Estudio de la remoción de la tartrazina en medio acuoso empleando como medio adsorbente una arcilla tipo bentonita

Abstract

Los colorantes sintéticos presentes en los vertimientos industriales generan problemas de contaminación en los ecosistemas acuáticos, debido a que afectan la penetración de luz e impiden la actividad fotosintética, y dada su estructura compleja son difíciles de degradar por métodos convencionales. Uno de los colorantes de mayor uso en la industria de alimentos es la tartrazina, el cual es un compuesto orgánico tipo azo (-N=N-), encargado de impartir tonalidad amarilla a bebidas, postres, dulces, snacks y condimentos, entre otros. En el presente trabajo se evaluó el efecto de las variables que intervienen en el proceso de adsorción de tartrazina sobre una organobentonita: pH, fuerza iónica, velocidad de agitación, masa de adsorbente y tiempo de contacto. Se planteó un diseño experimental para obtener las condiciones óptimas del proceso. A estas condiciones se realizaron los estudios de equilibrio y la cinética de adsorción. La organoarcilla se sintetizó a partir de una bentonita colombiana modificada con bromuro de hexadeciltrimetilamonio (HDTMA-Br). La introducción de cationes hexadeciltrimetilamonio (HDTMA+) en el espaciado interlaminar de la bentonita produjo un aumento en el espaciado basal (d001) de la arcilla, pasando de 15.40 a 22.29 Å. El análisis de las variables en el proceso de adsorción de tartrazina mostró que los principales parámetros que afectaron el sistema fueron la cantidad de adsorbente, la concentración del colorante y la fuerza iónica. Valores de pH entre 2 y 9, velocidad de agitación por encima de 200 rpm y tiempo de contacto mayo a 60 minutos, no tuvieron un efecto considerable en la decoloración. El mejor escenario para maximizar la adsorción (100%) de una solución de 30 mg/L tartrazina fue con una cantidad de adsorbente de 38.04 mg. El modelo de equilibrio que mejor representó el sistema para las tres temperaturas evaluadas (25, 35 y 55 °C) fue el del Freundlich (r2≥ 0.987), mientras que el estudio cinético mostró que la decoloración de la tartrazina es un proceso rápido, que se ajusta al modelo cinético de pseudo-segundo orden (r2≥ 0.995). A partir del ensayo de adsorción en una muestra de agua residual proveniente de la industria de alimentos, se obtuvo una alta eficiencia en la decoloración de tartrazina (98%) (Texto tomado de la fuente)

The synthetic dyes present in industrial wastewater generate pollution problems in aquatic ecosystems, because they affect the penetration of light and inhibit photosynthetic activity, and given their complex structure they are difficult to degrade by conventional methods. One of the dyes most used in the food industry is tartrazine, which is an organic compound type azo (-N = N-), responsible for imparting yellow tonality to drinks, desserts, sweets, snacks and condiments, among others. In the present work was evaluated the effect of the variables involved in the adsorption process of tartrazine on an organobentonite: pH, ionic strength, stirring rate, adsorbent mass and contact time. An experimental design was proposed to obtain the optimal conditions of the process. These conditions studies equilibrium and adsorption kinetics were performed. The organoclay was synthesized from a Colombian bentonite modified with hexadecyltrimethylammonium bromide (HDTMA-Br). The introduction of hexadecyltrimethylammonium cations (HDTMA+ ) in the interlaminar spacing of the bentonite was an increase in the basal spacing (d001) of the clay, from 15.40 to 22.29 Å. The analysis of the variables in the adsorption process of tartrazine showed that the main parameters that affected the system were the amount of adsorbent, the concentration of the dye and the ionic strength. PH values between 2 and 9, stirring rate above 200 rpm and contact time greater than 60 minutes, did not have a notable effect on decoloration. The best scenario to maximize the adsorption (100%) of a solution of 30 mg / L tartrazine was with an amount of adsorbent of 38.04 mg. The equilibrium model that best represented the system for the three temperatures evaluated (25, 35 and 55 ° C) was the Freundlich model (r2 ≥ 0.987), while the kinetic study showed that the decoloration of tartrazine is a fast process, that fits the pseudo-second order model (r2≥ 0.995). From the adsorption test in a sample of residual water from the food industry, a high efficiency in decoloration of tartrazine (98%) was obtained