Síntesis de óxidos mixtos (Ti/Si) CO para la remoción de Cr(VI) en efluentes simulados

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.17533/udea.redin.20250674

Palabras clave:

Contaminación del agua, materials compuesto, metales, contaminantes, métodos experimentales

Resumen

el uso de residuos de la agroindustria como materiales precursores en los procesos de absorción ha tomado una importancia significativa debido a que tienen grandes características de porosidad absorbente; sin embargo, el mayor inconveniente de los metales pesados es la dificultad que presentan para ser eliminados, en particular, el Cr(VI), que es ampliamente utilizado en curtiembres y considerado como un poderoso agente cancerígeno y mutagénico. Por ello, es importante la búsqueda de estrategias para su eliminación o acomplejar para la inmovilización. Esta investigación propone la síntesis de una mezcla sílice/titanio (Si/Ti) utilizando cascarilla de arroz como fuente de sílice y, como precursor del titanio, tetracloruro de titanio para la remoción del Cr(VI) en efluentes simulados. Para verificar la caracterización de la síntesis y comprobar las propiedades adsortivas se usó TGA, análisis IR-ATR, SEM, difracción de polvo y fluorescencia. Se identificaron tres variables significativas en el proceso de adsorción: pH; cantidad de dosificación; y concentración de Cr(VI) contaminante, y se aplicaron de forma independiente para el óxido de sílice, del cual se obtuvo una tasa de remoción del 53,4 %, pH 1, 1.5 g adsorbente/L y concentración inicial de Cr(VI) 0,08 mg/L. Para el óxido mixto se obtuvo un porcentaje de remoción del 97,2 %, con las mejores condiciones de remoción a un pH de 1,5 g/L de dosis de adsorbente y concentración de contaminante Cr(VI) de 0,08 mg/L.

|Resumen
= 108 veces | PDF (ENGLISH)
= 36 veces|

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Gloria Maria Doria-Herrera, Universidad EAFIT

Profesora y Jefe de Programas Posgrado (Escuela de Ciencias Aplicadas e Ingenieria). Doctor e Investigador, Grupo de Investigación en Fisicoquímica Aplicada y Modelado Molecular GIFAMol

Nelson Andrés Ledesma, Universidad EAFIT

Químico Universidad Nacional a Distancia, Maestría de Ingeniería en la Universidad EAFIT, Coordinador de Producción de COLCAFE

Juan Gutiérrez-Vélez, Universidad de Antioquia

Experto Técnico Laboratorio de Estupefacientes

Hoover Valencia, Universidad Tecnologica de Pereira

Profesor, Escuela de Física, Jefe del Grupo de Investigación en Fisicoquímica Aplicada y Modelado Molecular GIFAMol

Hector Fabio Cortés-Hernández, Universidad del Tolima

Profesor del Departamento de Química, Facultad de Ciencias

Citas

R. Chakraborty, A. Asthana, A. K. Singh, B. Jain, and A. B. H. Susan, “Adsorption of heavy metal ions by various low-cost adsorbents: a review,” Int J Environ Anal Chem, vol. 102, no. 2, Feb. 20, 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.1080/03067319.2020.1722811

W. Liu, L. Jin, J. Xu, Y. Liu, J. Li, P. Zhou, and et al., “Insight into ph dependent cr(vi) removal with magnetic fe3s4,” Chemical Engineering Journal, vol. 359, Nov. 24 2018. [Online]. Available:

https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.11.192

H. K.-M. A. Ayati, S. Ghanbari, Y. Orooji, B. Tanhaei, F. Karimi, and et al., “Recent advances in removal techniques of cr(vi) toxic ion from aqueous solution: A comprehensive review,” Journal

of Molecular Liquids, vol. 329, May 01, 2021. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.115062

A. K. Priya, V. Yogeshwaran, S. Rajendran, T. K. A. Hoang, M. Soto-Moscoso, A. A. Ghfar, and et al., “Investigation of mechanism of heavy metals (cr6+, pb2+ & zn2+) adsorption from

aqueous medium using rice husk ash: Kinetic and thermodynamic approach,” Chemosphere, vol. 286, Jan. 2022. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131796

D. Giuranno, S. Gambaro, G. Bruzda, R. Nowak, W. Polkowski, N. Sobczak, and et al., “Interface design in lightweight sic/tisi2 composites fabricated by reactive infiltration process: Interaction phenomena between liquid si-rich si-ti alloys and glassy carbon,” Materials, vol. 14, no. 13, 2021. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/ma14133746

Y. Wang, Z. Xing, Z. Li, X. Wu, G. Wang, and W. Zhou, “Facile synthesis of high-thermostably ordered mesoporous tio2/sio2 nanocomposites: An effective bifunctional candidate for removing

arsenic contaminations,” Journal of Colloid and Interface Science, vol. 485, Jan. 01, 2017. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2016.09.022

V. Degiovanni, L. Berrio, and R. Charry, Origen , taxonomía , anatomía y morfología de la planta de arroz (Oryza sativa L .), 2017. [Online]. Available: https://cgspace.cgiar.org/bitstream/

handle/10568/82462/origen-ff4737f6.pdf?sequence=1

V. Degiovanni-Beltramo, J. Gómez, and J. Sierra, “Análisis de crecimiento y etapas de desarrollo de tres variedades de arroz (oryza sativa l.) en montería, córdoba,” Temas Agrarios, vol. 9, no. 1, Jan-Jun. 2004. [Online]. Available: https://doi.org/10.21897/rta.v9i1.620[9] H. Memedi, K. Atkovska, K. Lisichkov, M. Marinkovski, S. Kuvendziev, Z. Bozinovski, and et al., “Removal of Cr(VI) from water resources by using different raw inorganic sorbents,” Quality of Life (Banja Luka) - APEIRON, vol. 7, no. 3–4, 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.7251/qol1603077m

H. B. Yener and S. S. Helvacı, “Effect of synthesis temperature on the structural properties and photocatalytic activity of TiO₂/SiO₂ composites synthesized using rice husk ash as a SiO₂ source,” Separation and Purification Technology, vol. 140, Jan. 22, 2015. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2014.11.013

P. U. Nzereogu, A. D. Omah, F. I. Ezema, E. I. Iwuoha, and A. C. Nwanya, “Silica extraction from rice husk: Comprehensive review and applications,” Hybrid Advances, vol. 4, Dec. 2023. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.hybadv.2023.100111

Y. Wang, C. Peng, E. Padilla-Ortega, A. Robledo-Cabrera, and A. López-Valdivieso, “Cr(VI) adsorption on activated carbon: Mechanisms, modeling and limitations in water treatment,” Journal of Environmental Chemical Engineering, vol. 8, no. 4, Aug. 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104031

T. Zang, Z. Cheng, L. Lu, Y. Jin, X. Xu, W. Ding, and J. Qu, “Removal of Cr(VI) by modified and immobilized Auricularia auricula spent substrate in a fixed-bed column,” Ecological Engineering, vol. 99, Feb. 2017. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2016.11.070

H. Banu-Yener and S. S. Helvaci, “Visible light photocatalytic activity of rutile TiO₂ fiber clusters in the degradation of terephthalic acid,” Applied Physics A, vol. 120, Jun. 03, 2015. [Online]. Available: https://doi.org/10.1007/s00339-015-9263-4

T. Rasheed, M. Adeel, F. Nabeel, M. Bilal, and H. M. N. Iqbal, “TiO₂/SiO₂ decorated carbon nanostructured materials as a multifunctional platform for emerging pollutants removal,” Science of the Total Environment, vol. 688, Oct. 20, 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.06.200

R. Nandanwar, P. Ingh, F. F. Syed, and F. Z. Haque, “Preparation of TiO₂/SiO₂ nanocomposite with non-ionic surfactants via sol-gel process and their photocatalytic study,” Oriental Journal of Chemistry, vol. 30, no. 4, 2014. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.13005/ojc/300417

N. F. Jaafar, N. F. Jaafar, M. Khairuddean, and N. Nordin, “A review on recent progression of modifications on titania morphology and its photocatalytic performance,” Acta Chimica Solvenica, vol. 67, 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.17344/acsi.2019.5161

T. Serrano, M. V. Borrachero, J. M. Monzó, and J. Paya, “Morteros aligerados con cascarilla de arroz: Diseño de mezclas y evaluación de propiedades,” Dyna, vol. 79, no. 175, Sep–Oct. 2012. [Online]. Available: http://scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0012-73532012000500015

A. T. Ortega-Ramírez, M. Reyes-Tovar, and O. Silva-Marrufo, “Rice husk reuse as a sustainable energy alternative in Tolima, Colombia,” Scientific Reports, vol. 14, May. 06, 2024. [Online]. Available: https://doi.org/10.1038/s41598-024-60115-5

M. P. Argumedo-García, A. Consuegra-Solórzano, J. V. Vidal-Durango, and J. L. Marrugo-Negrete, “Exposición a mercurio en habitantes del municipio de San Marcos (departamento de Sucre) debida a la ingesta de arroz (Oryza sativa) contaminado,” Revista Salud Pública, vol. 15, no. 6, Dec. 2013. [Online]. Available: https://www.scielosp.org/pdf/rsap/v15n6/v15n6a10.pdf

C. M. R. Almeida, M. E. Ghica, and L. Durães, “An overview on alumina–silica-based aerogels,” Advances in Colloid and Interface Science, vol. 282, Aug. 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.cis.2020.102189

L. Galeano, J. A. Navío, G. M. Restrepo, and J. M. Marín, “Preparación de sistemas óxido de titanio/óxido de silicio (TiO₂/SiO₂) mediante el método solvotérmico para aplicaciones en fotocatálisis,” Información Tecnológica, vol. 24, no. 5, 2013. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642013000500010

C. Goncalves-Rocha, D. A. Morozin-Zaia, R. V. da Silva-Alfaya, and A. A. da Silva-Alfaya, “Use of rice straw as biosorbent for removal of Cu(II), Zn(II), Cd(II) and Hg(II) ions in industrial effluents,” Journal of Hazardous Materials, vol. 166, no. 1, Jun. 15, 2009. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.11.074

R. A. Bakar, R. Yahya, and S. N. Gan, “Production of high purity amorphous silica from rice husk,” Procedia Chem., vol. 19, Mar. 24, 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.proche.2016.03.092

R. M. Mohamed, I. A. Mkhalid, and M. A. Barakat, “Rice husk ash as a renewable source for the production of zeolite NaY and its characterization,” Arabian Journal of Chemistry, vol. 8, no. 1, Jan. 2015. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2012.12.013

E. Pabón-Gelves, S. M. Borja-Ordóñez, J. Ordóñez-Loza, and A. Ramírez-Vélez, “Síntesis y caracterización de óxidos mixtos de sílice-titania preparados por método sol-gel y tratamiento hidrotérmico,” Revista EIA, vol. 19, Jan–Jun. 2013. [Online]. Available: http://www.scielo.org.co/scielo.php?pid=S1794-12372013000100011&script=sci_arttext

S. Steven, E. Restiawaty, and Y. Bindar, “Routes for energy and bio-silica production from rice husk: A comprehensive review and emerging prospect,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 149, Oct. 2021. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111329

L. Pérez-Quiñones, M. Llanes-Pérez, Y. Morales-Rodríguez, U. Tecnológica de La Habana, and J. Antonio, “Availability of SiO₂ from the controlled burning of Mayabeque rice shell,” Revista Ciencia y Construcción, vol. 2, no. 1, Jan–Mar. 2021. [Online]. Available: https://tinyurl.com/uxmx5rhn

F. Peng, Y. Jiang, J. Feng, F. Liu, J. Feng, and L. Li, “Novel silica-modified boehmite aerogels and fiber-reinforced insulation composites with ultra-high thermal stability and low thermal conductivity,” Journal of the European Ceramic Society, vol. 42, no. 14, Nov. 2022. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.07.001

H. G. Palhares, B. S. Gonçalves, L. M. C. Silva, E. H. M. Nunes, and M. Houmard, “Clarifying the roles of hydrothermal treatment and silica addition to synthesize TiO₂-based nanocomposites with high photocatalytic performance,” Journal of Sol-Gel Science and Technology, vol. 95, Mar. 25, 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.1007/s10971-020-05265-4

S. A. Abo-El-Enein, M. A. Eissa, A. A. Diafullah, M. A. Rizk, and F. M. Mohamed, “Removal of some heavy metals ions from wastewater by copolymer of iron and aluminum impregnated with active silica derived from rice husk ash,” Journal of Hazardous Materials, vol. 172, no. 2–3, Dec. 30, 2009. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.07.036

Y. Ding and D. Su, “Purifying native in-situ mastoid SiO₂ from rice husk,” Energy Procedia, vol. 16, no. Part B, Mar. 16, 2012. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2012.01.203

F. M. Mohamed, K. A. Alfalous, and M. E. Gamal, “Utilization of poly inorganic coagulants impregnated with activated silica derived from rice husk ash in treatment of grey water,” Water, Energy, Food and Environment Journal, vol. 1, no. 2. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.18576/wefej/010202

Descargas

Publicado

2025-06-10

Cómo citar

Doria-Herrera, G. M., Ledesma, N. A., Gutiérrez-Vélez, J., Valencia , H., & Cortés-Hernández, H. F. (2025). Síntesis de óxidos mixtos (Ti/Si) CO para la remoción de Cr(VI) en efluentes simulados. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia. https://doi.org/10.17533/udea.redin.20250674

Número

Sección

Artículo de investigación

Artículos similares

También puede {advancedSearchLink} para este artículo.