USO DE CASCARA DE NARANJA PARA RESTAURAR AGUA POTABLE.docx

USO DE LA BASURA DE LA CÁSCARA DE NARANJA PARA LA RESTAURACIÓN DEL AGUA POTABLE DEL ARSÉNICO Abstracto El arsénico es un elemento tóxico y se encuentra en aguas naturales en todo el mundo. El propósito del presente estudio es demostrar la absorción de As (V) por la cáscara de naranja de muestras reales de agua subterránea a través de la adsorción. Se optimizaron diferentes parámetros tales como pH, velocidad de agitación, tiempo de contacto, dosificación de adsorbente, concentración, volumen y temperatura, etc. La capacidad máxima de captación se observó a pH 7. Se encontró que la sorción dependía del tiempo y que la cinética se ajustaba bien a las ecuaciones de Morrisweber, Pseudo de segundo orden y Elovich. Se utilizó la isoterma de Freundlich, Langmuir, Dubinin Redushkevich y Flory-Huggins para modelar el comportamiento de adsorción de la retención de arsénico. Los parámetros termodinámicos calculados a partir de estas isotermas muestran que la adsorción era espontánea y endotérmica. La cáscara de naranja fue eficaz (* 85%) para la eliminación de arsénico desde sistemas de agua real que contienen iones concomitantes. Introducción La escasez de agua potable está aumentando continuamente en el mundo. Se estima que aproximadamente un tercio de la población mundial utiliza agua subterránea para beber [1]. El metal pesado, especialmente el agua potable contaminada con arsénico, ha estado emergiendo como una cuestión problemática en todo el mundo. El arsénico, ar sénico, una de las sustancias químicas más peligrosas del mundo, se encuentra en las zonas poco profundas de aguas subterráneas de muchos países como Argentina (3.810 µg l¯¹), Bangladesh (1.000 µg l¯¹), India (3.700 µg l¯¹), Pakistán (Muzaffargarh 906 µg l¯¹), México, Mongolia, Alemania, Tailandia, China, Chile, Estados Unidos, Canadá, Hungría (5,800 µg l¯¹), Rumania, Vietnam, Nepal, Myanmar, Camboya, etc. Concentraciones [2]. La contaminación por arsénico ha sido reconocida como un "gran problema de salud pública" (WHO 1999). Arsénico clasificado como un grupo A y categoría 1 de carcinógeno humano por la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. (US EPA 1997) y la Asociación Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC 2004), respectivamente [3]. El arsénico existe en numerosos estados de oxidación de -3, 0,+3 y +5 [2, 4]. Dos formas son comunes en las aguas naturales: arsenito (As3−3) y arseniato (As4−3 ), denominado arsénico (III) y arsénico (V). Los compuestos pentavalentes de arsénico inorgánico predominan y son estables en entornos aeróbicos ricos en oxígeno. Los arseniatos trivalentes predominan en ambientes anaerobios moderadamente reductores como el agua subterránea [5]. La exposición a largo plazo al agua potable causa la piel, los pulmones, la vejiga, el cáncer de riñón, así como cambios de pigmentación, engrosamiento de la piel (hiperqueratosis), trastornos neurológicos, debilidad muscular, pérdida del apetito y náuseas [6, 7]. Esto difiere de envenenamiento envenenamiento agudo, que normalmente provoca vómitos, dolor esofágico y abdominal, y sangriento "agua de arroz" diarrea [8, 9] El primer caso de intoxicación por arsénico agua potable se informó en Taiwán en 1968 [2].

El nivel máximo de contaminantes (MCL) de arsénico se ha reducido a 10 y 7 µg l¯¹ por la Comisión Europea y el Comité Nacional de Salud y Investigación Médica (NHMRC) de Australia respectivamente [2]. Las técnicas fisioquímicas (adsorción, intercambio iónico, precipitación, coagulación, filtración de membranas, métodos reactivos permeables) y técnicas biológicas (tratamiento biológico de la fitorremediación con microbios vivos / biofiltración) Han sido utilizados [2]. Entre todas estas técnicas la adsorción se ha convertido en una alternativa rentable y amigable con el medio ambiente. Se han utilizado diversos adsorbentes de bajo coste para la eliminación del arsénico, como la biomasa de levadura metilada [10], la biomasa de hongos recubiertos con óxido de hierro [11], el pulido de arroz residual [12], la biomasa fúngica modificada [13], las cáscaras de cangrejo lavadas con ácido [14], la celulosa de algodón modificada [15], la espiga de coco coagulada modificada [16], el hueso char [17], el polvo de sierra de picea (Picea abies) [18], las cáscaras de camarón [19], la zeolita modificada HDTMA [20] , Zeolita modificada por surfactante [21] y zeolita revestida con hierro [22]. Muchos de estos materiales necesitan algún tipo de tratamiento físico o químico y no afirman la efectividad del adsorbente a concentraciones muy bajas. Por lo tanto, en el presente estudio pretendemos desarrollar una cáscara de naranja biosorbente rentable y localmente disponible (familia Rutaceae, género Citrus, especie aurantium, y nombre botánico cítrico sinesis) conocida comúnmente como naranja amarga sin ninguna modificación para reducir la concentración de arsénico por debajo El valor aceptable para el agua potable. La piel de naranja se ha utilizado para eliminar el arsénico de las muestras reales con el fin de comprobar su aplicabilidad práctica. Experimental Reactivos y Equipos Se preparó una solución madre (1.000 mg l¯¹ de As (V) disolviendo arsénico Na3AsO4.12H2O (Merck, Alemania) en agua desionizada. Las soluciones de trabajo para el experimento se prepararon recientemente a partir de la solución madre. Se utilizaron tampones de pH de ácido acético, acetato de sodio, cloruro de potasio, ácido clorhídrico e hidróxido sódico, se preparó un agente reductor para arsénico mezclando NaBH4 (0,2% p / v) en NaOH (0,05% p / v) Eran de grado analítico o equivalente. Todas las mediciones de pH se llevaron a cabo en el Thermo Scientific Orion 5 Star (pH de ISE, condado DO Benchtop, 8102BNUWP, fabricado en EE.UU.) pH-metro. Incubadora de agitación modelo 1-40000 Irmeco GmbH (Geesthacht / Alemania) se usaron para experimentos de adsorción por lotes. Se utilizó un espectrómetro de absorción atómica (Analyst 800, Perkin Elmer, EE.UU.) conectado con el sistema de inyección de flujo para la generación de hidruros (FIAS 100 Perkin Elmer, EE.UU.) para medir la concentración de arsénico. AAS se equipó con una lámpara de cátodo santificada que tenía corriente mA 18, longitud de onda nm 193.7, energía 40, ancho de banda 0,7 nm (hecho en Singapur) y atomizador de tubo de cuarzo (Universal QAT, número de pieza B3000350, EE.UU.). Adsorbente: Recolección y Preparación

Las cáscaras de naranja se recogieron de los vendedores de jugo de fruta fresca del mercado local, Hyderabad Sindh, Pakistán. Las cáscaras se lavaron varias veces con agua desionizada con el fin de eliminar la partícula de suciedad adherida y las cáscaras secadas al aire se mantuvieron en incubadora a 60 ° C durante 6 h. Las peladuras secas y molturadas se pasaron a través de un agitador de tamiz eléctrico (malla 100). Se controló la DQO (demanda química de oxígeno) y el pH del efluente. Inicialmente se observó que la DQO era mayor que el nivel recomendado por la OMS, por lo tanto, el adsorbente se lavó muchas veces hasta que el efluente se volvió incoloro y su DQO quedó dentro del rango de límite recomendado por la OMS. El aditivo lavado se secó al aire y se mantuvo en una incubadora a 60ºC durante 24 h. Caracterización del adsorbente (EDX y FTIR) La cáscara de naranja se caracterizó por FTIR y EDX. Para el análisis EDX se utilizó BRUKER X -FLASH 4010 133 eV Alemania. La cáscara de naranja se analizó para la detección de elementos superficiales, antes y después de la adsorción de arsénico. EDX mostró la presencia de carbono, oxígeno, sodio, aluminio y calcio en la superficie de la cáscara de naranja. Un pequeño pico de arsénico aparece en la cáscara después de su adsorción sobre la superficie confirmando la presencia de arsénico en la superficie. Adsorbente: Recolección y Preparación FT-IR- Interpretación El análisis FTIR de la cáscara de naranja seca antes y después de la adsorción de As (V) se muestra en la figura 1. La asignación de los espectros en la figura 1 se muestra en la tabla 1. El análisis del espectro de FTIR después de la adsorción de As (V) Desplazan en 28,94 y -42,37 cm -1 en número de onda de absorción de picos a 3,295.26 y 1,605.27 cm -1 respectivamente, lo que indica que estos grupos juegan un papel en el proceso de biosorción. Como (V) cargados de cáscara de naranja muestran un pequeño pico a 877,32 cm -1 puede atribuirse a la conexión de oxígeno de metal [23]. Batch Equilibrium Estudios de Adsorción de As (V) El comportamiento de adsorción de metal del adsorbente de cáscara de naranja se investigó utilizando experimentos de equilibrio en lotes. El volumen (20 ml) de ar sénico (0,01 - 50 mg l -1), pH (7), adsorbente (200 mg) se agitó (100 rpm) a temperatura (25ºC) durante 2 h. El adsorbente se filtró y la concentración de ion metálico en el filtrado se examinó mediante un Espectrómetro de Absorción Atómica conectado con el Sistema de Inyección de Flujo.

Following equation was used to calculate percentage uptake (sorption (%)).

Donde Ci y Cf , es la concentración inicial y final (mol l -1) de iones metálicos en solución, respectivamente. Efecto de los iones concomitantes en la eliminación de arsénico Se examinó el efecto de algunos electrolitos comunes en las proporciones de 1:10 y 1: 100 sobre la eficacia de eliminación de As (V) por la cáscara de naranja. En una proporción de 1:10 se tomaron

7,5 ml de arsénico (10 mg l-1) y 0,075 ml de un electrolito (10.000 mg l -1) en matraz volumétrico de 15 ml. En el caso de una proporción de 1: 100, se tomaron 7, 5 ml de arsénico (10 mg l-1) y 0,75 ml de un electrolito (10.000 mg l -1) en matraz volumétrico de 15 ml. Después de mantener un pH óptimo de 7, se hicieron volúmenes de ambos matraces hasta 20 ml. Tratamiento de muestras de agua contaminada con arsénico Las muestras de agua potable contaminada con arsénico se recogieron en botellas de plástico de diferentes zonas de Pakistán. Primera muestra (S1) Bomba manual de agua recogida de la colonia Sachal Distrito Larkana. Segunda muestra (S2) Agua de la bomba manual recogida de Chak No. 159 Taluka Sadiqabad, Distrito Rahimyar Khan. Tercera muestra (S3) Agua del pozo recogida del pueblo Bakhtiarpur, Taluka Sehwan, Distrito Jamshoro. Las muestras se filtraron y se determinó la concentración inicial de arsénico usando el sistema AAS-FIAS. Una parte alícuota de agua contaminada se agregó con 50 lg l-1 de arsénico. Los experimentos de adsorción se llevaron a cabo como se indica en las condiciones óptimas. Se calculó la eficiencia de eliminación tanto para las muestras de agua con punta como sin punta y se presentan en la Tabla 5. Resultados y discusiones Efecto del pH y del mecanismo de adsorción Se controló el efecto del pH sobre la adsorción tomando 10 ml de solución de iones metálicos (1 mgl-1) y 200 mg de material adsorbente. Las soluciones se agitaron durante 2 h a 150 rpm. La temperatura se mantuvo constante a 25ºC. Se encontró que la capacidad de absorción del adsorbente dependía del pH como se muestra en la figura 2. A medida que el pH aumenta de 1 a 7, la adsorción también aumenta. Se puede observar una disminución del% de adsorción a valores de Ph>7. Se ha observado una tendencia similar en A. Ohki et al. [24] para la eliminación de As (V) en zeolita cargada de aluminio. As (V) tienen diferentes especies en medio acuoso dependiendo del pH de la solución. H 3 AsO4, H2 AsO4-, HAsO42- y AsO43- son las especies dominantes As (V) en rangos de pH de < 2,26, 2,26 -6,76, 6,76-11,29 y > 11,29, respectivamente [25]. Se sugiere que la adsorción As (V) ocurre principalmente en sitios activos sobre especies de aluminio presentes en la superficie. La adsorción del ion As (V) sobre la piel de naranja puede proceder de la formación de hidróxido de aluminio sobre la superficie de la piel de naranja que contiene Al, seguida de la sustitución del anión hidróxido por el ión As (V) en medio acuoso, que puede Se describirá como sigue:

Se han descrito mecanismos similares en la adsorción de As (V) por un gel de sílice cargado con lantano [26], el pH de la solución también aumenta después de la adsorción (Figura 2), lo que sugiere el intercambio del grupo básico en la solución de As (V) Después de la adsorción.

Debe señalarse que el Al (OH) 3 dado aquí es sólo un ejemplo de especies de aluminio presentes en la superficie de la cáscara de naranja, mientras que algunas otras especies de aluminio, incluyendo varios productos de hidrólisis polinuclear, tales como AlOH 2+, Al(OH)2+ , Al13O4 (OH)24 7+,y Al (OH)4-, etc también pueden surgir en el sistema de adsorción [24]. Efecto de la velocidad de agitación Se investigó la capacidad de adsorción de cáscara de naranja a diferentes velocidades de agitación manteniendo el pH constante a 7; La velocidad de agitación se varió de 50 a 250 rpm. Hubo un aumento inicial en la capacidad de captación hasta 150 rpm después de 150 rpm la capacidad de captación disminuyó y se observó una disminución de hasta 40% a alrededor de 250 rpm (Figura 3). Por lo tanto, se han seleccionado 150 rpm para experimentos adicionales. Efecto del Volumen de Adsorbato Con el fin de determinar el efecto del volumen sobre la retención de arsénico, se tomaron 0,1 g de adsorbente en cinco matraces que contenían intervalos de solución de arsénico de 10 a 70 ml. El pH de la solución se mantuvo a 7ºC y las muestras se agitaron durante 2 h a 150 rpm. La adsorción constante se observó hasta 20 ml y disminuyó la capacidad de captación aumentando el volumen de solución de arsénico hasta 70 ml. Este comportamiento puede explicarse como el número total

de moles de arsénico aumenta con el aumento del volumen de solución en comparación con los sitios adsorbentes disponibles.

Efecto de la cantidad de adsorbente

La cantidad de adsorbente tiene importancia básica en experimentos de adsorción. Generalmente se cree que estos adsorbentes se consideran eficaces y su pequeña cantidad muestra una capacidad máxima de captación. Por lo tanto, su efecto sobre la eficacia de eliminación se ha investigado variando la cantidad de adsorbente de 100 a 700 mg, manteniendo pH 7, temperatura 25ºC, velocidad de agitación 150 rpm y tiempo 2 h. A partir de los resultados se observó que la capacidad de adsorción aumenta ligeramente con una cantidad creciente de adsorbente. Esta tendencia puede explicarse en base a sitios de unión cada vez mayores con una cantidad creciente de adsorbente. Se observó diferencia de capacidad de alrededor del 13% mientras que el cambio de la cantidad de 100 a 200 mg, pero hasta 700 mg, el cambio fue de sólo 8%, por lo tanto, para experimentos adicionales se seleccionaron 200 mg de adsorbente. Efecto del Tiempo de Contacto y la Cinética de Adsorción Los estudios de equilibrio de adsorción son importantes para determinar la eficacia de la adsorción. Mantener todos los demás parámetros, p. PH, velocidad de agitación, cantidad de adsorbente, volumen de adsorbato y velocidad de agitación a valores constantes (pH 7 , volumen

20 ml, cantidad 200 mg, concentración 10 mgl-1 y temperatura 25 ºC), se varió el tiempo de agitación de 0 min (La adición de adsorbente a agua contaminada con arsénico y su filtración inmediata sin ninguna agitación se ha designado como adsorción a 0 tiempo) a 24 h. A diferentes intervalos de tiempo estipulados, los frascos se sacaron del agitador y se analizaron para determinar la concentración residual de arsénico. Se encontró que la adsorción de As (V) dependía del tiempo. La sorción fue rápida en los primeros 60 minutos, antes de llegar a ser más gradual hasta que el equilibrio se alcanzó en torno a 2 h. La captación de metal permanece constante hasta 24 h (Fig. 4). Como la superficie naranja está desnuda en la etapa inicial, la cinética de sorción es rápida y normalmente se rige por el proceso de difusión desde la solución a granel a la superficie [27]. En la etapa posterior, la sorción es probablemente un proceso controlado por el apego. La constante de velocidad de la difusión de partícula intra se calcula a partir de la pendiente de la ecuación de Moriss-Weber trazando qt  (mg g-1) contra (t)1/2, qt= √ . La ecuación se mantiene muy bien (coeficiente de correlación = 0,9985) hasta 60 min con Rd valor de 0,435 mg g-1, pero se desvía con el aumento del tiempo de agitación (Figura 5). Basado en el gráfico de Morris-Weber (Fig. 4), la adsorción de As (V) está compuesta por dos fases (es decir, hasta 60 min y la segunda hasta 24 h), sugiriendo que la difusión intrapartida no es el paso limitante para Toda la reacción [28]. También puede verse que la porción lineal de la curva no pasó a través del origen (valor de Intercepción: 1.113). Esto indica que el mecanismo de adsorción de As (V) en la cáscara de naranja era complejo y tanto la adsorción superficial como la difusión intrapartícula. Similar fenómeno se ha observado para la adsorción de arsénico en hueso char de Chen et al. [17].

En la cáscara de naranja era complejo y tanto la adsorción superficial como la difusión intrapartícula. Similar fenómeno se ha observado para la adsorción de arsénico en hueso char de Chen et al. [17]. Con el fin de comprender mejor la cinética de As (V) eliminación a través de la cáscara de naranja, pseudo-primer orden, pseudosecond orden modelos Eq. 2 y la Ecuación de Elovich. 3 se utilizaron para testificar los datos observados. Se encontró que los datos no seguían la ecuación de la velocidad del primer orden. Por lo tanto, la ecuación de la velocidad de pseudo segundo orden se ensayó en la siguiente forma lineal.

Donde q es la constante de velocidad de pseudo-segundo orden (g mg-1min-1), qe es la cantidad de ión de arsénico adsorbido en el equilibrio (mg g -1) y qt  es la cantidad de ión de arsénico en la cáscara de naranja en el momento especificado Mg g -1). Las constantes de velocidad de pseudo

segundo orden se determinaron trazando t/qt  versus a t. Se obtuvo una recta con coeficiente de correlación de 1,00 que muestra un muy buen acuerdo de datos experimentales con el modelo cinético de pseudo-segundo orden que se basa en la suposición de que la etapa de limitación de velocidad es quimisorción [29]. Según el trabajo de Goldberg y Johnston [30], el mecanismo de adsorción de As (V) sobre óxidos metálicos parece ser la formación de complejos de superficie de esfera interna y externa. Por lo tanto, la formación de enlace químico está involucrado. Esto apoya la participación del aluminio superficial en la superficie de la cáscara de naranja para la unión de As (V). Fenómenos similares han sido observados por Chen et al. Y Urik et al. [17, 18] para la biosorción de As (V) sobre el hueso y el aserrín, respectivamente. La ecuación de Elovich se trazó como siguiente forma simplificada

Donde qt  es la capacidad de sorción en el tiempo t (mg.g-1), a es la velocidad de adsorción inicial (mg.g-1 min-1) y β es la constante de desorción (mg.g-1 min-1) durante Cualquier experimento. La gráfica de qt frente a ln t está correlacionada linealmente con el coeficiente de correlación 0.985, esto apoya que el sistema de adsorción pertenece a una cinética de pseudo-segundo orden y la etapa determinante de la velocidad pueden ser las quimiosporciones que involucran fuerzas de valencia a través del intercambio de electrones. Las constantes α y β calculadas a partir de la pendiente y la intersección del gráfico son 4,14 mg g -1 min -1 y 0,338 g mg -1 respectivamente. La efectividad de la difusión del intercambio de iones dentro de las partículas adsorbentes de radio r  y el control de la difusión de la película en la sorción puede deducirse del ajuste lineal de los datos a la Ec. De Reichenberg. 4:

Donde Q = qt/qm, Bt = ̘ π2Di /2, qt  es la concentración adsorbida en el tiempo t, qm es la capacidad de sorción máxima del adsorbente, Di es un coeficiente de difusión eficaz de iones que intercambian dentro de la partícula adsorbente. El valor de Bt (una función matemática de Q) se puede evaluar para cada valor de Q usando la siguiente ecuación.

El gráfico de Bt frente a t es lineal de 0 a 90 min con un coeficiente de regresión de 0,9923. Como la línea de regresión no pasa a través de origen (Fig. 6), esto indica que la difusión de partículas intra no es el único paso de control de velocidad [12].

Modelos de adsorción de equilibrio Muchos modelos de isoterma de sorción se han aplicado con éxito a los datos experimentales [31]. Cuatro modelos de dos parámetros incluyendo Freundlich, Langmuir, D-R y Flory-Huggins se examinan en el presente estudio en el intervalo de concentración de 6,6x 10-7mol l-1-6,6x 10-4mol l1 . Langmuir Isotherm asume la cobertura monocapa del adsorbato sobre el adsorbente. La isoterma de Langmuir contiene dos parámetros importantes qm y KL [32]. La ecuación de Langmuir puede presentarse como

Esta ecuación se escribe a menudo en diferentes formas lineales pero en los estudios actuales se prueba en la siguiente forma:

Donde q es la concentración de equilibrio de As (V) en solución (mol l -1), qe es la cantidad de arsénico en superficie (mol g-1), qm es la cantidad máxima de arsénico adsorbido correspondiente a la cobertura monocapa y KL es La constante relacionada con la energía de enlace del soluto. Constantes calculadas a partir de la Ec. 5 se presentan en la Tabla 2. Los valores del coeficiente de co-relación apoya firmemente que los datos siguen la Ec. 6. El aumento de los valores de KL con el aumento de temperatura significa la naturaleza endotérmica del proceso de adsorción [32]. La característica esencial de la isoterma de Langmuir puede expresarse en términos de factor de separación constante adimensional RL [33], que se define como:

De acuerdo con el valor de RL, la forma isotérmica puede interpretarse como RL>1, desfavorable; RL = 1, lineal; RL = 0 Irreversible y 0 < R L < 1 favorable [33]. Los valores de RL calculados para la adsorción de arsénico en la cáscara de naranja se encontraban en el intervalo de 0,00015-0,99 a todas las temperaturas investigadas (Tabla 2) mostrando la naturaleza favorable de la adsorción. La isoterma de adsorción de Freundlich es una ecuación empírica y es la más utilizada. La ecuación

de Freundlich se puede trazar siguiendo la siguiente forma lineal:

Donde KF y 1/n son constantes de Freundlich que representan respectivamente la capacidad de adsorción y la intensidad de adsorción; q e y Ce son como se ha descrito anteriormente. Los valores de 1/n obtenidos de la isoterma de Freundlich (Tabla 3) son mayores que la unidad (n, menor que la unidad) sugieren la presencia de una isoterma cóncava [34], valores similares de n para los estudios de biosorción han sido reportados en la literatura [ 36]. Igwe et al. [37] han reportado un valor de n de 0,38 para la adsorción de Cd (II) en la cáscara de maíz. Se sugiere que este tipo de curva es probable que sea causada por la naturaleza compleja del material adsorbente y su variada múltiples sitios activos [32]. D-R isoterma de adsorción D-R isoterma también se utilizó para ajustar los datos experimentales. Esta isoterma no asume ninguna superficie homogénea del adsorbente y adopta la forma

 es potencial de Polanyi y es igual a RT ln (1+1/C e), T es temperatura y R es constante de gas general; B está relacionada con la energía libre media de adsorción por mol del adsorbente cuando se transfiere desde una distancia infinita en la solución a la superficie del sólido. qe yCe son como

se ha descrito previamente; Se obtendría una relación lineal en un gráfico de lnqe versus  2. Los datos evaluados proporcionan una buena correlación a todas las temperaturas investigadas (Tabla 3). Magnitud de la energía de adsorción hasta 308 Kis 7,62-7,96 kJ mol-1 sugiriendo que el proceso de sorción puede ser físico cuando a temperaturas superiores a 308 el valor de E es >8 (Tabla 2) atribuido a la naturaleza química de la adsorción [12] . Isoterma de Flory-Huggins se elige para dar cuenta de la cobertura de la superficie [32]. La isoterma FH tiene la forma lineal:

Donde θ = 1-Ce / Ci. La Tabla 3 muestra las constantes de Flory-Huggins (FH) calculadas a diferentes temperaturas. En general se puede argumentar que el ajuste entre los datos de adsorción experimental y el modelo isotérmico es sólo matematicamente significativo y no proporciona ninguna evidencia del mecanismo de adsorción real, sin embargo, algunos parámetros (por ejemplo, capacidad de adsorción de Langmuir) son importantes para diseñar un sistema de adsorción. Además, los parámetros termodinámicos como la energía libre de Gibbs (ΔG) también pueden deducirse de la isoterma Langmuir y Flory-Huggins [38]. La siguiente ecuación puede usarse para calcular la ΔG.

Donde K corresponde a; B y KFH en la ecuación de Langmuir y Flory-Huggin, respectivamente. Los valores de energía libre de Gibbs calculados se enumeran en la Tabla 4. Los valores negativos de ΔG indican que la adsorción de arsénico en la cáscara de naranja fue espontánea, en condiciones experimentales. Los valores de DG obtenidos de ambas isotermas (Langmuir y FH) son comparables a temperaturas más bajas (hasta 303 K) cuando los valores obtenidos por la isoterma de Flory-Huggins son más negativos que los obtenidos de la isoterma de Langmuir. Además, se puede obtener el cambio estándar de entalpía ( ΔH) y el cambio de entropía estándar (ΔS) en el proceso mediante la ecuación [39].

Se encontró que las gráficas de ΔG frente a T eran lineales para las tres isotermas (Tabla 4) y los valores de ΔS y ΔH se determinaron a partir de la pendiente e intercepción de las parcelas. Como se muestra en la Tabla 4, los valores positivos de entalpía indican que el proceso de adsorción es endotérmico. Ting et.al. [38] han informado el fenómeno similar para la biosorción de Cd (II) y Cu (II) la biomasa injertada. El valor negativo de ΔS muestra la asociación, fijación o inmovilización de moléculas de soluto en la superficie del sorbente. Cobertura de la superficie  La ecuación de tipo Langmuir relacionada con la cobertura de la

superficie se utilizó para estudiar el comportamiento de cobertura superficial del adsorbente

Donde K es el coeficiente de adsorción, C i las concentraciones iniciales y θ, la cobertura superficial. La fracción de superficie de la cáscara de naranja cubierta por As (V) se estudió trazando los valores de cobertura superficial (θ) frente a la concentración de As (V). Los datos presentados en la Fig. 7 muestran un aumento de la concentración inicial de metal, aumenta la cobertura superficial hasta que la superficie está casi completamente cubierta con una capa monomolecular. La cobertura superficial cesa significativamente con la concentración de As (V) en niveles más altos y la velocidad de reacción se independiza de la concentración de As (V). Se han reportado tendencias similares para la biosorción de la biomasa de lluvia dorada de Ni (II) [40]. Efecto de los electrolitos de la matriz Como adsorción de cáscara de naranja se ha desarrollado para la remediación de arsénico de los sistemas de agua real. Es importante estudiar el efecto de otros electrolitos comunes presentes en el sistema de agua real en la eficiencia de eliminación. Durante el experimento, se mantuvieron condiciones óptimas (pH 7, rpm 150, tiempo 2 h, cantidad de adsorbente 0,1 g, volumen 15 ml y temperatura 45°C). Se examinó el efecto de algunos electrolitos comunes en las relaciones 1:10 y 1: 100 sobre la eficacia de eliminación de As (V) por la cáscara de naranja. Los resultados se dan en un histograma mostrado en la figura 8. Como se desprende de la figura 8, la adición de iones comunes a la solución que contiene As (V) no tiene un efecto muy adverso sobre el porcentaje de recuperación de As (V) por la cáscara de naranja Mostrando la aplicabilidad práctica de la cáscara de naranja para la remoción de As (V). Se ha observado un aumento de la eficacia de eliminación (hasta un 5%) mediante la adición de Fe (II) y sales de carbonato.

Aplicaciones del método El adsorbente propuesto se aplicó para la eliminación de As (V) de agua potable contaminada con arsénico. La Tabla 5 muestra la eliminación de arsénico de agua contaminada. En la mayoría de los casos, la cáscara de naranja es eficaz para el tratamiento de agua contaminada con la concentración residual hasta el límite seguro de la OMS. Conclusiones Se puede concluir que la cáscara de naranja se puede utilizar eficazmente para el tratamiento de agua contaminada con arsénico. El adsorbente es efectivo incluso a concentraciones muy bajas de

arsénico y en presencia de iones concomitantes. Los modelos de isoterma cinética y de adsorción sugieren los múltiples tipos de sitios de adsorción y el mecanismo complejo de adsorción. Para poder realizar su potencial como adsorbente comercial tanto para filtros industriales como domésticos, debe evaluarse la captación de arsénico en condiciones continuas. Actualmente se está llevando a cabo una investigación de este tipo