Estudio de la adsorción de 4-nitrofenol desde solución acuosa sobre un carbón activado con heteroátomos nitrogenados en la superficie. Aplicación del modelo de Sips

Adsorption study of 4-nitrophenol from aqueous solution on activated carbon with nitrogen heteroatoms on its surface: application of the sips model

Se evaluó la aminación de un carbón activado preoxidado con ácido nítrico en la adsorción de 4-nitrofenol. Se aplicó el modelo de Sips a la adsorción desde solución acuosa, utilizando Sigmoidal Logistic 3 Parameter del programa SigmaPlot 12. Los parámetros obtenidos se compararon con los calculados con el programa Statistica 7 para los modelos de Sips y Langmuir. Se encontró que la modificación realizada sobre el carbón activado incrementó la adsorción de 4-nitrofenol de 2,16 a 2,19 mmol·g-1, aumentando, a su vez, la afinidad adsorbente-adsorbato. El parámetro para la energía característica del sistema determinado con el modelo de Langmuir toma un valor de 377,47 L·mmol-1 al no considerar la heterogeneidad energética, mientras que a partir del modelo de Sips se presenta un valor de 8,32 (L·mmol-1)1/n. Adicionalmente, se encontró que en la ecuación matemática Sigmoidal Logistic 3 Parameter del programa SigmaPlot el valor de 1/x0 corresponde a la constante KLF del modelo Langmuir-Freundlich, mientras que el valor del parámetro KS del modelo de Sips es igual a (1/x0)-b. Se concluye que la adsorción de 4-nitrofenol sobre el carbón activado se favorece por el incremento de grupos nitrogenados sobre su superficie.

Introducción

El carbón activado es uno de los sólidos adsorbentes más complejos y, al mismo tiempo, más versátil dentro de la industria. Proviene de materiales no grafitizables y, aunque no posee una estructura amorfa, exhibe un desorden estructural considerable que le proporciona porosidad y química superficial, lo cual lo convierte en un excelente material en los procesos de adsorción (1,2). Por tanto, se ha utilizado en la remoción de contaminantes mediante el proceso de adsorción desde fase acuosa, los cuales son difíciles y costosos de remover como el 4-nitrofenol, catalogado por la US Enviromental Protection  Agency (EPA) como tóxico, no degradable y bioacumulativo (3); este no se permite en concentraciones mayores a 0,02 mg·kg-1 en aguas para vertimiento al alcantarillado (4, 5).