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febrero 04

desinfectantes como el cloro afec-tan negativamente al proceso deadsorción. Entre los principalesparámetros que influyen sobre elproceso de adsorción con carbónactivado se encuentran: el tipo decompuesto a adsorber, las caracte-rísticas del carbón y del agua a tra-tar, la temperatura, el pH, etc. [11].

Por ello, en el presente trabajose estudian la influencia de los fac-tores más importantes en la potabi-lización del agua en una zonaecuatorial, como son: diferentescontenidos de materia orgánica na-tural presentes en el agua, el em-pleo de dos tipos de carbones acti-vados y la presencia de diversosadsorbatos o pesticidas.

Las isotermas de adsorción co-rresponden al estado de equilibrioentre la concentración en fase líqui-da Ce y la concentración en fase só-lida qe, de un soluto particular, des-pués de un tiempo de contacto su-puesto infinito. Gran cantidad de re-laciones matemáticas permiten des-cribir este proceso y dan informa-ción de la cantidad máxima de solu-to que es posible adsorber. Algunosde los modelos más utilizados son:

La contaminación de las aguasnaturales, utilizadas posteriormen-te para el consumo humano, conmicrocontaminantes orgánicos co-mo los pesticidas no es un proble-ma nuevo. Numerosos autores hanrealizado investigaciones en labúsqueda de procesos que permi-tan reducir o eliminar estos com-puestos de las aguas naturales, en-tre los cuales destacan la oxidación[1 y 2], biodegradación [3], proce-sos de membranas [4] y adsorción,entre otros. Uno de los procesosmuy utilizado para reducir o elimi-nar estos compuestos de las aguasnaturales es la adsorción con car-bón activado, por lo que ha sidoobjeto de amplios estudios [5, 6, 7,8, 9 y 10].

Comúnmente, la adsorción concarbón activado se emplea en lasplantas de tratamiento convencio-nales de potabilización, después dela filtración y antes de la desinfec-ción, ya que en este punto es cuan-do existe menor cantidad de sóli-dos en el agua y, por otra parte, los

1. Introducción

Reducción de los pesticidasdel agua en presencia de materia orgánica

Modelado de la adsorción sobre carbónactivado

W. Dudamel Dpto. de Ingeniería Química. Universidad Nacional Experimental

Politécnica (UNEXPO) de Barquisimeto (Venezuela)Y. de Cazeaudmec

Laboratorio de Calidad Ambiental. Decanato de Ingeniería CivilUniversidad Centroccidental "Lisandro Alvarado" de Barquisimeto

(Venezuela)D. Wolbert y A. Laplanche

Laboratoire Chimie des Nuisances et Génie de l’Environnement (CNGE)

Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (Francia)

El presente trabajo tiene comoobjetivo modelar el proceso de

adsorción de algunos pesticidassobre diferentes carbones

activados y evaluar lacompetición en la adsorción de

dichos pesticidas con la materiaorgánica natural del agua

proveniente de una zonaecuatorial. Se utilizan tres

pesticidas (atrazina, cyromazinae imidacloprid), dos carbonesactivos (F-400 y V-100) y una

fuente de agua natural tratada,ubicada en Barquisimeto,

Venezuela. Para cadaacoplamiento pesticida/carbón se

efectúan isotermas con aguaultrapura, agua natural y una

mezcla de 50% de ambas. Seobtienen los parámetros deequilibrio de los pesticidas,

utilizando el modelo deFreundlich y los coeficientes de

equilibrio de la materia orgánicanatural (MON) a través de un

compuesto ficticio, utilizando lateoría de la solución adsorbidaideal "IAST" acoplada con el

modelo de Freundlich.

Tratamiento de Aguas

Ingeniería Químicawww.alcion.es

La solución adsorbida se com-porta como una solución ideal. Laconcentración obedece entonces auna ley de Raoult adaptada a solu-ciones acuosas. Así:

Cei = zi Coi (πm) (5)

La presión, π, corresponde a ladisminución de la tensión superfi-cial de la superficie a causa de lapresencia de una fase adsorbida;Ci° es la concentración en fase lí-quida en solución pura, que estaríaal inicio a la misma presión que enla mezcla. Como la presión de lasolución ideal πi es supuesta iguala πm, que es la presión de la mez-cla, las variables Ci° y qi° estánasociadas a πi. Esta igualdad fun-damental se traduce en:

RT Coi q

oi

πi (Coi) = πm = ––– ∫ ––– dCo

i =A 0 Co

i

RT qoi d ln Co

i= ––– ∫ ––––––– dqo

i (6)A 0 d ln qo

i

Finalmente, Ci° y qi° están enequilibrio según la isoterma quecorresponda. En el presente estu-dio, se utilizará el modelo deFreundlich:

q0i = f(C0

i) (7)

La figura 1 ilustra el principiode la teoría de la solución adsorbi-da ideal.

Esta teoría ha sido utilizada pornumerosos investigadores paramodelar los equilibrios de adsor-ción en competición. Larson etTien [19] trabajaron sobre el siste-ma de fenol, o-crésol y 2,4-diclo-rofenol; Baup [9] trabajó sobre trespesticidas: atrazina, bromoxinil ydiuron; Adiven [10] utilizó seispesticidas: una s-triazina (atrazi-na), tres ureas sustituidas (diuron,chlortoluron, isoproturon) y dosnitrilos (bromoxynil, ioxynil).

En la práctica, la adsorción deun soluto sobre carbón activo enagua natural está en competicióncon una materia orgánica natural(MON). Esta MON es una matrizheterogénea de compuestos orgá-nicos y minerales de tipos diferen-

Freundlich, Langmuir, RedlichPeterson, Jossens-Myers, etc. [12].Uno de los modelos corrientementeencontrado para describir la adsor-ción de compuestos orgánicos ensoluciones acuosas es el modelo deFreundlich, que correlaciona muybien la adsorción de pesticidas [5, 6,7, 8, 9 y 10] y describe el equilibriosobre una superficie heterogéneasin asociación de moléculas des-pués de la adsorción. Su expresiónmatemática es:

1qe = K⋅Ce

l/n⇒ln(qe)=ln(K)+ –– ln (ce) (1)n

El coeficiente "K" da informa-ción sobre la capacidad de adsor-ción, mientras que el valor de "n",sobre la heterogeneidad de la su-perficie [13].

Numerosos modelos de equili-brio han sido propuestos sobre lainfluencia que tiene la materia or-gánica natural del agua en la ad-sorción de los compuestos orgáni-cos. Estos modelos tienen comoobjeto representar la adsorcióncompetitiva de solutos y evaluar lamodificación de la capacidad má-xima de adsorción. Existe una pri-mera categoría de modelos de ad-sorción en competición, entre lascuales se encuentran: Freundlichextendido, Langmuir extendido yLangmuir-Freundlich extendido[14]. El inconveniente de estosmodelos es que es necesario reali-zar numerosas isotermas en com-petición para poder determinar loscoeficientes de equilibrio de loscompuestos que compiten por laadsorción.

Para evitar estos inconvenien-tes, se propone un modelo que re-pose sobre condiciones termodiná-micas y que permite determinar losparámetros de equilibrio del solutoque compite por la adsorción, me-diante ensayos de isotermas de ad-sorción del pesticida en soluciónpura, en agua natural y en mezclasdel agua pura y natural.

La teoría de la solución adsorbi-da ideal (o Ideal Adsorbed SolutionTheory, IAST) fue desarrollada ini-cialmente por Myers y Prausnitz[15] para mezclas gaseosas, despuésfue aplicada para sistemas acuosos

por Radke y Prausnitz [16]. La ven-taja de este modelo es que no estábasado sobre un modelo de com-puesto puro en particular, sino sobrefundamentos termodinámicos y, enconsecuencia, todos los modelos encompuestos puros pueden ser utili-zados conjuntamente con éste, co-mo, por ejemplo: Freundlich,Langmuir, Redlich Peterson,Jossens-Myers, etc.

Este modelo está basado sobrelas hipótesis termodinámicas si-guientes:

- El adsorbato se supone termo-dinámicamente inerte, es decir, lavariación de sus propiedades(energía interna, por ejemplo) esdespreciable a todo lo largo de laadsorción, efectuada a temperaturaconstante.

- La superficie disponible es in-variable y equivalente para todoslos compuestos.

- Se aplica la definición termo-dinámica de la adsorción, presen-tada por Gibbs [17 y 18].

- La fase adsorbida de nc com-puestos, se comporta como una so-lución ideal.

- La teoría de la solución adsor-bida ideal se traduce en la soluciónde un sistema de 6 ecuaciones, lascuales se presentan a continuación:

Se define qT como la suma deconcentraciones en la fase sólida:

nc

qT = ∑qei (2)i=1

Se define zi como la fracciónmolar de adsorbato en la fase ad-sorbida:

qeizi = –––– (3)qT

El hecho de que la superficiesea invariable y no selectiva se tra-duce en la siguiente ecuación:

1 nc zi nc qei––– = ∑ ––– ⇔ ∑ ––– = 1 (4) qT

i=1 qio i=1 qi

o

INGENIERIA QUIMICA

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sentes en el carbón. Los trabajos deRandtke [24], Gicquel [25] y Baup[9] proporcionan más informaciónacerca de la preparación de carbónactivado.

2.2. Los pesticidas–––––––––––––––––––––––––––––––

Para las diferentes manipulacio-nes, se emplearon tres pesticidas:la atrazina, la cyromazina y el imi-dacloprid. Estos fueron proporcio-nados por la empresa ChemService, con una pureza de 98%para la atrazina, 99% para la cyro-macina y 99,9% para el imidaclo-prid.

Las características más impor-tantes de estos compuestos semuestran en la Tabla II.

Estas moléculas fueron selec-cionadas dado que, por una parte,la atrazina es ampliamente utiliza-da en los Estados Unidos deAmérica y en Europa, por lo que seencuentra frecuentemente en lasaguas naturales; y, por otra parte,la cyromazina y el imidaclopridson corrientemente empleados enla zona agrícola cercana a la prin-cipal fuente de abastecimiento deagua de la ciudad de Barquisimeto,objeto del presente estudio.

Las concentraciones de los pes-ticidas son determinadas por cro-matografía líquida de alta presión(H.P.L.C.) Todas las muestras sonfiltradas antes de la inyección confiltros de membranas de 0,45 µm

tes, de tallas moleculares y afinida-des diversas; por tanto, de difícilcaracterización. En tal sentido, hansido propuestas varias aproxima-ciones. Un método consiste en di-vidir la MON en varios compues-tos ficticios [20]. El número de es-tos compuestos depende de la for-ma de la isoterma global en aguanatural. Crittenden [21] representala materia orgánica en uno o doscompuestos ficticios.

Comparando las isotermas delmicrocontaminante en soluciónpura o en agua natural, se obtienenlos coeficientes de equilibrio de es-tos compuestos ficticios. Najm[22] ha propuesto una modifica-ción al método de Crittenden, en elsentido de considerar que la matrizorgánica del agua que entra encompetición puede ser representa-da por un solo compuesto ficticiodenominado "Equivalent Back-ground Compound" o EBC. Estaconsideración permite simplificarel sistema, pues el agua naturalcontendrá sólo dos "sustancias" encompetición: la EBC y la moléculaespecífica, en nuestro caso el pesti-cida.

2.1. Los carbones activos–––––––––––––––––––––––––––––––

Se seleccionaron dos tipos decarbones: un carbón activo de fa-bricación venezolana y otro carbónactivo proveniente de Europa. Elcarbón activado producido enVenezuela es recomendado para el

2. Materiales ymétodos

tratamiento de las aguas potables,especialmente para la eliminaciónde compuestos orgánicos y cloro,denominado carbón activado V-100. El carbón activo de origen eu-ropeo, Chemviron Filtrasorb 400(conocido comúnmente con elnombre F-400), es muy utilizadoen Francia para el tratamiento delas aguas para el consumo huma-no. Los dos carbones activos usa-dos se presentan en forma de gra-no. Las características de estos car-bones se muestran en la Tabla I.

Antes de efectuar los ensayos,los carbones en granos son tritura-dos y tamizados de manera que seobtenga una granulometría inferiora 80 µm. El polvo resultante es la-vado con agua ultrapura, filtrado,secado en estufa y conservado enun desecador para su utilización.Estas operaciones son efectuadas,básicamente, para eliminar el ma-terial fino y desorber compuestosindeseables que puedan estar pre-

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Figura 1. Principio de la teoría de la solución adsorbida ideal, IAST

Características F400* V-100**

Origen Fósil Nuez de cocoActivación Física FísicaMasa volumétrica aparente (kg.m-3) 750 525,6Diámetro promedio (mm) 0,91 0,895Area superficial BET (m2.g-1) 1200 257±5Contenido de cenizas (%) 1,90Humedad (%) 5,22pH. 9,05Adsorción de fenol K (mg.g-1).(mg.L-1)-1/n 40,4 26,2

N 2,94 0,612

Fuente: * Baup [9]; **Meza [23]

Tabla I. Principales características de los carbones activos utilizados

sorción con carbón activado y fil-tración por un "milipore" de 0,2µm. El purificador es un "EasiPure UV". El agua ultrapura obte-nida posee una concentración decarbono orgánico total (COT) in-ferior a 0,08mg.L-1 y un carbonoinorgánico total (CIT) menor a0,07mg.L-1.

El agua natural utilizada provie-ne de la planta de potabilización deBarquisimeto, Venezuela, la cuales alimentada por un depósito arti-ficial ubicado en la zona agrícolade la ciudad de "El Tocuyo". Enesta planta se efectúan los trata-mientos convencionales de: desa-renado, coagulación, floculación,

de PVDF. El HPLC empleado po-see: módulo de desgasificación,módulo de bomba isocrática, mó-dulo de detección UV-visible, in-yector manual (lazo de inyecciónde 20 µL), columna Eclipse XDB-C8 (d.p. 5 µm; longitud de 150mm; d.i. 4.6 mm) y un programaWin ChemStation. En la Tabla IIIse presentan las principales condi-ciones de análisis.

Los patrones son preparados apartir de una solución madre obte-nida por dilución de 10 mg de pes-ticida en 100 mL de metanol (cali-dad HPLC), con las siguientesconcentraciones: 5, 10, 20, 50,100, 200, 500 y 1000 µg.L-1.

Las soluciones de pesticidas uti-lizadas en los ensayos son obteni-das de una solución madre de 10mg.L-1 para la atrazina y 120 mg.L-1 para la cyromazina y el imida-cloprid.

La solución madre se elaboradisolviendo el pesticida en agua ul-trapura, mantenida con agitaciónmagnética y a la oscuridad duranteno menos de 72 horas, finalmentees filtrada (filtros Millipore®Millex HV25 0,45µm) a fin de eli-

minar toda partícula no disuelta yconservada en refrigeración hastasu utilización.

2.3. Las aguas utilizadas–––––––––––––––––––––––––––––––

Se usan dos tipos de aguas pararealizar las manipulaciones experi-mentales: la primera de ellas es co-múnmente llamada agua ultrapuray la segunda agua potabilizada.

El agua ultrapura es obtenida apartir de agua destilada, posterior-mente tratada por un purificador.En el purificador se llevan a cabolos siguientes procesos: ósmosisinversa, intercambio iónico, ad-

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Característica Atrazina Cyromazina Imidacloprid

Peso molecular 215,69 166,19 255,66

Fórmula empírica C8H14ClN5 C6H10N6 C9H10ClN5O2

Formula estructural

Hidrólisis por día Estable a 25°C y pH 5,6 y 7 Estable a 30°C Estable a 30°C

Fotolisis por día 0,002 de 12-40°C en agua Estable en agua a 25°C -----

Solubilidad (mg.L-1) en:Agua: 28 a 20°C 11.000 a 20°C 510 a 20°CMetanol: 18.000 a 27°C 22.000 a 20°C

Fuente: Datos del fabricante.

Tabla II. Características más importantes de los pesticidas estudiados

Características Atrazina Cyromazina Imidacloprid

Longitud de onda (nm) 220 214 275Fase móvil (% v/v) Acetonitrilo/agua 55/45 10/90 25/75Flujo volumétrico (ml.min-1) 1,00 1,6 1,2Tiempo de retención(min) 3,8 3,3 4,2Límite de detección directa (µg.L-1) 5,0 5,0 5,0Precisión analítica (%) 2 2 2

Fuente: Propia

Tabla III. Condiciones de análisis de los pesticidas

El montaje utilizado para efec-tuar estos ensayos se muestra en lafigura 2.

2.5. Isotermas de adsorciónen competición–––––––––––––––––––––––––––––––

El objetivo es determinar, con elmismo dispositivo experimentaldescrito anteriormente, la competi-ción de la materia orgánica naturaldel agua (MON) con los pestici-das, por la adsorción en el carbónactivado.

La metodología consiste enagrupar la materia orgánica naturaldel agua (MON) en lo que se deno-mina EBC (Equivalent Back-ground Compose) y utilizar la teo-ría de la solución adsorbida ideal,IAST, para determinar los paráme-tros de equilibrio del compuestoEBC. Este protocolo consiste enrealizar: una isoterma del pesticidaen agua ultrapura, una isoterma delpesticida en el agua natural y unaisoterma del pesticida en agua na-tural diluida a la mitad con agua ul-trapura. Se utiliza un programa in-formático desarrollado en elLaboratorio C.N.G.E, el cual nospermite determinar los parámetrosde adsorción del compuesto ficticioque representa la materia orgánicanatural del agua, a partir de los re-sultados experimentales de las iso-termas de cada pesticida en aguanatural.

decantación, filtración y desinfec-ción con cloro. El agua utilizada enlos ensayos es captada a la salidade los filtros rápidos de arena y an-tes de la desinfección. Se seleccio-nó este punto por ser la ubicaciónusual de las etapas de adsorción enlas plantas potabilizadoras. De lamisma manera, las muestras fue-ron tomadas en período de lluvia,período en el cual agua posee lamayor cantidad de sólidos. En laTabla IV se presentan las caracte-rísticas físico-químicas de estaagua y el método o equipo utiliza-do para su determinación.

2.4. Isotermas de adsorciónde los pesticidas–––––––––––––––––––––––––––––––

Las isotermas de adsorción sonefectuadas con carbón activado engrano reducido a polvo y con lospesticidas seleccionados para el es-tudio. Cantidades conocidas de car-bón activado son pesadas con preci-sión e introducidas en 6 matraces(fiolas) de dos litros de capacidadcada uno. Dos litros de solución delpesticida, preparado en agua ultrapura, son colocados en cada una delas fiolas. Éstas son tapadas, puestasbajo agitación magnética para ase-gurar la homogeneidad de la solu-ción y mantenidas a una temperatu-ra constante de 30°C, utilizando unbaño termostático. La agitación semantiene hasta que se logre el equi-librio. El tiempo para alcanzar elequilibrio debe determinarse pre-viamente, puesto que varía en fun-ción del pesticida, la temperatura yel tipo de carbón activo. Se tomanmuestras de la fase líquida y se pa-san por un filtro de membrana de0,45 µm de PVDF para eliminar el

carbón activo residual en la solu-ción y evitar la adsorción en el fil-tro; luego se analizan las muestraspara determinar su concentración.La cantidad de pesticida adsorbidose determina por balance de masa.Se utiliza una vasija sin carbón acti-vado y con la solución del com-puesto como testigo o blanco.Randkte [24] proporciona más in-formación relacionada con la cons-trucción de isotermas.

Para las isotermas con el car-bón activo F-400, se utilizaronconcentraciones iniciales de pesti-cidas de aproximadamente 600µg.L-1 y de 0 a 10 mg.L-1 de car-bón activo en polvo. En el caso delas isotermas con el carbón activoV-100, se empleó unas concentra-ciones iniciales de cerca de 300µg.L-1 y de 0 a 30 mg.L-1 de car-bón activo en polvo.

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Característica Valor Método o equipo

pH 7,2-7,9 4500 B [26]Alcalinidad (mg.L-1) 58-70 2320 B [26]Dureza total (mg.L-1) 94-104 2340 C [26]COT (mg.L-1) 0,66-1,93 COTmetro OI-Analytical®

Modelo 1010 CIT (mg.L-1) 4,21- 4,89 COTmetro OI-Analytical®

Modelo 1010Sólidos totales (mg.L-1) 166-192 2540 B [26]Sólidos disueltos (mg.L-1) 134-150 2540 C [26]

Tabla IV. Características físico-químicas del agua de la planta Barquisimeto

Figura 2. Montaje experimental para la construcción de las isotermas de adsorción

tras que para la cyromazina fue dequince días para ambos carbones.

3.2. Coeficientes deequilibrio de Freundlich delos pesticidas–––––––––––––––––––––––––––––––

Los coeficientes de equilibriode los tres pesticidas sobre los doscarbones activos, obtenidos a par-tir del modelo de Freundlich, semuestran en la Tabla VI.

3.3. Isotermas de adsorciónen competición –––––––––––––––––––––––––––––––

Las concentraciones iniciales delos ensayos de cada isoterma sonpresentadas en la Tabla VII.

En la figura 5 se presentan lasisotermas de adsorción en compe-tición para la cyromazina sobrecarbón activado F-400; asimismose muestra el cálculo de la isoter-ma según la teoría de la soluciónadsorbida ideal, que permite obte-ner los parámetros de equilibrio dela EBC.

3.4. Coeficientes deequilibrio de la EBC–––––––––––––––––––––––––––––––

Los parámetros de equilibrio dela EBC (K, n et C0) se encuentranen la Tabla VIII.

Los pesticidas imidacloprid yatrazina son netamente más adsor-bidos que la cyromazina, cualquie-ra que sea el carbón activo utiliza-do. Esta mayor adsorción puedeser explicada en principio por la al-ta solubilidad de la cyromazina ensoluciones acuosas.

En efecto, la solubilidad del so-luto tiene un efecto opuesto a laatracción hacia el carbón activado;todos los factores que favorecen lasolubilidad de los compuestos or-gánicos desfavorecen su adsorción[27]. Por ejemplo, a 20°C, la solu-bilidad de la cyromazina es cercade 22 veces más que la del imida-cloprid y cerca de 400 veces másque la de la atrazina.

4. Discusión deresultados

3.1. Isotermas de adsorciónde los pesticidas–––––––––––––––––––––––––––––––

Las concentraciones iniciales,utilizadas para la construcción decada isoterma, y los resultados ex-perimentales encontrados en la ad-

3. Resultadossorción de los tres pesticidas, semuestran en la Tabla V y son re-presentados en las figuras 3 y 4,para los carbones activados F-400y V-100, respectivamente.

El tiempo necesario para alcan-zar el equilibrio fue de cuatro díascon carbón F-400 y de siete díascon carbón V-100 para el imidaclo-prid; cinco días con F-400 y sietedías V-100 para la atrazina; mien-

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Carbón Co (µg.L-1)activado

Atrazina Cyromazina Imidacloprid

F-400 547,15 575,79 669,70V-100 336,51 306,5 289,30

Fuente: Propia

Tabla V. Condiciones experimentales de las isotermas en agua ultra pura

Figura. 4. Equilibrios isotérmicos de adsorción de los pesticidas sobre carbón activado F-400

Figura. 3. Equilibrios isotérmicos de adsorción de los pesticidas sobre carbón activado F-400

Este efecto puede ser explicado alobservar la estructura de la atrazi-na: los grupos etil e isopropil uni-dos a la estructura de la atrazina nole permiten al ciclo triazínico estaren el mismo plano a causa de losimpedimentos estéricos y de la li-bre rotación alrededor del enlaceC-N [9]. Estos grupos le confierena la molécula de atrazina una es-tructura tridimensional muy volu-minosa y, en consecuencia, los si-tios de adsorción del carbón estánmás accesibles a la molécula deimidacloprid que de la atrazina.

Los valores obtenidos para loscoeficientes de capacidad de adsor-ción, K, de la ecuación deFreundlich muestran una gran supe-rioridad de adsorción de los trespesticidas por el carbón activo F-400, comparado con el carbón acti-vo V-100. Esto tendría su explica-ción en el hecho de que el valor delárea superficial para el carbón F-400 es cerca de cinco veces más queel área superficial correspondienteal carbón V-100. Este resultadoconcuerda con estudios prelimina-res presentados por Meza [23], don-de se encontró que la constante dela ecuación de Freundlich para laadsorción del fenol es de 40,4(mg.g-1).(mg.L-1)-1/n utilizando elcarbón activo F-400, valor muy su-perior al 26,2 (mg.g-1).(mg.L-1)-1/n

encontrado con el carbón activoV-100.

Los valores obtenidos para elcoeficiente n del modelo deFreundlich, el cual está relaciona-do con la heterogeneidad de la su-perficie del adsorbente, no mostródiferencia significativa para cadaacoplamiento pesticida/carbón ac-tivo.

Al comparar los coeficientes ob-tenidos de equilibrios de adsorciónde la atrazina sobre carbón activoF-400 (K = 794 (µmol.g-1).(µmol.L-1)-1/n y n = 5,10) con los encontra-dos en la bibliografía, se observaque son próximos a los valores re-portados por Speth [28](K = 840(µmol.g-1).(µmol.L-1)-1/n y n = 3,44);Raveau [29] (K = 755 µmol.g-1).(µmol.L-1)-1/n y n = 3,85) y Baup[9] (K = 610 (µmol.g-1).(µmol.L-1)-1/n

y n = 3,38). Presumimos que la di-ferencia encontrada en los valores

La adsorción del imidacloprides mayor que la correspondiente ala atrazina, lo que se puede expli-

car por el hecho de que la molécu-la de imidacloprid es más lineal ymenos voluminosa que la atrazina.

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Carbón Atrazina Cyromazina Imidaclopridactivo K N r_ K n r_ K n r_

F400 794 5,10 0,98 680 5,29 0,98 823 5,70 0,97V-100 139,7 10,81 0,97 141 4,67 0,99 181 5,66 0,97

(K está expresada en (µmol.g-1).(µmol.L-1)-1/n).

Fuente: Propia

Tabla VI. Coeficientes de equilibrio de Freundlich de los pesticidassobre carbón activado

Carbón Atrazina Cyromazina ImidaclopridActivo Co (µg.L-1) COT(mg.L-1) Co (µgL-1) COT (mg.L-1) Co (µg.L-1) COT (mg.L-1)

F-400 590,5 1,93 313,6 1,93 648,6 0,66V-100 327,8 1,93 289,2 0,66 287,2 0,66

Fuente: Propia

Tabla VII. Condiciones experimentales de las isotermas en agua natural de la planta Barquisimeto

Carbón Atrazina Cyromazina Imidaclopridactivado KEBC nEBC CEBC,0 KEBC nEBC CEBC,0 KEBC nEBC CEBC,0

F400 569,3 4,34 2,61 736,1 3,39 18,13 792,9 5,04 1,67V-100 106,9 13,7 1,33 117,1 2,18 1,81 246,1 2,89 1,04

(KEBC se expresa en (µmol.g-1).(µmol.L-1)-1/n ; CEBC,0 se expresa en (µmol.L-1)

Fuente: Propia

Figura 5. Equilibrios isotérmicos de adsorción en el agua tratada de la planta de Barquisimeto: Cyromazina sobre F-400

Tabla VIII. Parámetros de equilibrio de adsorción de la EBC

qe,

um

ol.g

-1

Poudre: Influence des Matières Organiques etMinérales Dissoutes des Eaux Naturelles".Environmental Technology, Vol. 18, 467-478(1997).

[9] Baup, S. "Elimination de pesticides sur lit decharbon actif en grain en présence de matière or-ganique naturelle. Elaboration d’un protocolecouplant expériences et calculs numériques afinde simuler les équilibres et les cinétiques compé-titifs d’adsorption". Thèse de Doctorat, Universitéde Rennes 1, Francia, 193 (2000).

[10] Abiven, D. "Adsorption de pesticides surcharbon actif: Acquisition et études des paramè-tres d´équilibre et de cinétique mise en oeuvre dulit fluidise en continu". Thèse de Doctorat,Université de Rennes 1, Francia, 220 (2002).

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de los coeficientes de equilibriopuede ser debida a que dichos auto-res trabajaron a una temperatura di-ferente (25°C) y a una posible varia-ción en el agua ultrapura utilizadaen los experimentos. En efecto, en lamayoría de los trabajos presentadosse cuantifica en el agua ultrapura unCOT entre 100 y 150 µg.L-1, corres-pondiente a un rango de MON entre150 y 220 µg.L-1 [9]. En nuestro tra-bajo, fue de cerca de 80 µg.L-1.Dichos valores son comparablesa las concentraciones de pesticidasutilizadas para efectuar las iso-termas.

Los valores de la constante deequilibrio de Freundlich para laEBC muestran una superioridad deadsorción cuando se usa carbón ac-tivado F-400 con respecto al car-bón V-100; valor que era de espe-rarse, por cuanto el área superficialespecífica del carbón F-400 esmuy superior a la del V-100, simi-lar a lo ocurrido con el caso de lospesticidas.

Al comparar los valores de loscoeficientes de equilibrio del mo-delo de Freundlich (K) de la EBC,se encuentra que son diferentes pa-ra cada pesticida y cada carbón ac-tivo. Esto puede explicarse por elhecho de que sólo una fracción dela materia orgánica natural delagua compite por la adsorción,siendo una función del tipo de pes-ticida presente y del carbón activoutilizado.

1. La ecuación de Freundlichpermite modelar la adsorción sobrecarbón activado de pesticidas pre-sentes en el agua.

2. Los valores de la constante decapacidad máxima de adsorcióndel modelo de Freundlich (K) paralos pesticidas muestran que el imi-dacloprid y la atrazina presentanuna mejor adsorción que la cyro-mazina. Asimismo, que resultamás eficiente el carbón activado F-400 con respecto al carbón activa-do V-100.

3. La teoría de la solución ad-sorbida ideal (IAST) permite mo-

5. Conclusiones

delar la adsorción de la materia or-gánica del agua a través de uncompuesto ficticio o EBC.

4. Los valores de la constante decapacidad máxima de adsorcióndel modelo de Freundlich, K, parala materia orgánica del agua a tra-vés del compuesto ficticio, EBC,muestran una gran superioridad deadsorción para el carbón activadoF-400 al ser comparado con el car-bón activado V-100.

5. La materia orgánica naturaldel agua disminuye la capacidadde adsorción de los carbones acti-vados.

6. Al comparar los valores delos coeficientes de equilibrio delmodelo de Freundlich (K) de laEBC, se encuentra que existe unafracción diferente de materia orgá-nica natural que compite por la ad-sorción para cada pesticida y car-bón activo.

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Agradecimiento

Los autores desean agradecer al Consejo deDesarrollo Científico Humanístico y Tecnológico(CDCHT) de la Universidad Centroccidental"Lisandro Alvarado" en Barquisimeto, EstadoLara; y al Fondo Nacional de Ciencia, Tecnologíae Innovación (FONACIT) de Venezuela, por elapoyo brindado a este trabajo.

Tratamiento de Aguas

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febrero 04

Abreviaturas

COT: Carbono Orgánico TotalCIT: Carbono Inorgánico TotalEBC: Equivalent Background Compound (Compuesto ficticio equivalente)IAST: Ideal Adsorbed Solution Theory (Teoría de la solución adsorbida ideal)MON: Materia Orgánica Natural

Nomenclatura

A: Area volumétrica del adsorbente [L2.L-3]Ce: Concentración de equilibrio en la fase líquida de un soluto simple [M.L-3]C°: Concentración en fase líquida de un soluto cuando tiene la misma extensión

de presión que la mezcla [M.L-3]K: Coeficiente de Freundlich [M.M-1].[M.L-3](-1/n)

n: Coeficiente de Freundlich, sin dimensión.nc: Número total de solutos en solución.qe: Concentración de equilibrio en la fase sólida de un soluto simple [M.M-1]qT: Concentración total de solutos en fase sólida [M.M-1]q°: Valor correspondiente de q a la concentración C°. [M.M-1]R: Constante universal de los gases.r2: Coeficiente de correlaciónz: Fracción molar de soluto adsorbida en el sistema, sin dimensiones.T: Temperatura absoluta [θ]π: Presión extendida o diferencia de tensión interfacial [M.T-2]

Indices

e: Equilibrioi: Compuesto número im: Mezcla