Estudio de la influencia del tamaño de partícula en la adsorción de iones Fe (III) por sílice biogénica sintetizada a partir de cascarillas de arroz Study of the influence of particle size on the adsorption of Fe (III) ions by biogenic silica synthesized from rice husks.

Resumen

Los iones hierro representan un porcentaje importante en la contaminación por metales pesados en aguas residuales. El exceso de estos iones compromete tanto la vida de los ecosistemas acuáticos como la salud humana. En el presente estudio se utilizó sílice biogénica sintetizada a partir de cascarillas de arroz como biosorbente para la eliminación de iones Fe (III). Se empleó el método de adsorción por lotes para estudiar las propiedades adsorbentes de la sílice biogénica y determinar la influencia del tamaño de partícula, el tiempo de contacto, y la concentración inicial de iones en solución, en la adsorción de los iones Fe (III) por sílice biogénica. Se estudiaron muestras de sílice de diferentes tamaños, sin moler (20µm) y sometida a diferentes tiempos de molienda (15 y 5 nm). La distribución de tamaño de la sílice biogénica se caracterizó por la técnica de Dispersión Dinámica de Luz (DDL). Se aplicaron estudios de la morfología y análisis químico elemental por Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Espectroscopía de rayos X de Energía Dispersiva (EDX), y de identificación de compuestos químicos por Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier (FT-IR). Se aplicaron los modelos de Freundlich, Langmuir y Temkinpara para describir las isotermas de adsorción del Fe (III) por sílice biogénica. Los datos experimentales se ajustaron mejor al modelo de isoterma de Langmuir. En el estudio con un tiempo de contacto de 30 min, las muestras de sílice biogénica de 20 µm, 15 nm y 5 nm obtuvieron una capacidad de adsorción máxima de 42,9 mg/g, 87,8 mg/g y 133,9 mg/g respectivamente. Se realizaron además ensayos de desorción y regeneración de las nanopartículas (NP) de sílice bio-génica, obteniendo una buena eficiencia para su reutilización. Se concluyó que a medida que disminuye el tamaño de partí-cula de la sílice biogénica, la capacidad de adsorción de iones Fe (III) aumenta, mostrando que las NP de sílice biogénica son un material adsorbente ecológico prometedor para la eliminación de metales pesados en el agua.

Iron ions represent an important percentage in heavy metal pollution in wastewater. The excess of these ions’ compromises both the life of aquatic ecosystems and human health. In the present study, biogenic silica synthesized from rice husks was used as a biosorbent for the removal of Fe (III) ions. The batch adsorption method was used to study the adsorbent properties of biogenic silica and determine the influence of particle size, contact time, and initial concentration of ions in solution on the adsorption of Fe (III) ions by biogenic silica. Samples of silica of different sizes were studied, unmilled (20µm) and subjected to different milling times (15 and 5 nm). The size distribution of biogenic silica was characterized by the Dynamic Light Scattering (DLS) technique. Morphology and elemental chemical analysis studies were applied by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX), and identification of chemical compounds by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). The Freundlich, Langmuir and Temkin models were applied to describe the ad-sorption isotherms of Fe (III) by biogenic silica. The experimental data were best fitted to the Langmuir isotherm model. In the study with a contact time of 30 min, biogenic silica samples of 20 µm, 15 nm, and 5 nm obtained a maximum adsorption capacity of 42.9 mg/g, 87.8 mg/g, and 133.9 mg/g, respectively. Desorption and regeneration tests of biogenic silica nano-particles (NP) were also performed, obtaining good efficiency for their reuse. It was concluded that as the particle size of biogenic silica decreases, the adsorption capacity of Fe (III) ions increases, showing that biogenic silica NPs are a promising ecological adsorbent material for heavy metal removal in water.