Biosorción de hidrocarburos solubles en agua mediante fracciones de la cáscara de coco

Abstract

"El petróleo es el recurso natural más importante en nuestro país porque satisface la demanda de energéticos y petroquímicos básicos. La extracción, exploración, transporte y almacenamiento de hidrocarburos, en muchos casos, resulta en derrames provocando problemas ambientales de contaminación. Los compuestos aromáticos del petróleo son los más tóxicos y los más solubles. Las tecnologías de adsorción ofrecen una potencial estrategia para la remoción de compuestos mono y poliaromáticos en solución. Al proceso de adsorción empleando materiales orgánicos naturales, se le ha denominado biosorción. Los materiales usados como adsorbentes (biosorbentes) deben existir en abundancia en la naturaleza o deben ser desechos de otras actividades. En México se tiene una gran generación de desechos provenientes de la industria cocotera, como es el caso de la cáscara de coco, la cual es un residuo lignocelulósico de alta dureza. El objetivo del trabajo fue evaluar la eficiencia de remoción de benceno, tolueno y naftaleno en soluciones acuosas empleando las fracciones de cáscara de coco (CsF), cáscara de coco con fibra (CcF) y fibra de coco (F) como concentradores de hidrocarburos, en un proceso en lote. Previo a los experimentos de adsorción, se realizó la caracterización fisicoquímica de los biosorbentes empleados. Los resultados mostraron que los principales constituyentes de los tres materiales fueron: celulosa, hemicelulosa y lignina. Algunos de los grupos funcionales identificados mediante espectrofotometría de infrarrojo fueron: carboxílicos, carbonilo, metilo, y fenólicos, siendo estos últimos los que se encontraban en mayor concentración en todos los materiales. La fibra de coco fue la que tuvo la capacidad de adsorción más elevada: 225, 96 y 5.85 mg/g de benceno, tolueno y naftaleno, respectivamente. En general las capacidades de adsorción tuvieron el siguiente orden: F>CcF>CsF. Las isotermas de adsorción obtenidas indican la formación de dos capas, es decir, los contaminantes en el seno de la solución tuvieron una afinidad fuerte por las moléculas similares que ya se encontraban adsorbidas en los materiales adsorbentes. Las cinéticas de adsorción mostraron que se requiere un tiempo corto, de aproximadamente 5 horas, para llegar al equilibrio. Finalmente, el mecanismo de adsorción se atribuyó a las interacciones aromáticas entre la lignina de los biosorbentes y los compuestos aromáticos empleados."

"Oil is the most important natural resource in our country because it satisfies the demand for energy and basic petrochemicals. The extraction, exploration, transport and storage of hydrocarbons often result in spillages causing environmental pollution problems. Aromatic hydrocarbons are the most toxic and soluble. Adsorption technologies offer a potential strategy for removal of monoaromatic and polyaromatic compounds in liquid effluents. The adsorption process that uses natural organic materials has been called biosorption. The materials used as adsorbents (biosorbents) should exist in abundance in nature or should be wastes from other activities. Mexico generates a great amount of waste from the coconut industry, such as coconut shell, which is a lignocellulosic residue of high hardness. The objective of this research was to evaluate the removal efficiency for benzene, toluene and naphthalene in aqueous solutions by using fractions of coconut shell (CsF), coconut shell with fiber (CcF) and fiber (F) as biosorbents in a batch process. Before adsorption experiments, the biosorbents were physically and chemically characterized. The results showed that the main constituents of the three biosorbents were: cellulose, hemicellulose and lignin. Some of the functional groups identified by infrared spectrophotometry were: carboxyl, carbonyl, methyl, and phenolic, the latter was the most abundant in all the materials. Coconut fiber had the highest adsorption capacity: 225, 96 and 5.85 mg/g for benzene, toluene and naphthalene, respectively. In general, the adsorption capacities had the following order: F> CcF> CsF. The adsorption isotherms indicated the formation of two layers, that is, the contaminants within the solution had a strong affinity by similar molecules that were adsorbed on the adsorbent materials. Moreover, the adsorption kinetics showed that a short time of approximately 5 hours is required to reach the equilibrium. Finally, it was proposed that the adsorption mechanism is conducted by aromatic interactions between the lignin of the biosorbents and the aromatic compounds of the adsorbates under study."