Estudio físicoquímico de eliminación de cationes zinc mediante la utilización de biomateriales procedentes de algas marinas

Abstract

[Resumen] Los metales pesados son importantes contaminantes del medio ambiente y suelen ser tóxicos para el ser humano; a pesar de que el zinc forma parte de este grupo, es un metal fundamental para el desarrollo de cualquier especie, pero presenta muy baja absorción a nivel metabólico. En este trabajo se estudia la eficacia de adsorción del alga parda Sargassum muticum como posible sustrato para suministrar zinc de forma controlada. Además, el estudio con este catión sirve para modelizar el comportamiento entre algas y cationes divalentes debido a la simplicidad de su química redox. Se evalúan diferentes condiciones de trabajo como el efecto del pH en el proceso de adsorción o la variación con el tiempo al realizar estudios cinéticos. Se observa que el equilibrio de bioadsorción está muy influenciado por el pH, alcanzando los valores máximos de adsorción a pH alrededor de 5.5. Las cinéticas son rápidas, un 80% de la adsorción total se logra en 40 min, y se ajustan perfectamente al modelo cinético de pseudo segundo orden. En cuanto a las isotermas, analizadas por el modelo de Langmuir, se concluye que la afinidad alga-catión es de las más altas entre todos los metales pesados, siendo únicamente superada por el plomo y el mercurio. La determinación de zinc en el medio se llevó a cabo por espectroscopia de absorción UV-vis en todos los estudios; para lo que fue necesario usar un agente colorimétrico conocido como Zincon.

[Resumo] Os metais pesados son importantes contaminantes do medio ambiente e adoitan ser tóxicos para o ser humano; a pesar de que o zinc forma parte deste grupo, é un metal fundamental para o desenvolvemento de calquera especie, mais presenta moi baixa absorción a nivel metabólico. Neste traballo estúdase a eficacia de adsorción da alga parda Sargassum muticum como posible substrato para subministrar zinc de forma controlada. Ademais, o estudo con este catión serve para modelar o comportamento entre algas e catións divalentes debido á simplicidade da súa química redox. Avalíanse diferentes condicións de traballo como o efecto do pH no proceso de adsorción ou a variación co tempo ao realizarmos estudos cinéticos. Obsérvase que o equilibrio de bioadsorción está moi influenciado polo pH, alcanzando os valores máximos de adsorción a pH arredor de 5.5. As cinéticas son rápidas, un 80% da adsorción total alcanzase en 40 min, e axústanse perfectamente ao modelo cinético de pseudo segunda orde. En canto ás isotermas, analizadas polo modelo de Langmuir, conclúese que a afinidade alga-catión é das máis altas entre todos os metais pesados, sendo unicamente superado polo chumbo e o mercurio. A determinación de zinc no medio levouse a cabo por espectroscopia de absorción UV- vis en todos os estudos; para o que foi necesario usar un axente colorimétrico coñecido como Zincon.

[Abstract] Heavy metals are important environmental pollutants, often toxic to humans. Despite being a heavy metal, zinc is known to be essential for the development of any species, but it shows very low metabolic absorption. In this work the adsorption effectiveness of the brown seaweed Sargassum muticum is studied as a possible substrate to supply zinc in a controlled way. In addition, the simplicity of the redox chemistry of zinc allows its sorption studies to be used as a model to the biosorption of divalent cations by algae. Different experimental conditions are investigated, such as the effect of pH on the sorption process or the contact time in kinetic studies. The equilibrium of the biosorption is strongly influenced by the pH, reaching the maximum sorption values arround pH 5.5. The kinetics are fast, 80% of the total sorption is achieved in 40 min, and the data are correctly explained by the pseudo second order kinetic model. Equilibrium data are analysed by the Langmuir model and Sargassum muticum shows one of the highest affinities for zinc ions, being greater only for lead and mercury. The determination of zinc was carried out by UV-vis absorption spectroscopy in all the studies; therefore, it was necessary to use a colorimetric agent known as Zincon.