Resumen:
Synthetic dyes are increasingly relevant pollutants due to their widespread use and discharge into water bodies. This study examines how the solution pH affects the morphology
of chitosan–cellulose cryogel (Ch-C-EGDE) and its impact on dye transport to adsorption sites. Adsorption tests with dyes Y5, R2, and B1 over a pH range of 2–12 revealed optimal
performance at pH 2.5. High hydronium ion concentrations significantly improved adsorption capacities (945–1605 mg/g), with a hierarchy B1 > R2 > Y5 at 250 mg/L initial
concentration. The dependence of the dye adsorption on the acidic pH of the solution suggests that there is a mechanism of adsorption by electrostatic forces due mainly to the
protonation of the amino group (NH3+). During the dye adsorption studies, a decrease in the diameter of the cryogel beads was observed, as well as a possible “zipper effect”
in the pores of the Ch-C-EGDE cryogel beads, which depends on the pH at which the anionic molecules of the dyes attract the positively charged chitosan-based adsorbent walls, which physically closes the pores and results in a decrease in pore size as well as a geometric and/or load-bearing impediment. The experimental data fitted well with the pseudo-second-order kinetic models and the Sips isotherm model, indicating multilayer and heterogeneous adsorption behavior. In the Sips model, a value of n > 1 was obtained, which confirms favorable adsorption conditions and suggests strong dye-adsorbent
material interactions, especially at higher dye concentrations.
Descripción:
Los colorantes sintéticos son contaminantes cada vez más relevantes debido a su uso generalizado y a su vertido en cuerpos de agua. Este estudio examina cómo el pH de la solución afecta la morfología del criogel quitosano–celulosa (Ch-C-EGDE) y su impacto en el transporte de colorantes hacia los sitios de adsorción. Las pruebas de adsorción con los colorantes Y5, R2 y B1 en un rango de pH de 2 a 12 revelaron un rendimiento óptimo a pH 2,5. Las altas concentraciones de iones hidronio mejoraron significativamente las capacidades de adsorción (945–1605 mg/g), con una jerarquía B1 > R2 > Y5 a una concentración inicial de 250 mg/L. La dependencia de la adsorción del colorante del pH ácido de la solución sugiere que existe un mecanismo de adsorción por fuerzas electrostáticas debido principalmente a la protonación del grupo amino (NH3+). Durante los estudios de adsorción de colorantes, se observó una disminución en el diámetro de las perlas de criogel, así como un posible “efecto cremallera” en los poros de las perlas de criogel Ch-C-EGDE, que depende del pH en el cual las moléculas aniónicas de los colorantes atraen las paredes del adsorbente a base de quitosano con carga positiva, cerrando físicamente los poros y resultando en una disminución del tamaño de los mismos, así como un impedimento geométrico y/o de carga soportada. Los datos experimentales se ajustaron bien a los modelos cinéticos de pseudo-segundo orden y al modelo isotérmico de Sips, indicando un comportamiento de adsorción multilayer y heterogéneo. En el modelo de Sips, se obtuvo un valor de n > 1, lo que confirma condiciones de adsorción favorables y sugiere interacciones fuertes entre el colorante y el material adsorbente, especialmente a concentraciones más altas de colorante.