Elimination of Arsenic Using Sorbents Derived from Chitosan and Iron Oxides, Applying Factorial Designs

Autores
Batistelli, Marianela; Bultri, Julián Gabriel; Hernandez Trespalacios, Mayra; Mangiameli, María Florencia; Gribaudo, Lina; Bellú, Sebastián Eduardo; Frascaroli, María Inés; González, Juan Carlos
Año de publicación
2023
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Arsenic is highly toxic, affecting millions of people in many regions of the world. That is why developing economic and efficient technologies is imperative to eliminate it. Sorption techniques are attractive as efficient and inexpensive sorbents can be used. Chitosan is an abundant, naturally occurring, biodegradable, low-cost biopolymer that can be combined with metal oxide to enhance its removability. This work aimed to synthesize a new chitosan–magnetite-based sorbent for arsenic removal. The synthesized sorbent does not present pores, and when using FT-IR, functional groups of the chitosan and the presence of As(V) in the sorbent treated with arsenic were identified. The synthesized magnetite was characterized using XRD spectroscopy. Application of the central composite design model showed that 0.22 g of the sorbent at pH 6.0 could remove 27.6% of As(V). Kinetic data, fitted with the pseudo-first and -second order models, indicated an ion exchange sorption and activation energy of 28.1–31.4 kJ mol−1. The isotherms were fitted with the Langmuir model, indicating favorable monolayer adsorption with high affinity. The sorption energy calculated using Dubinin Radushkevich, 9.60–8.80 kJ mol−1, confirms a sorption mechanism mediated by ion exchange. The thermodynamic parameters of the process were ΔG° (−21.7/−19.7 kJ mol−1), ΔH°(16.7 kJ mol−1) and ΔS°(123.3 J mol−1 K−1).
Fil: Batistelli, Marianela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Química Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Química Rosario; Argentina
Fil: Bultri, Julián Gabriel. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas; Argentina
Fil: Hernandez Trespalacios, Mayra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Química Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Química Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas; Argentina
Fil: Mangiameli, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Química Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Química Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas; Argentina
Fil: Gribaudo, Lina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Química Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Química Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas; Argentina
Fil: Bellú, Sebastián Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Química Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Química Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas; Argentina
Fil: Frascaroli, María Inés. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas; Argentina
Fil: González, Juan Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Química Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Química Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas; Argentina
Materia
Magnetite–chitosan
Arsenic
Experimental design
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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The synthesized sorbent does not present pores, and when using FT-IR, functional groups of the chitosan and the presence of As(V) in the sorbent treated with arsenic were identified. The synthesized magnetite was characterized using XRD spectroscopy. Application of the central composite design model showed that 0.22 g of the sorbent at pH 6.0 could remove 27.6% of As(V). Kinetic data, fitted with the pseudo-first and -second order models, indicated an ion exchange sorption and activation energy of 28.1–31.4 kJ mol−1. The isotherms were fitted with the Langmuir model, indicating favorable monolayer adsorption with high affinity. The sorption energy calculated using Dubinin Radushkevich, 9.60–8.80 kJ mol−1, confirms a sorption mechanism mediated by ion exchange. The thermodynamic parameters of the process were ΔG° (−21.7/−19.7 kJ mol−1), ΔH°(16.7 kJ mol−1) and ΔS°(123.3 J mol−1 K−1).Fil: Batistelli, Marianela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. 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