BIOSORPTION OF HEAVY METALS ON CHITOSAN

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					BIOSORPTION OF HEAVY METALS ON CHITOSAN

Martha Benavente
National University of Engineering, NICARAGUA

Anna Sjörén, Robin Westergren, Luis Moreno and Joaquín Martínez
Royal Institute of Technology, SWEDEN

ABSTRACT

Adsorption isotherms of heavy metals such as copper (II), zinc (II), mercury (II), and arsenic (V) on
chitosan were obtained. The aim of the study was to investigate the effectiveness of chitosan for its
application in the removal of heavy metals from contaminated natural water and wastewaters. The
Langmuir model was applied to describe the single ion isotherms and to calculate the adsorption
capacity of chitosan. The study showed that the maximum adsorption capacity of chitosan is a
function of pH. It was observed that the largest adsorption of Cu (II) and Zn (II) occurs at pH 6. On
the other hand, the adsorption experiments with mercury showed that there are not significant
differences in mercury adsorption capacity between pH 4 and 10. However, at pH 2, uptake capacity
decreases with 45% compared to uptake capacity at pH 4. The low adsorption capacity at low pH
values is explained by the competition with protons for the adsorption sites and electrostatic
repulsion of metal cations. The maximum adsorption of arsenic (V) on chitosan occurs at a final pH
of 5.5 (which is lower than the pKa of chitosan). The speciation of arsenic at this pH suggests that
arsenates were present as H2AsO4- and HAsO42-. Both compounds could be adsorbed by ion
exchange on the cationic part of the chitosan. The Langmuir isotherm fits the experimental data well
for the ions studied. The adsorption capacity of the metals on chitosan follows the sequence
Hg>Cu>Zn>As.

BIOSORCION DE METALES PESADOS SOBRE QUITOSANO
RESUMEN

Las isotermas de adsorción de metales pesados tales como el cobre (II), cinc (II), mercurio (II) y
arsénico (V) con quitosano fueron obtenidas. El objetivo del estudio fue investigar la efectividad del
quitosano en la remoción de metales pesados presentes en aguas naturales y residuales. Se aplicó el
modelo de Langmuir para describir las isotermas para cada ión y calcular la capacidad de adsorción
del quitosano. El estudio mostró que la capacidad de adsorción del quitosano es una función del pH.
Se observó que la mayor adsorción de Cu (II) y Zn (II) ocurre a pH de 6. Por otro lado, los
experimentos de adsorción para el mercurio mostraron que no hay diferencia significativa en la
capacidad adsorción de mercurio para pH entre 4 y 10. Sin embargo, a pH 2, la capacidad decrece un
45% comparada con la capacidad a pH 4. La baja capacidad de adsorción a bajos pH se explica por
la competencia de los iones metálicos con los protones por los sitios de adsorción y la repulsión
electrostática de los cationes metálicos. La capacidad máxima de adsorción del arsénico (V) en el
quitosano ocurre a un pH final de 5.5 (el cual es más bajo que el pKa del quitosano). La especiación
del arsénico a este pH sugiere que los arseniatos están presentes como H2AsO4- y HAsO42-. Ambos
compuestos podrían ser adsorbidos por intercambio iónico en la parte catiónica del quitosano. Las
isotermas de Langmuir ajustan bien los datos experimentales de los iones estudiados. La capacidad
de adsorción de los metales en quitosano sigue la secuencia Hg>Cu>Zn>As.