Efficiency of a Bioadsorbent Modified from Barley Straw for the Removal of Lead (II) and Cadmium (II) from Contaminated Water

• Autores: Johanna Chiliquinga, Tania Uvidia, Mariana Flores Rojas, Dilan Santiago Carrera Torrales
• Localización: Revista Politécnica, ISSN-e 2477-8990, Vol. 57, Nº. 2, 2026 (Ejemplar dedicado a: Revista Politécnica), págs. 55-72
• Idioma: inglés
• DOI: 10.33333/rp.vol57n2.05
• Títulos paralelos:
  • Eficiencia de un Bioadsorbente Modificado a Partir de Tallo de Cebada para la Remoción de Plomo (II) y Cadmio (II) de Aguas Contaminadas
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  • español

    La contaminación por plomo (II) y cadmio (II) representa una amenaza ambiental y sanitaria global, lo que ha motivado el desarrollo de tecnologías de remoción eficientes y sostenibles. En este estudio, se evaluó la capacidad de adsorción de un bioadsorbente obtenido a partir de tallo de cebada (Hordeum vulgare) sometido a carbonización y activación química con ácido fosfórico. La caracterización mediante FT-IR, SEM y EDS confirmó la formación de una estructura porosa con grupos funcionales oxigenados, favoreciendo la interacción con los iones metálicos. Los ensayos de adsorción se realizaron en columnas empacadas con concentraciones iniciales de 50 y 100 mg/L, caudal de 6 mL/min y tiempo de contacto de 120 minutos. El bioadsorbente modificado alcanzó eficiencias de remoción de 98.9 ± 1.2 % para Pb(II) y 92.5 ± 1.5 % para Cd(II) a 50 mg/L. El modelo de Freundlich presentó el mejor ajuste para las isotermas (R² > 0.97), e indicó una superficie heterogénea, mientras que el modelo de pseudo-segundo orden describió adecuadamente la cinética (R² > 0.99), lo cual confirmó que la quimisorción es la etapa controlante. Los experimentos en columna mostraron que el material modificado presentó los mayores tiempos de ruptura (45 min para Pb(II)  a 50 mg/L) y capacidades dinámicas (25.6 mg/g). El análisis estadístico (ANOVA, p < 0.05) confirmó diferencias significativas entre los tres adsorbentes evaluados. Se concluye que el bioadsorbente modificado de tallo de cebada constituye una alternativa sostenible, económica y eficaz para el tratamiento de aguas contaminadas con plomo (II) y cadmio (II)

  • English

    Lead (II) and cadmium (II) contamination poses a global environmental and health threat, driving the development of efficient and sustainable removal technologies. This study evaluated the adsorption capacity of a bioadsorbent derived from barley straw (Hordeum vulgare) subjected to carbonization and chemical activation with phosphoric acid. Characterization by FT-IR, SEM, and EDS confirmed the formation of a porous structure with oxygenated functional groups, favoring metal ion interaction. Adsorption experiments were conducted in fixed-bed columns with initial concentrations of 50 and 100 mg/L, a flow rate of 6 mL/min, and a contact time of 120 minutes. The modified bioadsorbent achieved removal efficiencies of 98.9 ± 1.2 % for Pb(II) and 92.5 ± 1.5 % for Cd(II) at 50 mg/L. The Freundlich model provided the best fit for the isotherms (R² > 0.97), and indicated a heterogeneous surface, while the pseudo-second-order model adequately described the kinetics (R² > 0.99), which confirmed chemisorption as the rate-limiting step. Column experiments showed that the modified material exhibited the highest breakthrough times (45 min for Pb(II) at 50 mg/L) and dynamic capacities (25.6 mg/g). Statistical analysis (ANOVA, p < 0.05) confirmed significant differences among the three evaluated adsorbents. It is concluded that the modified barley straw bioadsorbent represents a sustainable, low-cost, and effective alternative for the treatment lead (II) and cadmium (II) contaminated water.