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https://doi.org/10.47460/minerva.v5i15.170
Remoción de cromo y cobre en muestras de
aguas sintéticas utilizando cáscaras de
maracuyá
Recibido (05/05/2024), Aceptado (02/09/2024)
Yandry Adrián Santamaría Zambrano
https://orcid.org/0009-0008-5902-0029
ysantamaria7286@utm.edu.ec
Universidad Técnica de Manabí
Portoviejo-Ecuador
Resumen: En este trabajo se usó la cáscara de maracuyá modificada, como biomasa para la remoción de
cromo y cobre presente en las aguas. Se consideraron como factores experimentales el pH, el tiempo de
contacto y la granulometría. Como constantes se consideraron la velocidad de agitación, la dosificación y la
temperatura. Los resultados mostraron la disminución del cromo en un 69 % usando una composición con
pH 4, 90 min y 300 µm. Mientras que para el cobre se logró remover un 74,4 % a pH 4, con 120 min y 300
µm, partiendo de concentraciones iniciales para ambos metales de 30 ppm. Los resultados mostraron que la
cáscara de maracuyá es un potencial como agente de remoción efectivo para el cromo y el cobre en aguas
sintéticas. Esto respalda su posible aplicación en la purificación de aguas contaminadas por metales, lo que
podría contribuir a la protección del medio ambiente.
Palabras clave: remoción, metales pesados, cáscara de maracuyá, cromo, cobre.
Abstract.- In this work, modified passion fruit husk was used as biomass for the removal of chromium and
copper present in the waters. PH, contact time, and particle size were considered experimental factors.
Stirring speed, dosage, and temperature were considered constants. The results showed a 69% decrease in
chromium using a pH 4, 90 min, and 300 μm composition. For copper, 74.4% was removed at pH 4, with
120 min and 300 μm, based on initial concentrations of 30 ppm for both metals. The results showed that
passion fruit peel is a potential effective removal agent for chromium and copper in synthetic waters. This
supports its possible application in the purification of metal-contaminated water, which could contribute to
environmental protection.
Keywords: removal, heavy metals, passion fruit shell, chromium, copper.
Removal of chromium and copper from synthetic water samples using passion
fruit peels
Santamaría Y. et al. Remoción de cromo y cobre en muestras de aguas sintéticas utilizando cáscaras de maracuyá
Víctor Andrés Segovia Quiñonez
https://orcid.org/0009-0003-9136-0166
vsegovia6054@utm.edu.ec
Universidad Técnica de Manabí
Portoviejo-Ecuador
Virginia Annabelt Sánchez Mendoza
https://orcid.org/0000-0001-6366-9084
virginia.sanchez@utm.edu.ec
Universidad Técnica de Manabí
Portoviejo-Ecuador
ISSN-E: 2697-3650
Minerva Journal
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Artículo de investigación
Segundo Alcides García Muentes
https://orcid.org/0000-0002-8152-3406
segundo.garcia@utm.edu.ec
Universidad Técnica de Manabí
Portoviejo-Ecuador
Ariana Milena García Bowen
https://orcid.org/0000-0001-6893-0843
arianag331@gmail.com
Universidad Técnica de Manabí
Portoviejo-Ecuador
Autor de correspondencia: ysantamaria7286@utm.edu.ec
I. INTRODUCCIÓN
En la actualidad la contaminación del ambiente es considerada como uno de los problemas más
preocupantes para los seres vivos, pues el acelerado ritmo en la pérdida de suelos aptos para el cultivo y
contaminación de los cuerpos de aguas han sido provocados principalmente por el mal manejo de los
residuos sólidos [1]. Otro factor contaminante frecuente en los efluentes y suelos, es la presencia de metales
pesados como lo son el mercurio (Hg), el cadmio (Cd), el cromo (Cr), el arsénico (As), el plomo (Pb) y el níquel
(Ni), que ocasionan altos grados de contaminación y dificultan su tratamiento [3]. Estos metales engloban
uno de los grupos más peligrosos, ya que se caracterizan por su baja biodegradabilidad, alta toxicidad a
bajas concentraciones y su capacidad de acumulación dentro de los organismos.
El cobre es un metal ampliamente utilizado; existiendo muchas fuentes potenciales de contaminación, las
cuales van desde la minería y fundición hasta la industria de agroquímicos. Pese a que el cobre es un
nutriente esencial en pequeñas cantidades, es tóxico en dosis altas (>5 mg/l) pudiendo provocar irritación
estomacal e intestinal, daños hepáticos, renales y anemia[4]. Con respecto al cromo, este en estado
trivalente es esencial para los seres humanos, promoviendo la acción de la insulina [5].Mientras que sus
derivados hexavalentes (cromatos y dicromatos), en altas concentraciones producen disminución en la
incorporación de calcio, potasio, hierro, manganeso y fósforo [6]. Ante las problemáticas, algunas
investigaciones proponen la remoción de metales pesados utilizando residuos de origen orgánico, como una
alternativa prometedora para el tratamiento de aguas industriales, ya que logran remover grandes
porcentajes de iones metálicos, usando las capacidades lignocelulósicas de la biomasa. Algunos autores [7],
sugieren el uso de la cascara de maracuyá como una alternativa para la remoción de metales pesados, dado
que el procesamiento agroindustrial de esta fruta genera gran cantidad de residuos, de la cual se destina
una mínima cantidad para la elaboración de abonos y lo demás es enviado a rellenos sanitarios [8].
Generalmente las aguas provenientes de las industrias pueden ser tratadas eficazmente por métodos
químicos convencionales, tratamientos biológicos y/o procesos de adsorción[9]. Sin embargo, en ocasiones
dichos procedimientos resultan inadecuados, permitiendo que se excedan los valores límites de descargas a
cuerpos de agua dulce establecidos en la Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes [10]. En
estos casos, se recurre al uso de los llamados procesos de oxidación avanzada (POA), mismos que pueden
aplicarse a la remediación y detoxificación de dichos cuerpos de aguas. Estos métodos pueden realizarse
solos o combinados con procesos convencionales [9].
II. DESARROLLO
Existen numerosas investigaciones sobre el uso de POA para el tratamiento de aguas residuales. En donde,
las relacionadas con el proceso de oxidación tipo Fenton llaman la atención; según [11], por su efectividad
para la descontaminación de aguas residuales procedentes de varias industrias. El proceso Fenton consiste
en la adición de sales de hierro ( ) en presencia de peróxido de hidrógeno (), en medio ácido, dando como
resultado la formación de radicales °OH como se muestra en la ecuación (1), siendo una de las técnicas más
populares debido a su fuerte potencial de oxidación y su alta eficiencia en la degradación de una amplia
gama de contaminantes a concentraciones elevadas [12], [13].
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La reacción de Fenton según la literatura científica es utilizada, en la degradación de materia orgánica,
remoción de contaminantes inorgánicos y mejora de procesos biológicos, como: el tratamiento de aguas
residuales con polifenoles [14], degradación de oxitetraciclina [15], tratamiento de lixiviados de rellenos
sanitarios [16], eliminación de trazas de metales [17], adsorción de 2-nitrofenol en biomasa de piña [18];
considerando sus propiedades oxidantes la reacción de Fenton también puede ser aplicada en la remoción
de metales con material de origen orgánico, como lo son los desechos agroindustriales mediante el
enriquecimiento del material lignocelulósico (cáscara); aumentando así la capacidad de remoción [19], [20].
Por lo tanto, combinando la capacidad adsorbente de los residuos orgánicos y el proceso Fenton se podría
promover resultados mucho más favorables que las técnicas aisladas.
III. METODOLOGÍA
El estudio se desarrolló bajo un enfoque cualitativo y descriptivo, lo que permitió comprender los diversos
feEl desarrollo experimental de este trabajo inició con la obtención y tratamiento de la cáscara de maracuyá
(figura 1) y la preparación de las muestras de aguas sintéticas que contienen los iones metálicos de cromo y
cobre.
Fig 1. Proceso de preparación de la cáscara de maracuyá modificada con reactivo
Fenton para la retención de Cr (VI) y Cu (II).
Fuente: Elaboración propia.
A. Preparación de biomasa
Como materia prima se utilizó el fruto de maracuyá, recolectada en el mejor estado posible para
posteriormente ser sometida a los siguientes tratamientos fisicoquímicos:
Despulpado y cortado: el pretratamiento de la cáscara comienza eliminando el endocarpio (pulpa) y
semillas de la fruta, para luego comenzar el proceso de cortado del mesocarpio (cáscara), en trozos de
alrededor de 1cm x 1cm.
Lavado: el lavado se realizó en 3 ciclos con agua destilada para eliminar las trazas de pulpa, azúcares
reductores y suciedad que puedan intervenir en el proceso de remoción de los metales.
Secado: para este proceso se ingresó la cáscara de maracuyá a una estufa de secado (Thermo
Scientific™) durante un periodo de 24 horas a una temperatura de 60°C.
Santamaría Y. et al. Remoción de cromo y cobre en muestras de aguas sintéticas utilizando cáscaras de maracuyá
Molienda y Tamizado: a continuación, el tamaño de la cáscara de maracuyá es reducido, mediante un
molino pulverizador (High-Speed Multi-function Comminutor 1000A), durante 2 min; la clasificación, se
llevó a cabo con tamices, obteniendo granulometrías de 300 y 600 µm [4].
Modificación con Fenton: se colocó sobre una plancha (Thermo Scientific™), un beaker con 1000 ml de
agua destilada, hasta alcanzar los 60°C, se añadieron 0,5 g de FeSO₄∙7H₂O, 5 ml H₂SO₄, 2,6 ml de H₂O₂ y
se llevó a una agitación de 260 rpm por 5 min. Concurrido este tiempo, se añadieron 50 g de cáscara de
maracuyá y se mantuvo en la plancha de agitación por 1 h bajo las mismas condiciones.
Ajuste de pH: finalizado el tiempo de modificación de la cáscara de maracuyá, se llevó a ciclos de filtrados
y lavados constantes con agua destilada hasta obtener pH 3, 4 y 5.
Secado: la biomasa es llevada nuevamente a la estufa durante 24 horas, a temperatura de 60 °C.
Almacenamiento: transcurrido el tiempo de secado, la cáscara de maracuyá modificada con Fenton es
finalmente colocada en envases herméticos rotulados respectivamente [21].
B. Caracterización de la biomasa
Se procedió a caracterizar la biomasa, antes y después de la modificación con el reactivo Fenton,
determinando los grupos funcionales presentes, encargados de la retención y/o remoción de los iones de Cr
(VI) y Cu (II), mediante un análisis FTIR (Espectroscopía de Infrarrojo con transformada de Fourier). Además,
se determinó el porcentaje de cenizas y humedad con ayuda de una mufla (Thermolyne - FB1410M - Thermo
Scientific™) y termobalanza (BOECO Germany BMA I50).
C. Preparación de soluciones madres y curvas de calibración.
Se prepararon soluciones madres de Cr (VI) y Cu (II) a 1000 ppm cada una, usando como reactivos base el
cromato de potasio (K2CrO4) y sulfato de cobre (CuSO4∙5 H2O). Las curvas de calibración se realizaron por
dilución de las soluciones madres a las concentraciones deseadas y específicas para cada metal descrito en
la Tabla 1. En el caso del cromo la curva de calibración se elaboró en un rango de0 – 3 mg/l-1, bajo el
método colorimétrico de la difenilcarbazida descrito por APHA [22]. Mientras que, para el cobre, se trabajó
en un rango de concentración de 0 – 5 mg/l-1 con el método del bicinconinato aprobado por United States
Environmental Protection Agency [23].
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Tabla 1. Condiciones analíticas y coeficientes de correlación de las curvas de calibración (UV/VIS).
Adicional a esto se utilizaron checkers de la marca HANNA: HI749 Checker®HC (Chromium VI HR-HANNA)
para el cromo, y en el caso del cobre HI702 Checker®HC (Copper HR-HANNA), como pruebas rápidas, para
verificar que las concentraciones de las diluciones realizadas para los estándares de las curvas de calibración
sean las correctas.
D. Ensayos de remoción
Las muestras se prepararon por dilución a una concentración de 30 ppm para cada metal, partiendo de las
soluciones madres de K2CrO4 y CuSO4∙5 H2O (1000 ppm). Los experimentos de remoción se realizaron bajo
las condiciones de operación que se muestran en la Tabla 2. Para ello se pesaron 10g de CMF, a 300 y 600
µm, de los pH 3, 4 y 5 y se colocaron en contacto con 1000 ml de la solución (muestras de agua sintética),
este procedimiento se realizó a tiempos de 30, 60, 90 y 120 min para cada metal, cada experimentación se
realizó por triplicado.
Fuente: Elaboración propia.
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Tabla 2. Condiciones experimentales para pruebas de remoción.
Para los análisis de la concentración final de los metales en el espectrofotómetro, se realizaron diluciones,
tomando 2,5 ml de las muestras tras el proceso de remoción, enrasando con agua destilada hasta 25 ml; con
el propósito de obtener lecturas que se encuentren en rango de concentración de las curvas realizadas y
añadiendo el reactivo color para cada metal, según los métodos colorimétricos de la difenilcarbazida y del
bicinconinato citados anteriormente; realizando las lecturas en el espectrofotómetro UV-Visible a longitudes
de onda de 540 y 560 nm para el Cromo (VI) y Cobre (II) respectivamente.
Fuente: Elaboración propia.
IV. RESULTADOS
A. Caracterización del bioadsorbente.
En la tabla 3 se muestran los resultados obtenidos para el porcentaje de humedad y cenizas realizados a la
biomasa, se obtuvo un porcentaje de cenizas bajo (8,71%), el cual resulta efectivo en la remoción debido a
que altas cantidades de impurezas interfieren en el proceso de remoción, mientras que el porcentaje de
humedad es de 9,83%.
Tabla 3. Caracterización del bioadsorbente.
Fuente: Elaboración propia.
Como se observa en la Tabla 3, los resultados obtenidos en la determinación de humedad y cenizas son
favorables y similares a los resultados presentados por otros autores, garantizando una correcta calidad y
vida útil del bioadsorbente evitando la proliferación de bacterias y/o rápida degradación. Para la
determinación de los grupos funcionales involucrados en la remoción, se utilizó la técnica de espectroscopía
de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR). En la Figura 2 se muestran los resultados.
Santamaría Y. et al. Remoción de cromo y cobre en muestras de aguas sintéticas utilizando cáscaras de maracuyá
Mientras que en la Figura 3 se observan los porcentajes para 300 µm. Se presenta una relación entre el
tiempo en minutos y el porcentaje de remoción de cromo, comparando tres diferentes niveles de pH: 3, 4 y
5. En el eje horizontal se muestra el tiempo transcurrido desde el inicio del proceso hasta los 120 minutos,
mientras que en el eje vertical se representa el porcentaje de cromo removido, que va de 0% a 80%. Durante
los primeros 30 minutos, todas las curvas –representando pH 3, pH 4 y pH 5– exhiben un aumento rápido en
el porcentaje de remoción de cromo. Alrededor del minuto 30, todas las curvas alcanzan aproximadamente
un 50% de remoción de cromo, indicando que la fase inicial del proceso es muy efectiva en la eliminación del
contaminante. A partir de los 30 minutos, las curvas empiezan a estabilizarse, aunque no de manera
idéntica. Para el pH 3 y pH 5, la remoción de cromo parece estabilizarse justo por debajo del 60%. En
contraste, para el pH 4, la curva sigue incrementándose lentamente hasta estabilizarse cerca del 70%. Este
comportamiento sugiere que, aunque el aumento rápido inicial es común a todos los niveles de pH, la
eficacia sostenida del proceso varía según el pH.
Comparando los tres niveles de pH, es evidente que el pH 4 es el más efectivo para la remoción de cromo a
lo largo del período estudiado, alcanzando un porcentaje de remoción de aproximadamente el 70% al final
de los 120 minutos. En cambio, tanto el pH 3 como el pH 5 muestran un comportamiento similar, con una
remoción que se estabiliza en torno al 60%.
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Fig 2. Porcentaje de remoción de cromo para diferentes valores de pH y 600 µm.
Fuente: Elaboración propia.
Fig 3. Porcentaje de remoción de cromo para diferentes valores de pH y 300 µm.
Fuente: Elaboración propia.
Santamaría Y. et al. Remoción de cromo y cobre en muestras de aguas sintéticas utilizando cáscaras de maracuyá
En la figura 2 se aprecia el espectro de la cáscara de maracuyá obtenido mediante FTIR, donde se
evidencian varios picos que están comprendidos entre 4000 y 1500 cm-1, rango que corresponde al de los
grupos funcionales [28], identificando un pico pronunciado a 3323 cm-1, que indica la presencia de grupos
hidroxilos libres (-OH), los cuales están presentes en la superficie de la hemicelulosa, celulosa, lignina y
pectina [29]. Entre los 3000 y 2800 cm-1, aparecen bandas ligadas al enlace de estiramiento (C-H), por lo
cual se interpreta que el pico de 2925 cm-1, está asociado a la presencia de grupos metilo presentes en la
mayoría de los compuestos orgánicos [30]. Los picos de 1597 y 1733 cm-1, pueden estar asociados a
uniones dobles como (C=C, C=N, C=O) que están presentes en los grupos carboxilo (COOH) y acetilo
(COOCH3) de la lignina, hemicelulosa y pectina [31]. Y los picos de entre 500 y 1500, son resultado de varios
tipos de vibraciones de enlace, a este rango se le conoce como “huella digital” de carbohidratos, como se
puede evidenciar en la figura 4.
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En la figura 4 se observa que los diferentes espectros tienen la aparición de picos en los mismos números
de onda, pero con diferente intensidad relativa. Interpretando que el espectro de la cáscara de maracuyá es
semejante a los de la cáscara de maracuyá modificada. La variación de la intensidad de algunos picos de la
cáscara de maracuyá modificada se debe a la modificación de la estructura de la cáscara de maracuyá
original mediante la reacción de fenton y su posterior remoción de iones metálicos.
. B. Efecto del tiempo de contacto
El efecto del tiempo de contacto sobre el porcentaje de remoción de los iones metálicos a partir de la
cáscara de maracuyá modificada se evaluó en un periodo de 30 a 120 minutos y los resultados son
mostrados en la figura 5.
Fig 4. Espectro de infrarrojo con la identificación según el número de onda.
Fuente: [28].
Santamaría Y. et al. Remoción de cromo y cobre en muestras de aguas sintéticas utilizando cáscaras de maracuyá
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Fig 5. Efecto del tiempo de contacto en la remoción de cromo (a) con 300 µm; (b) con 600 µm.
Fuente: Elaboración propia.
En la fig. 5a se observa que, al inicio del proceso, en el minuto 0, el porcentaje de remoción de cromo es del
0% para todos los niveles de pH, lo cual es esperado ya que el proceso no ha comenzado. Durante los
primeros 30 minutos, las curvas para los tres niveles de pH muestran un incremento rápido en el porcentaje
de remoción, alcanzando entre un 50% y 60% de remoción. Esto indica que la mayor parte de la remoción
de cromo ocurre en la fase inicial del proceso. A partir de los 30 minutos, las curvas comienzan a
diferenciarse. Para el pH 3 (línea azul), la remoción de cromo se estabiliza alrededor del 60%. La curva
correspondiente al pH 4 (línea naranja) continúa aumentando de manera más sostenida, alcanzando un
porcentaje de remoción cercano al 75% al final del período de 120 minutos, lo que la posiciona como la
condición más efectiva en este estudio. Por otro lado, la curva del pH 5 (línea gris) se comporta de manera
intermedia, estabilizándose cerca del 70%.
En la fig.5b se observa que, a partir de los 30 minutos, las curvas comienzan a estabilizarse, pero muestran
diferencias notables. La curva correspondiente al pH 5 (línea gris) alcanza el mayor porcentaje de remoción,
estabilizándose alrededor del 60% a los 60 minutos y continuando con un leve incremento hasta llegar cerca
del 65% a los 120 minutos. Esta curva muestra la mayor eficacia de remoción de cromo entre los tres niveles
de pH analizados. La curva del pH 4 (línea naranja) también muestra un aumento inicial rápido, alcanzando
cerca del 40% a los 30 minutos, pero luego su incremento es más gradual, estabilizándose alrededor del
50% al final del período de 120 minutos.
C .Efecto del pH
El efecto del pH se evaluó a valores de 3, 4 y 5, bajo las siguientes condiciones: concentración inicial de las
muestras 30 ppm para cada metal, dosificación de 10 g/L de CMF, temperatura ambiente, 260 rpm y tiempos
controlados de 90 min en el caso del Cr(VI) y 120 min para Cu(II). Se observó que el porcentaje de remoción
de Cr VI y Cu II a las diferentes concentraciones de pH, se logra evidenciar que el mayor porcentaje de
remoción para ambos metales ocurre a un pH de 4. Se observó además que, el pH 5 proporciona las
mejores condiciones para la remoción de cromo con partículas de 300 µm, logrando el mayor porcentaje de
remoción al final del período de 120 minutos. Los pH 3 y 4, aunque efectivos, muestran una eficiencia
ligeramente menor y estabilizándose en niveles similares al final del experimento. Este hallazgo subraya la
importancia de ajustar y optimizar el pH en procesos de tratamiento de agua para maximizar la eficiencia de
remoción de contaminantes. Además, se observa que la mayor parte de la remoción ocurre en la fase inicial
del proceso, destacando la rápida interacción entre el cromo y el medio de remoción en los primeros
minutos.
Santamaría Y. et al. Remoción de cromo y cobre en muestras de aguas sintéticas utilizando cáscaras de maracuyá
D. Efecto de la granulometría
Del mismo modo en la Figura 3, los resultados experimentales indican que el tamaño de la biomasa casi no
influye en la capacidad de remoción en el caso del Cr VI, ya que presentan valores muy cercanos; por el
contrario, para el Cu II se encuentra que el tamaño de 300 µm, es el que presenta mayor porcentaje de
remoción en comparación a la granulometría de 600 µm. De este modo se establece que, a un menor
tamaño, se puede dar un aumento en el área superficial; sin embargo, es recomendable realizar estudios de
caracterización de poros para cada biomasa en específico. De acuerdo con la literatura, el aumento de
microporos aumenta el número de sitios accesibles, pero no puede ser relacionado con el tamaño de
partícula [40], [41]. Entonces la influencia del tamaño de la biomasa en el proceso de remoción parece ser
función tanto del tipo de biomasa, como del ion metálico que se desea remover.
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Tabla 4. Análisis de Varianza para porcentaje de remoción de Cr Vl - Suma de Cuadrados Tipo III.
Todas las razones-F se basan en el cuadrado medio del error residual
Fuente: Elaboración propia
La tabla 4. ANOVA descompone la variabilidad de porcentaje de remoción del Cr Vl en contribuciones
debidas a varios factores. Puesto que se ha escogido la suma de cuadrados Tipo III (por omisión), la
contribución de cada factor se mide eliminando los efectos de los demás factores.Los valores-P prueban la
significancia estadística de cada uno de los factores. Puesto que 3 valores-P son menores que 0,05, estos
factores tienen un efecto estadísticamente significativo sobre el porcentaje de remoción de CR Vl con un
95,0% de nivel de confianza. Por otra parte, la hipótesis nula (H0) afirma que no hay diferencias significativas
en la remoción de Cr Vl entre las diferentes condiciones de granulometría, pH y Tiempo. Los resultados del
análisis de ANOVA indican que el factor de pH (B: Ph) y el factor de Tiempo (C: Tiempo) tienen valores-P
menores que 0,05, lo que sugiere que tienen un efecto estadísticamente significativo en la remoción de CR
Vl. Por lo tanto, rechazamos la hipótesis nula para estos factores. Además, el análisis ANOVA para el Cr III,
analiza la varianza en la remoción de cromo bajo diferentes condiciones experimentales, incluyendo
granulometría, pH y tiempo. En esta tabla, se pueden observar los efectos principales y las interacciones
entre estos factores, reflejados en la suma de cuadrados, los grados de libertad, el cuadrado medio, la
razón-F y el valor-P para cada caso. Empezando por la granulometría, se observa que tiene un impacto
significativo en la remoción de cromo. Esto se evidencia por un valor-P de 0,0041, que es mucho menor que
el umbral común de significancia de 0,05, y una alta razón-F de 242,49. Estos resultados sugieren que la
granulometría influye fuertemente en la eficiencia de remoción de cromo, siendo un factor crítico para
considerar en el proceso. Por otro lado, el pH muestra un valor-P de 0,0548, que es ligeramente superior al
umbral de significancia. Aunque no es concluyentemente significativo, la razón-F de 17,26 indica que el pH
podría tener un impacto considerable en la remoción de cromo, aunque este análisis específico no
proporciona una prueba definitiva. El tiempo también demuestra ser un factor significativo, con un valor-P de
0,0209 y una razón-F de 46,29. Estos resultados resaltan la importancia del tiempo en el proceso de
remoción de cromo, indicando que la duración del tratamiento es un aspecto clave para lograr una alta
eficiencia.
Santamaría Y. et al. Remoción de cromo y cobre en muestras de aguas sintéticas utilizando cáscaras de maracuyá
Al analizar las interacciones, la interacción entre granulometría y pH muestra un valor-P de 0,0098 y una
alta razón-F de 100,82, lo que sugiere una interacción significativa. Esto implica que la combinación de estos
dos factores tiene un efecto notable en la remoción de cromo, posiblemente indicando que ciertos tamaños
de partícula funcionan mejor con niveles específicos de pH. La interacción entre granulometría y tiempo no
resulta significativa, con un valor-P de 0,3500 y una baja razón-F de 1,46, lo que sugiere que estos dos
factores no interactúan de manera significativa para influir en la remoción de cromo.
E. Rendimiento de adsorción. Efecto de la dosis de adsorbente
Se calculó la cantidad de adsorbato removido por gramo de adsorbente (mg/g), q(mg/g) q=V(Co-C)/m (2)
donde V corresponde al volumen de la solución (L), Co y C son las concentraciones finales e iniciales de los
iones metálicos presentes en el agua (mg/L) y m es la dosis del material adsorbente (g). Se realizó la
comparación para las mejores condiciones obtenidas para cada metal y los resultados se muestran en la
Figura 6.
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Fig 6. Cantidad de Cromo VI y Cu II (mg) removido por gramo de biomasa (cáscara de maracuyá fortificada).
Fuente: Elaboración propia.
En la figura 6 se observa la cantidad de iones metálicos en mg que es removida por cada gramo de cáscara
de maracuyá fortificada a los diferentes tiempos de contacto, donde se evidencia que a 90 min se logró
remover un máximo de 2,07 mg de Cr VI, y a 120 min se removió 2,23 mg de Cu II, por gramo de cáscara de
maracuyá fortificada respectivamente. Estos resultados indican la existencia de una buena afinidad entre los
iones metálicos y la biomasa (cáscara de maracuyá fortificada) que contiene diversos polímeros,
principalmente la pectina y lignina, donde se encuentran grupos carboxilo (COOH), carbonilo (CO) e hidroxilo
(OH).
F. Influencia del tratamiento tipo Fenton
Algunos autores mencionan que el proceso tipo fenton puede aumentar de manera significativa la
capacidad de remoción de iones metálicos, debido a que se da un incremento de los sitios disponibles aptos
para la adsorción de los iones metálicos [17], [19]. Por ello se realizó una comparación de las capacidades de
remoción entre la cáscara de maracuyá fortificada y la original sin modificaciones. También se varió la
concentración inicial de la solución contaminada con los iones metálicos, debido a que el incremento o
disminución de la concentración de la solución puede incrementar o disminuir el porcentaje de remoción.
Santamaría Y. et al. Remoción de cromo y cobre en muestras de aguas sintéticas utilizando cáscaras de maracuyá
Los resultados del porcentaje de remoción de cromo y cobre a partir de soluciones iniciales de diferentes
concentraciones (30, 20, 10 y 5 ppm) utilizando cáscara de maracuyá fortificada y cáscara de maracuyá
original. Para el cromo, la remoción es significativamente mayor cuando se utiliza cáscara de maracuyá
fortificada en comparación con la original, con diferencias que varían de 16,9% a 11,0% dependiendo de la
concentración inicial. Por ejemplo, para una concentración inicial de 30 ppm de cromo, la remoción con la
cáscara fortificada es del 69,0%, mientras que con la cáscara original es del 52,1%, mostrando una diferencia
de 16,9%. A medida que disminuye la concentración inicial de cromo, la diferencia en la remoción entre las
dos condiciones se reduce, aunque la cáscara fortificada sigue siendo más efectiva. En el caso del cobre,
también se observa una mayor eficiencia de remoción con la cáscara de maracuyá fortificada en
comparación con la original. La remoción con la cáscara fortificada varía entre 74,4% y 91,2%, mientras que
con la cáscara original varía entre 62,9% y 79,2%. Las diferencias en la remoción entre las dos condiciones
oscilan entre 11,5% y 14,2%, siendo más pronunciadas en concentraciones iniciales más bajas. Por ejemplo,
para una concentración inicial de 5 ppm de cobre, la remoción con la cáscara fortificada es del 91,2%, frente
al 79,2% con la cáscara original, resultando en una diferencia de 12,0%. En resumen, la cáscara de maracuyá
fortificada demuestra una mayor eficacia en la remoción de ambos metales, cromo y cobre, en comparación
con la cáscara de maracuyá original, destacando su potencial como un material mejorado para la
descontaminación de soluciones acuosas. Se observó, además, en el estudio de ANOVA, que se descompone
la varianza de los datos en dos componentes: un componente entre grupos y un componente dentro-de-
grupos. La razón-F, que en este caso es igual a 7,76478, es el cociente entre el estimado entre grupos y el
estimado dentro-de-grupos. Puesto que el valor-P de la prueba-F es menor que 0,05, existe una diferencia
estadísticamente significativa entre las medias de las 2 variables con un nivel del 5% de significación. Dado
que el valor-P de la prueba-F es menor que 0,05 (0,0146 en este caso), se rechaza la hipótesis nula. Esto
indica que existe una diferencia estadísticamente significativa entre las medias de las dos variables con un
nivel de significancia del 5%. Utilizando una dosificación de 10 g/L y las mejores condiciones establecidas
previamente, se obtuvieron diferencias significativas en los porcentajes de remoción de cáscara de maracuyá
fortificada con los obtenidos utilizando la cáscara original, se puede observar un incremento en la capacidad
de remoción de la versión modificada. Además, los intervalos de confianza nos indican que podemos estar
razonablemente seguros de que las verdaderas medias de los porcentajes de remoción se encuentran
dentro de los intervalos especificados. Estos valores son similares a los obtenidos por Kupeta et al [18],
donde también se evidencian diferencias significativas en sus resultados al momento de comparar las
capacidades de adsorción de la biomasa cruda con la modificada, demostrando la efectividad del proceso
fenton. Un análisis comparativo del porcentaje de remoción de cromo en dos condiciones experimentales
diferentes permitió el siguiente análisis: Para ambas condiciones (CM (Condición de Muestra) y CMF
(Condición de Muestra Final)), se reportan la media del porcentaje de remoción, el error estándar agrupado,
y los límites inferior y superior del intervalo de confianza al 95%. En el caso de la condición CM, la media del
porcentaje de remoción es del 69,6% con un error estándar de 3,47015%. Los límites inferior y superior del
intervalo de confianza son 64,3372% y 74,8628%, respectivamente. Para la condición CMF, la media del
porcentaje de remoción es mayor, con un 83,275% y el mismo error estándar de 3,47015%, mientras que los
límites del intervalo de confianza son 78,0122% y 88,5378%. Comparando ambas condiciones, se observa
que la condición CMF presenta un porcentaje de remoción significativamente más alto que la condición CM,
con una diferencia de aproximadamente 13,675 puntos porcentuales en la media. Esto indica que las
modificaciones o tratamientos aplicados en la condición CMF son más efectivos para la remoción de cromo.
Los intervalos de confianza no se solapan, lo que refuerza la significancia de la diferencia entre ambas
condiciones. En general, la condición CMF demuestra una mayor eficacia en la remoción de cromo,
sugiriendo que las estrategias implementadas en esta condición podrían ser más adecuadas para optimizar
los procesos de tratamiento de agua contaminada con cromo.
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CONCLUSIONES
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Los resultados de remoción obtenidos utilizando la cáscara de maracuyá fortificada demostraron una
reducción significativa de la concentración inicial de cromo y cobre disueltos en las muestras de aguas
sintéticas, obteniendo mejores resultados en comparación a cuando se utiliza la cáscara de maracuyá,
obteniendo valores óptimos con pH 4, 260 rpm de agitación, 300 μm de tamaño de partícula y una
dosificación de 10 g/L para ambos metales, con variaciones en el tiempo de contacto entre la cáscara de
maracuyá fortificada y los iones metálicos en solución, 90 minutos para el cromo y 120 minutos para el
cobre, logrando remover un 69%; 80,8%; 90,4% y 94,4% de los iones de cromo, mientras que para el cobre
se logró remover 74,4%; 79,5%; 86,5%; 91,2 % a concentraciones de 30, 20, 10 y 5 ppm respectivamente.
Se pudo observar que la mayor parte de la remoción de cromo ocurre en los primeros 30 minutos, lo que
sugiere que el proceso es inicialmente muy rápido, probablemente debido a una alta disponibilidad de sitios
activos para la adsorción o reacción del cromo. Segundo, el pH tiene una influencia significativa en la
eficiencia del proceso de remoción. Mientras que el pH 4 demuestra ser el más efectivo, proporcionando las
mejores condiciones para la remoción de cromo en esta configuración experimental, los pH 3 y 5 resultan
menos efectivos, alcanzando porcentajes de remoción finales menores. Este análisis subraya la importancia
de optimizar el pH para maximizar la eficiencia en procesos de remoción de contaminantes como el cromo.
Ajustar el pH a niveles óptimos puede mejorar significativamente la efectividad del proceso, contribuyendo a
soluciones más eficientes y sostenibles en el tratamiento de aguas contaminadas.
También se observó que en el análisis del cromo el pH tiene un impacto significativo en la eficiencia de
remoción de cromo. El pH 4 se destaca como el más efectivo, logrando la mayor remoción de cromo
después de 120 minutos. El pH 5 también muestra una alta eficiencia, pero ligeramente inferior a la del pH 4.
El pH 3, aunque eficiente en los primeros 30 minutos, se estabiliza en un nivel de remoción menor
comparado con los otros dos pH. Comparando estos resultados con los obtenidos utilizando la cáscara de
maracuyá, se demuestra que la cáscara de maracuyá fortificada tiene mejor capacidad de remoción
superando a la cáscara original hasta en un 18,4% para cromo y en un 14,2% para cobre, esto debido a que
la reacción de fenton genera radicales hidroxilos muy reactivos que logran modificar la superficie del
bioadsorbente otorgando una mayor capacidad de remoción de los iones metálicos presentes y
aumentando así su eficiencia.
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