Adsorción de cadmio (II) por microfibrilla de celulosa derivada de Moringa oleifera Lam con nanopartículas de Fe en solución acuosa

Abstract

The pollution of water, air and soil by heavy metals is one of the most severe environmental problems. The most common sources of contamination by these metals are: oil processes, power generating plants, and metallurgical processes. Of these, cadmium is a heavy metal that reaches the environment due to human action, among other reasons. Cadmium removal from the environment is a priority because of its high toxicity, it is carcinogenic, embryo-toxic, teratogenic and mutagenic. Different materials have been studied as possible natural adsorbents for the removal of heavy metals, like the seeds and leaves from Moringa oleifera Lam. The method of green chemistry to obtain this type of biosorbents is an organic synthesis technique. It is a nonconventional and eco-friendly method that can give us the possibility of preparing nanoparticles in aqueous solution at low temperatures, compared to the traditional methods, using plant extracts that act as reducing agents, which are abundant in natural stabilizers. In this study, microfibrillated cellulose (MC) was obtained from the waste of Moringa oleifera Lam. using the pulping kraft and mechanical methods. The iron nanoparticles were formed using tea leaf extract of Moringa oleifera Lam at pH 7, and they were added to the surface of MC to obtain de nanoparticle modified microfibrillated cellulose (CMM). Batch-type experiments were performed to determine cadmium removal kinetic and equilibrium parameters of the system. For these experiments, 15 mL aliquots of 0.6086 mg/L Cd(NO3)2*4H2O solution were used, the solution pattern was prepared with concentrated HNO3 solution, and they were put in contact with 0.100 g of CMM in order to determine the adsorption capacity. The characterization of CMM was carried out by X-ray Powder Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR).

La contaminación del agua, aire y suelo por metales pesados es uno de los problemas ambientales más severos. Las fuentes más comunes de contaminación por dichos metales son: los procesos de petróleo, las plantas generadoras de energía y los procesos metalúrgicos. De éstos, el Cadmio es un metal pesado que alcanza el medio ambiente entre otras razones por acción antrópica. Su eliminación del medio ambiente es prioritaria debido a su elevada toxicidad, ya que es carcinogénico, embriotóxico, teratogénico y mutagénico. En la adsorción se ha estudiado diferentes materiales naturales como posibles adsorbentes para la eliminación de metales pesados, siendo uno de ellos la Moringa oleífera Lam. El método de fisicoquímica verde es una técnica ecológica de síntesis. Por este método sintetizamos nanopartículas metálicas con tamaños controlados y a bajas temperaturas. Es un método no convencional y amigable que nos puede brindar la posibilidad de preparar nanopartículas en solución acuosa a temperatura bajas en comparación con los métodos tradicionales, usando extractos de plantas que actúan como agentes reductores, el cual es muy abundante en las plantas y estabilizadores naturales. En el presente trabajo se utilizó microfibrilla de celulosa (MC) obtenida de residuos de Moringa oleífera Lam por el método de hidrólisis ácida, utilizando técnica de ultrasónico de alta intensidad combinada con cryocrushing. Las nanopartículas de hierro se formaron usando extracto de hoja de té de Moringa oleífera Lam a pH 7, y se agregaron a la superficie de MC para obtener celulosa microfibrilada modificada (CMM) de nanopartículas modificadas. En este proyecto se realizaron experimentos de adsorción tipo lote para determinar la remoción de cadmio en la cinética de equilibrio. Para estos experimentos fueron utilizados 15 ml de solución a una concentración 0.6086 mg/L de Cd (NO3)2*4H2O a un pH 2, la solución se acidifico con HNO3 concentrado, se puso en contacto 0.1 g microfibrilla de celulosa (CMM).