Estudio cinético y termodinámico de la adsorción de Cr(VI) presente en solución acuosa sobre fosfato de calcio sintético

Kinetic and thermodynamic study of Cr(VI) adsorption on synthetic calcium phosphate in aqueous media

F. Granados-Correa¹ ; J. Bonifacio Martínez¹ ; J. Serrano Gómez¹

1 Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, Apartado Postal 18-1027. Col. Escandón, Delegación Miguel Hidalgo. C.P. 11801 México, D.F., México. francisco.granados@inin.gob.mx (F. Granados-Correa)

RESUMEN

En el presente estudio, el fosfato de calcio fue sintetizado y caracterizado para la remoción de iones Cr(VI) en solución acuosa como una función del tiempo de contacto, pH de la solución y cantidad de adsorbente, concentración de cromo y temperatura, usando el método de lotes. Los datos experimentales fueron analizados de acuerdo con los modelos de isotermas de adsorción de Freundlich, Langmuir y Dubinin Radushkevich (D-R). Los parámetros termodinámicos del sistema de adsorción fueron determinados a diferentes temperaturas (293 a 323 K). Los resultados muestran que el equilibrio de adsorción fue conseguido 24 horas después de poner en contacto la fase acuosa con la fase sólida. La adsorción de iones Cr(VI) fue favorecida a altas temperaturas y a valores de pH ácidos, en el equilibrio. Las isotermas experimentales del Cr(VI) se ajustaron bien en el intervalo de concentraciones estudiadas (5 x 10^-4 a 5 x 10^-5 M) a los modelos de isotermas de Freundlich, Langmuir y Dubinin-Radushkevich. La energía media de adsorción fue calculada usando la isoterma de adsorción de D-R en su forma lineal. Los valores de ΔH⁰, ΔS⁰ y ΔG⁰ prueban que la adsorción de iones cromo sobre el fosfato de calcio se realizó mediante un proceso de adsorción tipo endotérmico y espontáneo. Los resultados indican que el fosfato de calcio es un adsorbente eficaz para la remoción de iones Cr(VI) presentes en solución acuosa bajo las condiciones experimentales evaluadas, y este material podría ser útil en los procesos para el tratamiento de residuos industriales que contengan cromo.

Palabras clave: Fosfato de calcio, iones cromato, adsorción, isotermas, parámetros termodinámicos.

ABSTRACT

Calcium phosphate was synthesized and characterized to investigate the remove of Cr(VI) anions from aqueous solutions as a function of contact time, pH of the Cr(VI) solution, amount of adsorbent, Cr(VI) concentration and temperature by means of batch experiments. The experimental data were analyzed through Freundlich, Langmuir and Dubinin-Radushkevich (D-R) isotherms. Thermodynamic parameters of the adsorption system were determined at various temperatures (293 to 323 K). Results showed that adsorption equilibrium of Cr(VI) ions was attained in 24 h. Cr(VI) adsorption was higher at high temperatures and low pH values, at equilibrium. The experimental data of Cr(VI) sorption fitted the isotherm models of Freundlich, Langmuir and Dubinin-Radushkevich for the studied concentration range (5 x 10^-4 to 4 x 10^-5 M). The adsorption mean energy was calculated by using the D-R adsorption isotherm in its lineal form. H⁰, S⁰ and G⁰ values proved that the Cr(VI) adsorption on calcium phosphate was an endothermic and spontaneous process. The obtained results indicate that calcium phosphate is an effective adsorbent to remove Cr(VI) anions from aqueous solutions, under the used experimental conditions. This material could be useful for the treatment of chromium industrial residues.

Key words: calcium phosphate, chromate ions, adsorption, isotherms, thermodynamics parameters.