Adsorción del colorante azul directo 2 sobre borra de café en una columna de lecho fijo a escala de laboratorio
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La contaminación del agua con colorantes sintéticos, resultado de las actividades industriales, es un problema latente en la sociedad. Su presencia, aun en concentraciones muy bajas, influye drásticamente en los procesos de fotosíntesis, porque impide la penetración de la luz, afectando la vida acuática e, incluso, la salud humana. La adsorción con carbón activado es una de las técnicas más empleadas para remover el color de los efluentes, pero sus altos costos han dirigido la atención de los investigadores hacia el estudio de materiales adsorbentes provenientes, principalmente, de la agroindustria. Este artículo presenta un estudio sobre la remoción del colorante azul directo 2 en disolución acuosa sobre borra de café sin tratar y modifica... Ver más
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Adsorción del colorante azul directo 2 sobre borra de café en una columna de lecho fijo a escala de laboratorio Adsorption of direct blue 2 dyes over a coffee grounds in a fixed-bed column at laboratory scale La contaminación del agua con colorantes sintéticos, resultado de las actividades industriales, es un problema latente en la sociedad. Su presencia, aun en concentraciones muy bajas, influye drásticamente en los procesos de fotosíntesis, porque impide la penetración de la luz, afectando la vida acuática e, incluso, la salud humana. La adsorción con carbón activado es una de las técnicas más empleadas para remover el color de los efluentes, pero sus altos costos han dirigido la atención de los investigadores hacia el estudio de materiales adsorbentes provenientes, principalmente, de la agroindustria. Este artículo presenta un estudio sobre la remoción del colorante azul directo 2 en disolución acuosa sobre borra de café sin tratar y modificada a 30±1°C, en una columna empacada. Se realizó la caracterización fisicoquímica de los adsorbentes, que incluye la evaluación de las propiedades de textura, mediante isotermas de adsorción, con N2 a 77K, la identificación y cuantificación de grupos funcionales orgánicos, con FTIR y el método de Boemh. El estudio en columna evaluó el efecto de la altura del lecho del adsorbente (Z = 3 y 6cm), el flujo volumétrico (Qv= 2 y 4cm3min-1) y la concentración inicial (Co = 8 y 14mgdm-3), sobre el tiempo de ruptura y la capacidad de adsorción. Los datos experimentales de las curvas de ruptura se ajustaron al modelo BDST (Bed Depth Service Time). Los resultados muestran que el rendimiento de la columna mejora con el incremento de Z y la disminución de Qv y Co, siendo la concentración inicial, el factor con mayor significancia. Water bodies contaminated with synthetic dyes from industrial activities is a latent problem in our society. Even in low concentration it influences drastically in photosynthesis process because it blocks sun rays affecting both life in water and human health as well. Adsorption with activated carbon is one of the most used techniques to remove dyes from effluents, but high costs have lead researchers to examine adsorbents materials coming from agroindustry. This article introduces a research about direct blue 2 removal in water solution over coffee grounds untreated and modified at 30±1°C in a packed column. A physicochemical characterization was carried out in adsorbents that involves the test of texture properties using isotherms of adsorption with N2 at 77K, the identification and quantification of organic functional groups with FTIR and the Boemh method. The study in column, tested the effect of the height of the bed of the adsorbent (Z = 3 y 6cm), the volumetric flow (Qv = 2 y 4cm3min-1) and the initial concentration (Co = 8 y 14mgdm-3) at the breakthrough time and the capacity of adsorption. The experimental data of breakthrough curves were fitted to BDST (Bed Depth Service Time) models. The results show that performance in the column improves as Z increases and Qv y Co decreases, being the initial concentration the factor with main significance. Castellar-Ortega, Grey Cecilia Cely-Bautista, María Mercedes Cardozo-Arrieta, Beatriz María Angulo-Mercado, Edgardo Ramón Plaza-Vega, Martín Elías 21 2 Núm. 2 , Año 2018 :Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica. Julio-Diciembre Artículo de revista Journal article 2018-12-31T00:00:00Z 2018-12-31T00:00:00Z 2019-12-31 application/pdf application/xml Universidad de Ciencias Aplicadas y Ambientales U.D.C.A Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica 0123-4226 2619-2551 https://revistas.udca.edu.co/index.php/ruadc/article/view/971 10.31910/rudca.v21.n2.2018.971 https://doi.org/10.31910/rudca.v21.n2.2018.971 spa https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica - 2018 531 541 ADEGOKE,K.A.; BELLO, O.S. 2015. Dye sequestration using agricultural wastes as adsorbents.Water Resources and Industry 12:8-24 ALBIS, A.; MARTÍNEZ, J.; SANTIAGO, P. 2017. Remoción de zinc (II) de soluciones acuosas usando cáscara de yuca (Manihot esculenta): experimentos en columna. Prospectiva. (Colombia). 15(1):16-28. BOEHM, H.P. 1966. Chemical identification of surface groups. Adv. Catal. (United States). 16:179-274. BOHART, G.; ADAMS, E. 1920. Some aspects of the behavior of charcoal with respect to chlorine. J. Am. Chem. Soc. (United States). 42:523-544. CASTELLAR, G.; ANGULO, E.; ZAMBRANO, A.; CHARRIS, D. 2013. Equilibrio de adsorción del colorante azul de metileno sobre carbón activado. Rev. U.D.C.A Act. & Div. Cient. (Colombia). 16(1):263-271. COLPAS, F.; TARÓN, A.; FONG, W. 2015. Analisis del desarrollo textural de carbones activados preparados a partir de zuro de maíz. Temas Agrarios. (Colombia). 20(1):103-112. DEVI, R.; SING, V.; KUMAR, A. 2008. COD and BOD reduction from coffee processing wastewater using avocado peel carbon. Bioresour. Technol. 99:1853-1860. DIAS, S.; BISINELLA, F.; NIVALDO, A.; ESPINOZA-QUIÑONES, F.; MARIN, P.; DIMITROV, A.; BORBA, C. 2017. Kinetic, equilibrium and thermodynamic phenomenological modeling of reactive dye adsorption onto polymeric Adsorbent. Chem. Eng. J. (Netherlands). 307:466-475. EL MESSAOUDI, N.; EL KHOMRI, M.; DBIK, A.; BENTAHAR, S.; LACHERAI, A.; BAKIZ, B. 2016. Biosorption of Congo red in a fixed-bed column from aqueous solution using jujube shell: Experimental and mathematical modeling. J. Environ. Chem. Eng. (United Kingdom). 4(4):3848-3855. ELSHERBINY, A. 2013. Adsorption kinetics and mechanism of acid dye onto montmorillonite from aqueous solutions: stopped-flow measurements. Appl. Clay Sci. (Netherlands). 83-84:56-62. FERNÁNDEZ, M.E.; NUNELL, G.V.; BONELLI P.R.; CUKIERMAN, A.L. 2014. Activated carbon developed from orange peels: Batch and dynamic competitive adsorption of basic dyes. Ind. Crops Prod. (Netherlands). 62:437-445. GUTIÉRREZ, A. 2002. Café, antioxidantes y protección a la salud. Medisan. (Cuba). 6(4):72-81. R. HUTCHINS. 1973. New method simplifies design of activated carbon systems. Am. J. Chem. Eng. (United States). 80:133-138. JUNG, K.; CHOI, B.; HWANG, M.; JEONG, T.; AHN, K. 2016. Fabrication of granular activated carbons derived from spent coffee grounds by entrapment in calcium alginate beads for adsorption of acid orange 7 and methylene blue. Bioresour. Technol. 219:185-195. KYZAS, G.Z.; LAZARIDIS, N.K.; MITROPOULOS, A. 2012. Removal of dyes from aqueous solutions with untreated coffee residues as potential low-cost adsorbents: Equilibrium, reuse and thermodynamic approach. Chem. Eng. J. 189-190:148-159. LAFI, R.; HAFIANE, A. 2016. Removal of methyl orange (MO) from aqueous solution using cationic surfactants modified coffee waste (MCWs). J. Taiwan Inst. Chem. Eng. (United Kingdom). 58:424-433. MA, X.; OUYANG, F. 2013. Adsorption properties of biomass-based activated carbon prepared with spent coffee grounds and pomelo skin by phosphoric acid activation. Appl. Surf. Sci. 268:566-570. MYGLOVETS, M.; PODDUBNAYA, O.; SEVASTYANOVA, O.; LINDSTRO M.; GAWDZIK, B.; SOBIESIAK, M.; TSYBA, M.; SAPSAY, V.; KLYMCHUK, D.; PUZIY, A. 2014. Preparation of carbon adsorbents from lignosulfonate by phosphoric acid activation for the adsorption of metal ions. Carbon. (United Kingdom). 80:771-783. MOHAMMED, N.; GRISHKEWICH, N.; AMBROSE, H.; BERRY, R.; CHIU, K. 2016. Continuous flow adsorption of methylene blue by cellulosenanocrystal-alginate hydrogel beads in fixed bed columns. Carbohydr Polym. (United Kingdom). 136:1194-1202. NAZARI, G.; ABOLGHASEMI, H.; ESMAIELI, M.; SADEGHI POUYA, E. 2016. Aqueous phase adsorption of cephalexin by walnut shell-based activated carbon: A fixed-bed column study. Appl. Surf. Sci. 375:144-153. NUNELL, G.V.; FERNÁNDEZ, M.E.; BONELLI, P.R.; CUKIERMAN, A.L. 2012. Conversion of biomass from an invasive species into activated carbons for removal of nitrate from wastewater. Biomass Bioenerg. (United Kingdom). 44:87-95. PACHATHU, A.; PONNUSAMY, K.; VENKAT, S.K. 2016. Packed bed column studies on the removal of emulsified oil from water using raw and modified bagasse and corn husk. J. Mol. Liq. (Netherlands). 223:256-1263. PUERTA, G.I. 2011. Composición química de una taza de café. Avances Técnicos. (Colombia). 414:1-12. TALAT, M.; MOHAN, S.; DIXITA, V.; KUMAR D.; HADI, S.; NATH O. 2018. Effective removal of fluoride from water by coconut husk activated carbon in fixed bed column: Experimental and breakthrough curves analysis. Groundwater Sustainable Developm. (Netherlands). 7:48-55. SALEH, T.; AL-ABSI, A. 2017. Kinetics, isotherms and thermodynamic evaluation of amine functionalized magnetic carbon for methyl red removal from aqueous solutions. J. Mol. Liq. 248: 577-585. TEHRANI, N.; AZNAR, J.; KIROS, Y. 2015. Coffee extract residue for production of ethanol and activated carbons. J. Clean. Prod. (Netherlands). 91:64-70. SHANMUGAM, D.; ALAGAPPAN, M.; RAJAN, R.K. 2016. Bench-scale packed bed sorption of Cibacron blue F3GA using lucrative algal biomass. AEJ. (Egypt). 55(3):2995-3003. URRIBARRÍ, A.; ZABALA, A.; SÁNCHEZ, J.; ARENAS, E.; CHANDLER, C.; RINCÓN, M.; GONZÁLEZ, E.; AIELLO, C. 2014. Evaluación del potencial de la borra de café como materia prima para la producción de biodiesel. Multiciencias. (Venezuela). 14(2):129-139. VALENCIA, J.; CASTELLAR, G. 2013. Predicción de las curvas de ruptura para la remoción de plomo (II) en disolución acuosa sobre carbón activado en una columna empacada. Rev. Fac. Ing. Univ Ant. (Colombia). 66:141-158. VILLADA, Y.; HORMAZA, A.; CASIS, N. 2014. Uso de la cascarilla de arroz para la remoción de azul de metileno en columnas de lecho empacado. Revista Tecno Lógicas (Colombia). 17(33):43-54. YAKOUT, S.; SHARAF, G. 2016. Characterization of activated carbon prepared by phosphoric acid activation of olive stones. Arab. J. Chem. (Saudi Arabia). 9:1155-1162. https://revistas.udca.edu.co/index.php/ruadc/article/download/971/1381 https://revistas.udca.edu.co/index.php/ruadc/article/download/971/1695 info:eu-repo/semantics/article http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 http://purl.org/coar/resource_type/c_1843 info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 info:eu-repo/semantics/openAccess http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 Text Publication |
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La contaminación del agua con colorantes sintéticos, resultado de las actividades industriales, es un problema latente en la sociedad. Su presencia, aun en concentraciones muy bajas, influye drásticamente en los procesos de fotosíntesis, porque impide la penetración de la luz, afectando la vida acuática e, incluso, la salud humana. La adsorción con carbón activado es una de las técnicas más empleadas para remover el color de los efluentes, pero sus altos costos han dirigido la atención de los investigadores hacia el estudio de materiales adsorbentes provenientes, principalmente, de la agroindustria. Este artículo presenta un estudio sobre la remoción del colorante azul directo 2 en disolución acuosa sobre borra de café sin tratar y modificada a 30±1°C, en una columna empacada. Se realizó la caracterización fisicoquímica de los adsorbentes, que incluye la evaluación de las propiedades de textura, mediante isotermas de adsorción, con N2 a 77K, la identificación y cuantificación de grupos funcionales orgánicos, con FTIR y el método de Boemh. El estudio en columna evaluó el efecto de la altura del lecho del adsorbente (Z = 3 y 6cm), el flujo volumétrico (Qv= 2 y 4cm3min-1) y la concentración inicial (Co = 8 y 14mgdm-3), sobre el tiempo de ruptura y la capacidad de adsorción. Los datos experimentales de las curvas de ruptura se ajustaron al modelo BDST (Bed Depth Service Time). Los resultados muestran que el rendimiento de la columna mejora con el incremento de Z y la disminución de Qv y Co, siendo la concentración inicial, el factor con mayor significancia.
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Water bodies contaminated with synthetic dyes from industrial activities is a latent problem in our society. Even in low concentration it influences drastically in photosynthesis process because it blocks sun rays affecting both life in water and human health as well. Adsorption with activated carbon is one of the most used techniques to remove dyes from effluents, but high costs have lead researchers to examine adsorbents materials coming from agroindustry. This article introduces a research about direct blue 2 removal in water solution over coffee grounds untreated and modified at 30±1°C in a packed column. A physicochemical characterization was carried out in adsorbents that involves the test of texture properties using isotherms of adsorption with N2 at 77K, the identification and quantification of organic functional groups with FTIR and the Boemh method. The study in column, tested the effect of the height of the bed of the adsorbent (Z = 3 y 6cm), the volumetric flow (Qv = 2 y 4cm3min-1) and the initial concentration (Co = 8 y 14mgdm-3) at the breakthrough time and the capacity of adsorption. The experimental data of breakthrough curves were fitted to BDST (Bed Depth Service Time) models. The results show that performance in the column improves as Z increases and Qv y Co decreases, being the initial concentration the factor with main significance.
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COD and BOD reduction from coffee processing wastewater using avocado peel carbon. Bioresour. Technol. 99:1853-1860. DIAS, S.; BISINELLA, F.; NIVALDO, A.; ESPINOZA-QUIÑONES, F.; MARIN, P.; DIMITROV, A.; BORBA, C. 2017. Kinetic, equilibrium and thermodynamic phenomenological modeling of reactive dye adsorption onto polymeric Adsorbent. Chem. Eng. J. (Netherlands). 307:466-475. EL MESSAOUDI, N.; EL KHOMRI, M.; DBIK, A.; BENTAHAR, S.; LACHERAI, A.; BAKIZ, B. 2016. Biosorption of Congo red in a fixed-bed column from aqueous solution using jujube shell: Experimental and mathematical modeling. J. Environ. Chem. Eng. (United Kingdom). 4(4):3848-3855. ELSHERBINY, A. 2013. Adsorption kinetics and mechanism of acid dye onto montmorillonite from aqueous solutions: stopped-flow measurements. Appl. Clay Sci. (Netherlands). 83-84:56-62. FERNÁNDEZ, M.E.; NUNELL, G.V.; BONELLI P.R.; CUKIERMAN, A.L. 2014. Activated carbon developed from orange peels: Batch and dynamic competitive adsorption of basic dyes. Ind. Crops Prod. (Netherlands). 62:437-445. GUTIÉRREZ, A. 2002. Café, antioxidantes y protección a la salud. Medisan. (Cuba). 6(4):72-81. R. HUTCHINS. 1973. New method simplifies design of activated carbon systems. Am. J. Chem. Eng. (United States). 80:133-138. JUNG, K.; CHOI, B.; HWANG, M.; JEONG, T.; AHN, K. 2016. Fabrication of granular activated carbons derived from spent coffee grounds by entrapment in calcium alginate beads for adsorption of acid orange 7 and methylene blue. Bioresour. Technol. 219:185-195. KYZAS, G.Z.; LAZARIDIS, N.K.; MITROPOULOS, A. 2012. Removal of dyes from aqueous solutions with untreated coffee residues as potential low-cost adsorbents: Equilibrium, reuse and thermodynamic approach. Chem. Eng. J. 189-190:148-159. LAFI, R.; HAFIANE, A. 2016. Removal of methyl orange (MO) from aqueous solution using cationic surfactants modified coffee waste (MCWs). J. Taiwan Inst. Chem. Eng. (United Kingdom). 58:424-433. MA, X.; OUYANG, F. 2013. Adsorption properties of biomass-based activated carbon prepared with spent coffee grounds and pomelo skin by phosphoric acid activation. Appl. Surf. Sci. 268:566-570. MYGLOVETS, M.; PODDUBNAYA, O.; SEVASTYANOVA, O.; LINDSTRO M.; GAWDZIK, B.; SOBIESIAK, M.; TSYBA, M.; SAPSAY, V.; KLYMCHUK, D.; PUZIY, A. 2014. Preparation of carbon adsorbents from lignosulfonate by phosphoric acid activation for the adsorption of metal ions. Carbon. (United Kingdom). 80:771-783. MOHAMMED, N.; GRISHKEWICH, N.; AMBROSE, H.; BERRY, R.; CHIU, K. 2016. Continuous flow adsorption of methylene blue by cellulosenanocrystal-alginate hydrogel beads in fixed bed columns. Carbohydr Polym. (United Kingdom). 136:1194-1202. NAZARI, G.; ABOLGHASEMI, H.; ESMAIELI, M.; SADEGHI POUYA, E. 2016. Aqueous phase adsorption of cephalexin by walnut shell-based activated carbon: A fixed-bed column study. Appl. Surf. Sci. 375:144-153. NUNELL, G.V.; FERNÁNDEZ, M.E.; BONELLI, P.R.; CUKIERMAN, A.L. 2012. Conversion of biomass from an invasive species into activated carbons for removal of nitrate from wastewater. Biomass Bioenerg. (United Kingdom). 44:87-95. PACHATHU, A.; PONNUSAMY, K.; VENKAT, S.K. 2016. Packed bed column studies on the removal of emulsified oil from water using raw and modified bagasse and corn husk. J. Mol. Liq. (Netherlands). 223:256-1263. PUERTA, G.I. 2011. Composición química de una taza de café. Avances Técnicos. (Colombia). 414:1-12. TALAT, M.; MOHAN, S.; DIXITA, V.; KUMAR D.; HADI, S.; NATH O. 2018. Effective removal of fluoride from water by coconut husk activated carbon in fixed bed column: Experimental and breakthrough curves analysis. Groundwater Sustainable Developm. (Netherlands). 7:48-55. SALEH, T.; AL-ABSI, A. 2017. Kinetics, isotherms and thermodynamic evaluation of amine functionalized magnetic carbon for methyl red removal from aqueous solutions. J. Mol. Liq. 248: 577-585. TEHRANI, N.; AZNAR, J.; KIROS, Y. 2015. Coffee extract residue for production of ethanol and activated carbons. J. Clean. Prod. (Netherlands). 91:64-70. SHANMUGAM, D.; ALAGAPPAN, M.; RAJAN, R.K. 2016. Bench-scale packed bed sorption of Cibacron blue F3GA using lucrative algal biomass. AEJ. (Egypt). 55(3):2995-3003. URRIBARRÍ, A.; ZABALA, A.; SÁNCHEZ, J.; ARENAS, E.; CHANDLER, C.; RINCÓN, M.; GONZÁLEZ, E.; AIELLO, C. 2014. Evaluación del potencial de la borra de café como materia prima para la producción de biodiesel. Multiciencias. (Venezuela). 14(2):129-139. VALENCIA, J.; CASTELLAR, G. 2013. Predicción de las curvas de ruptura para la remoción de plomo (II) en disolución acuosa sobre carbón activado en una columna empacada. Rev. Fac. Ing. Univ Ant. (Colombia). 66:141-158. VILLADA, Y.; HORMAZA, A.; CASIS, N. 2014. Uso de la cascarilla de arroz para la remoción de azul de metileno en columnas de lecho empacado. Revista Tecno Lógicas (Colombia). 17(33):43-54. 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