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Removal of cadmium, copper, and lead ions from aqueous solutions using waste crumb rubber as sorbent
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Abstract
The removal of toxic heavy metals ions from aqueous solutions using waste tire crumb rubber (WTCR) as a low cost sorbent was studied. Nowadays, a variety of techniques exist to remove heavy metals from water such as, chemical precipitation, electrochemical techniques, and ionic exchange, among others. However, due to their high cost or low efficiency of removal at trace levels, adsorption is seen as a more cost efficient and realistic solution. In our study, parameters such as pH, metal concentration, competition with alkaline metals, and size of the sorbent used, were evaluated for each metal ion in order to optimize the sorption uptake conditions. In addition, mixtures of the metals and their desorption with nitric acid were also studied. The results showed that the metal uptake increased when the WTCR area exposed also increased. The equilibrium between the metal and WTCR surface is reached faster when the initial concentrations were lower (1, 5 ppm). The optimum pH for the three cations was pH 6.0. This is favorable because it is near the pH of most natural waters. Langmuir isotherms were constructed for each metal ion and the constant Qo, that represents the maximum sorbent capacity, was calculated. Lead was the better sorbed metal with a calculated Qo of 1.744 mg/g, followed by copper with a Langmuir constant value of 1.245 mg/g, and finally cadmium with a Qo value of 0.532 mg/g. The mechanism of sorption is facilitated by interactions with the oxygen groups present in the surface of carbon black, a main component of the rubber and ionic exchange with zinc.
La remoción de iones metálicos de soluciones acuosas utilizando goma granulada (WTCR, por sus siglas en inglés) como un sorbente de bajo costo fue estudiada. Hoy en día una variedad de técnicas para la remoción de metales del agua existen como lo son; la precipitación química, técnicas electroquímicas, de intercambio iónico, entre otras. El uso de estas se ve limitado por el alto costo o la baja eficiencia de remoción cuando el metal está a concentraciones trazas. Debido a esto, la adsorción es una solución más realista y costo-efectiva. En nuestro estudio, parámetros tales como pH, concentración del metal, competencia con metales alcalinos, y el tamaño del sorbente utilizado, fueron evaluados para cada metal con el fin de optimizar las condiciones de remoción de los mismos. Además, la competencia en mezclas y la desorción con ácido nítrico, también fueron foco de estudio. Los resultados demuestran que a medida que el área superficial de la goma aumenta, la sorción del metal también resulta mayor. El equilibrio se alcanza más rápido cuando las concentraciones iniciales de los metales eran más bajas (1, 5 ppm), y se encontró que el pH para óptimo para los tres cationes es el pH 6.0. El mismo es un dato favorable porque está cerca del pH de la mayoría de las aguas naturales. Las isotermas de Langmuir fueron construidas para cada caso y la constante Qo, que representa la capacidad máxima del sorbente fue calculada. El plomo resultó ser el metal mejor removido donde su Qo calculado fue de 1.744 mg/g, le siguió el cobre con un valor de 1.245 mg/g, y finalmente el cadmio con un valor de la Qo de 0.532 mg/g. El mecanismo de la sorción es facilitado por interacciones con los grupos del oxígeno presentes en la superficie del carbón negro, un componente principal de la goma, y posiblemente por intercambio iónico con zinc.
La remoción de iones metálicos de soluciones acuosas utilizando goma granulada (WTCR, por sus siglas en inglés) como un sorbente de bajo costo fue estudiada. Hoy en día una variedad de técnicas para la remoción de metales del agua existen como lo son; la precipitación química, técnicas electroquímicas, de intercambio iónico, entre otras. El uso de estas se ve limitado por el alto costo o la baja eficiencia de remoción cuando el metal está a concentraciones trazas. Debido a esto, la adsorción es una solución más realista y costo-efectiva. En nuestro estudio, parámetros tales como pH, concentración del metal, competencia con metales alcalinos, y el tamaño del sorbente utilizado, fueron evaluados para cada metal con el fin de optimizar las condiciones de remoción de los mismos. Además, la competencia en mezclas y la desorción con ácido nítrico, también fueron foco de estudio. Los resultados demuestran que a medida que el área superficial de la goma aumenta, la sorción del metal también resulta mayor. El equilibrio se alcanza más rápido cuando las concentraciones iniciales de los metales eran más bajas (1, 5 ppm), y se encontró que el pH para óptimo para los tres cationes es el pH 6.0. El mismo es un dato favorable porque está cerca del pH de la mayoría de las aguas naturales. Las isotermas de Langmuir fueron construidas para cada caso y la constante Qo, que representa la capacidad máxima del sorbente fue calculada. El plomo resultó ser el metal mejor removido donde su Qo calculado fue de 1.744 mg/g, le siguió el cobre con un valor de 1.245 mg/g, y finalmente el cadmio con un valor de la Qo de 0.532 mg/g. El mecanismo de la sorción es facilitado por interacciones con los grupos del oxígeno presentes en la superficie del carbón negro, un componente principal de la goma, y posiblemente por intercambio iónico con zinc.
Description
Date
2007