Adsorption of Ni(II) on spent coffee and coffee husk based activated carbon

Abstract

Se estudia la adsorción de N i(II) en carbón activado (CA) de bajo costo a partir de la borra del café (SAC) y cascarilla de café (HAC). Las texturas porosas de los adsorbentes se caracterizaron mediante mediciones de sorción de N2 y CO2. Los experimentos de adsorción por lotes se realizaron en función de la dosis de adsorbente, la concentración de Ni(II) y el pH. La adsorción de Ni(II) se evalúa utilizando diferentes modelos de isotermas de adsorción (Langmuir, Freundlich, Monolayer Model for Single-Compound Adsorción y Dubinin – Radushkevich) y se determinan los parámetros termodinámicos y cinéticos. Ambos adsorbentes muestran una alta afinidad por el Ni(II), sin embargo, tanto el área superficial como el tamaño de poro de los AC no parecen ser el factor determinante en el proceso de adsorción. Estos AC son de naturaleza microporosa. Por el contrario, la mayor cantidad de oxígeno asociado a la materia mineral como K2O y las funcionalidades del carbono correspondientes con O–H en HAC son determinantes para el proceso de adsorción de iones de Ni y el mecanismo de anclaje de múltiples iones. Además, el intercambio de potasio presente en los AC mejora el proceso de adsorción de Ni(II). La termodinámica y la cinética evidencian un proceso de adsorción rápido y endotérmico. Se encontró que la capacidad de adsorción máxima utilizando el modelo de isoterma de Langmuir era de 57,14 mg/g y 51,91 mg/g para HAC y SAC, respectivamente. La eficiencia de sorción fue mayor para HAC como adsorbente. A bajas concentraciones de Ni(II) (30 mg/L) y temperaturas más altas (308-328 K), se midieron eliminaciones > 94 % para HAC, logrando valores de concentración de descarga seguros.