Synthesis and characterization of chitosan aerogels for removal of Cr(VI) from wastewater

Abstract

En este trabajo se presenta un método de síntesis sol-gel para obtener un aerogel a base de quitosano preparado con ácido cítrico como agente de entrecruzamiento, y probando varias ratios entre las materias primas durante el proceso. Los aerogeles sintetizados se caracterizaron por FTIR, TGA y SEM para analizar su estructura, composición y morfología. Para evaluar la capacidad de adsorción del material se realizaron pruebas de hinchazón y adsorción. Los estudios con FTIR y TGA han demostrado que el quitosano se entrecruzó con éxito en un rango particular de proporción quitosano: ácido cítrico (Ch:Ca) entre 2:1 y 5:1, observándose un aumento en el entrecruzamiento con el incremento de ácido cítrico. Durante los ensayos de adsorción de Cr(VI), la adsorción óptima la consiguió el aerogel con la relación Ch:Ca de 5:1 (Ch5Ca1). El estudio cinético determinó que el mecanismo de adsorción tiene un mejor ajuste al Pseudo-Segundo-Orden (PSO), por lo que el mecanismo sugerido es la adsorción química, con un tiempo de adsorción óptimo de 110 minutos. Por otro lado, el modelo de isotérmico se ajusta mejor al modelo de Redlich-Peterson, indicando que la homogeneidad energética de los aerogeles preparados se va degradando a medida que aumenta la temperatura. Esto se asume por la tendencia decreciente del factor β de Redlich-Peterson a medida que aumenta la temperatura. Finalmente, todas las propiedades termodinámicas determinadas fueron menores a cero, para el cambio de energía libre de Gibbs (ΔG°) indica la espontaneidad del proceso de adsorción, y para el cambio de entalpía (ΔH°) sugiere que el proceso es exotérmico. Sin embargo, el valor negativo para el cambio de entropía (ΔS°) sugiere que durante el proceso de adsorción los grados de libertad del sistema disminuyen y, por lo tanto, el sistema se ordena.