Adsorción de iones de cu (II) utilizando cáscaras de naranja y cáscara de naranja modificada con micropartículas de hidróxido férrico

Abstract

El objetivo principal fue determinar la capacidad de adsorción de iones Cu(II) utilizando cáscaras de naranja y cáscaras de naranja modificadas con micropartículas de hidróxido férrico (Fe(OH)₃) como material adsorbente. Se analizaron las isotermas de adsorción (modelo de Langmuir) y la cinética de adsorción (modelo de pseudo-segundo orden), utilizando espectroscopía UV-Vis para la cuantificación de los resultados. El pH óptimo para la CN y CNM fue 4.5 en ambos casos, lo que indica que la mayor adsorción ocurre en condiciones de pH ácido. El modelo de Langmuir se utilizó para las isotermas de adsorción, ya que los resultados se ajustaron mejor a este modelo. La capacidad máxima de adsorción (qₘₐₓ) para la CN fue de 26.250 mg/g y para la CNM fue de 15.625 mg/g. La cinética de adsorción de iones Cu(II) fue evaluada utilizando tanto cáscaras de naranja sin modificar (CN) como modificadas con hidróxido férrico (CNM). Los resultados demostraron que ambos adsorbentes se ajustan al modelo cinético de segundo orden, lo que indica que el proceso de adsorción está controlado por interacciones químicas entre los sitios activos del adsorbente y los iones Cu(II). La cantidad de iones Cu(II) adsorbidos por gramo de CN en equilibrio (qₑ) fue 19.841 mg/g, mientras que para la CNM fue 13.055 mg/g. Contrario a lo reportado en otros estudios, los resultados indicaron que las cáscaras de naranja sin modificar (CN) presentaron una mayor capacidad de adsorción de Cu(II) en comparación con las cáscaras modificadas (CNM). Este hallazgo sugiere que la modificación con hidróxido férrico no mejora necesariamente la remoción de Cu(II), posiblemente debido a la interacción limitada entre las micropartículas de hidróxido férrico y los iones de cobre en las condiciones experimentales evaluadas. Sin embargo, los resultados obtenidos sugieren que la modificación con hidróxido férrico podría ser más efectiva para la adsorción de otros contaminantes, como cationes multivalentes más grandes (Pb(II), Cd(II)) o aniones específicos (AsO₄³⁻, Cr₂O₇²⁻), debido a la conocida afinidad de las micropartículas de hidróxido férrico hacia estos tipos de especies químicas. Además, se podrían explorar combinaciones con otros tratamientos, como la impregnación con materiales nanoestructurados (óxidos de hierro dopados) o la activación química mediante ácidos, con el fin de optimizar la selectividad y eficiencia del material para diversas aplicaciones medioambientales. El análisis de isotermas mostró que el modelo de Langmuir describió mejor el comportamiento de adsorción, indicando una superficie homogénea con sitios activos equivalentes y sin interacciones entre las moléculas adsorbidas. La cinética de pseudo-segundo orden confirmó que el proceso de adsorción está dominado por interacciones químicas, particularmente en las cáscaras sin modificar. Esta investigación no solo demuestra el potencial de las cáscaras de naranja como adsorbentes efectivos y económicos para el tratamiento de aguas contaminadas, sino que también identifica oportunidades para optimizar las modificaciones del material. Los resultados apuntan hacia la necesidad de desarrollar enfoques personalizados de modificación, adaptados a contaminantes específicos o condiciones ambientales, lo que ampliaría la aplicabilidad del material en sistemas reales de tratamiento de aguas.