Adsorption kinetics modeling of a red azo dye onto bone char

Abstract

Las aguas residuales con colorante pueden surgir como resultado directo de la producción de colorantes o como consecuencia de su uso en la industria (Allen & Koumanova, 2005). En la fabricación de colorantes azo se utilizan aminas aromáticas. La degradación de estos colorantes puede producir de nuevo estos compuestos, debido a la ruptura del enlace azo y algunas de estas aminas aromáticas pueden ser carcinógenas. Esto significa que es necesario remover este tipo de colorantes de las aguas residuales (Martínez, 2011). Para este propósito, la mejor tecnología disponible es la adsorción. Algunos estudios previos han demostrado la capacidad del carbón de hueso de adsorber colorantes (Bernal, 2011). Es por eso que el principal objetivo de este proyecto es estudiar y modelar la cinética de adsorción de un colorante azo rojo sobre carbón de hueso, con el propósito de obtener información útil que pueda servir a futuros proyectos en la remoción de colorantes en las aguas residuales de la industria textil y otras industrias. Varios experimentos fueron llevados a cabo en un sistema de adsorción tipo batch, variando las condiciones, tales como, concentración inicial, masa de adsorbente y velocidad de agitación. Fue obtenida la curva de decaimiento de concentración en la solución para cada experimento. Fue utilizado un modelo teórico difusional con cuatro variaciones para predecir el comportamiento del sistema. Los parámetros a ajustar fueron: coeficiente de transferencia de masa externo, difusividad efectiva en el volumen del poro y difusividad efectiva en la superficie. Las variaciones del modelo teórico difusional fueron: el modelo de difusión de película-volumen del poro, modelo de difusión de película-superficie, modelo de difusión de película-volumen del poro-superficie con difusividad superficial única y modelo de difusión de película-volumen de poro-superficie con difusividad superficial dependiente de condiciones iniciales. Las ecuaciones del modelo fueron resueltas utilizando el programa PDESOL. Como resultado se obtuvo que el modelo de difusión de película-volumen de poro- superficie con difusividad superficial dependiente de condiciones iniciales fue el que mejor ajustó a los parámetros con un Error Relativo Promedio global de aproximadamente 0.99%. También su pudo comprobar que la difusividad superficial efectiva, para este modelo, tiene una relación exponencial con la masa de soluto adsorbida en el equilibrio para las condiciones iniciales del sistema.