Los resultados indicaron que la modificación de las zeolitas favorece la afinidad por las especies de boro. La mayor capacidad de adsorción de boro sobre las zeolitas se alcanzó en la solución sintética. La capacidad de adsorción de las zeolitas modificadas dependió del pH, la conductividad eléctrica, el agente modificante, la estructura zeolítica y la dosis de adsorbente. La interacción estructura zeolítica-agente modificante fue decisiva para la capacidad de adsorción de boro, siendo la zeolita LTL-Ni el adsorbente con mejor desempeño, gracias a sus propiedades texturales y a la habilidad del níquel para formar complejos con especies de boro.

ABSTRACT The removal of boron from drinking water is a concern in various parts of the world due to the toxic effects of this metalloid in high concentrations. In this paper, zeolites LTL and FAU X were synthesized and modified with salts of nickel (NiCl2), iron (FeCl3), and aminopropyltriethoxysilane (APS) in order to promote their affinity for boron species present in aqueous systems. The adsorption capacity of modified zeolites for boron was evaluated in a synthetic boron solution and with groundwater samples for human use. The effect of the pH and zeolite dose was studied in adsorption tests using groundwater. The modified zeolites were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, nitrogen physisorption, and Fourier-transform infrared spectroscopy. Results indicated that the modification of zeolites favors affinity for boron species. The highest adsorption capacity of boron on zeolites was achieved in the synthetic solution. The adsorption capacity of the modified zeolites depended on the pH, the electrical conductivity, the modifying agent, the zeolitic structure, and the dose of adsorbent. The zeolitic structure-modifying agent interaction was decisive for boron adsorption capacity, with LTL-Ni zeolite being the best-performing adsorbent, thanks to its textural properties and nickel’s ability to form complexes with boron species.

RESUMEN Como muchos otros contaminantes que alteran la calidad de los cuerpos de agua, el cobre y el flúor, representan un riesgo para los ecosistemas y la salud de las personas. Para mitigar este problema diversos materiales adsorbentes se utilizan como una alternativa económica y eficiente en procesos que buscan remover estos elementos de aguas contaminadas. Si los materiales adsorbentes son biodegradables, como es el caso de la cáscara de cacahuate, el proceso será también amigable con el ambiente. El objetivo principal del presente proyecto es la aplicación de la cáscara de cacahuate como material adsorbente en procesos de remoción de cobre y su posterior reúso en la remoción de fluoruros. Para ello, la cáscara de cacahuate se utiliza primero para la remoción de cobre, el material con el cobre adsorbido se seca y se utiliza nuevamente para la remoción de fluoruros. Por medio de modelos matemáticos se determinó que la adsorción se llevó a cabo por una combinación de procesos físicos y químicos, en ambos casos. La capacidad de remoción, de acuerdo con el modelo de Langmuir, fue de 31.1 mg/g para el Cu2+ mientras que para la remoción de F- fue de 1.6 mg/g. La cáscara de cacahuate se caracterizó por medio de microscopía electrónica de barrido (MEB) y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) antes y después de los procesos de adsorción.

ABSTRACT Like many other pollutants that alter the quality of water bodies, copper and fluoride represent a risk to ecosystems and people’s health. To solve this problem, various adsorbent materials are used as an economical and efficient alternative in processes that seek to remove these elements from contaminated water. The process will also be environmentally friendly if the adsorbent materials are biodegradable, as with peanut shells. This project’s main objective is to apply peanut shells as an adsorbent material in copper removal processes and its subsequent reuse in fluoride removal. For this, the peanut shell is first used for copper removal, and the material with adsorbed copper is dried and used again for fluoride removal. Through mathematical models, it was determined that the adsorption was carried out by a combination of physical and chemical processes in both cases. According to the Langmuir model, the removal capacity was 31.1 mg/g for Cu2+, while for the removal of F-, it was 1.6 mg/g. Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) characterize the peanut shell before and after the adsorption processes.

RESUMEN Se han llevado a cabo intensas investigaciones para eliminar el arsénico (As) del agua contaminada a fin de proporcionar agua potable para millones de personas que viven en diferentes países. La adsorción es una forma simple y eficiente para la eliminación del arsénico en el agua, pero hay desafío apremiante para encontrar un adsorbente barato y eficiente. El presente trabajo se ocupa de la optimización de varios parámetros en lote para la adsorción de As en solución por nanomateriales sintetizados a base de hierro (hematita, magnetita y hierro cero valente (ZVI)) utilizando la metodología de optimización de Taguchi. El diseño ortogonal de Taguchi (L27) con seis factores efectivos, a saber: concentración inicial, pH, tiempo de contacto, tipo de adsorbente, tamaño y dosis, se aplicó para la optimización multivariable para maximizar la capacidad de adsorción junto con la relación señal-ruido. Los estudios de equilibrio revelaron que los datos fueron bien descritos por la isoterma de Freundlich. Los resultados muestran que la concentración de As fue el parámetro más importante en el proceso de adsorción.

ABSTRACT Intensive research efforts have been followed to remove arsenic (As) from contaminated water to provide potable water to millions living in different countries. Adsorption is a simple and efficient way for arsenic contamination purification in water, with a pressing challenge to find a cheap and efficient adsorbent. The present paper deals with optimizing various batch parameters for the adsorption of As from solution by synthesized iron-based particles (hematite, magnetite, and zero-valent iron (ZVI)) nanomaterials using Taguchi’s optimization methodology. Taguchi’s (L27) orthogonal design with six effective factors, namely: initial As concentration, pH, contact time, adsorbent type, size, and dose, was applied for the multivariate optimization in adsorption studies for As to maximize the adsorption capacity along with the signal-to-noise ratio. The equilibrium studies revealed that the data were well described by Freundlich isotherm. The results showed that initial As concentration was the most important parameter in the adsorption process.

Resumen Los compuestos alelopáticos están recibiendo un gran interés como herbicidas respetuosos con el medio ambiente, pero su eficacia en el campo suele ser limitada debido a que generalmente presentan una escasa persistencia en los suelos. En este estudio se ha evaluado la incorporación en gránulos de organoarcilla como estrategia de protección del compuesto alelopático escopoletina frente a su rápida biodegradación en el suelo, con la finalidad de aumentar su persistencia y bioactividad. La cinética de adsorción de escopoletina en los gránulos de organoacilla fue más lenta comparada con la adsorción en el polvo de la misma y sugirió un proceso controlado por difusión intraparticular. Tras la incorporación de escopoletina en los gránulos de organoarcilla, la vida media del compuesto alelopático en un suelo agrícola mediterráneo aumentó de 0,34 a 14,4 días en condiciones de laboratorio y de 0,54 a 20,1 días en condiciones de campo, respecto al compuesto libre en disolución. Además, la incorporación en los gránulos de organoarcilla mejoró la la expresión de la fitotoxicidad de escopoletina en el experimento de campo, reduciendo la germinación y la longitud radicular de Lactuca sativa L. en mayor medida que el compuesto alelopático libre sin granular. Los resultados indican que la incorporación en gránulos de organoarcilla podría constituir una estrategia tecnológica eficaz para proteger a los compuestos alelopáticos de una rápida disipación en los suelos, aumentando su persistencia y mejorando su rendimiento en la protección de los cultivos.

Abstract Allelochemicals have been proposed as eco-friendly herbicides, but they often display a limited performance under field conditions because of a short persistence in soils. In this study, incorporation into organoclay granules was investigated as a strategy to protect the allelochemical scopoletin from rapid biodegradation processes and prolong its persistence and bioactivity in soil. A kinetic study revealed that the adsorption of scopoletin on the granules was slower than on the organoclay powder and indicated an intraparticle pore diffusion mechanism. After being incorporated into the organoclay granules, the half-life of scopoletin in a Mediterranean soil increased from 0.34 to 14.4 days under laboratory conditions, and from 0.54 to 20.1 days under field conditions, compared to the free compound. The granules also favored the expression of the phytotoxicity of scopoletin in the field experiment, reducing the germination and root growth of Lactuca sativa L. to a greater extent than the free, non-granulated allelochemical. The results of this work indicate that incorporation into organoclay granules could represent a suitable technological approach to protect allelochemicals from rapid dissipation losses in soil, which may help increase their persistence for a better performance as crop protection products.