Biochar compuesto de Mg/Al-LDH optimizado por RSM para una mayor eliminación de fósforo: Perspectivas sobre la...

Área de la Ciencia:

• Química Ambiental
• Ciencia de Materiales
• Tecnologías de Tratamiento de Agua

Sus antecedentes:

• Las altas concentraciones de fósforo en las aguas residuales agrícolas plantean riesgos ecológicos significativos debido a su toxicidad y persistencia.
• La biomasa modificada con hidróxidos laminares dobles (LDH) muestra promesa para la adsorción de aniones, pero es crucial optimizar las estructuras de LDH para la eliminación de fosfato y comprender los mecanismos.

Objetivo del estudio:

• Optimizar la síntesis de biochar modificado con Mg/Al-LDH (MABC) para mejorar la adsorción de fosfato utilizando Metodología de Superficie de Respuesta (RSM).
• Investigar los mecanismos microscópicos responsables de la eficiente adsorción de fósforo por la MABC optimizada.
• Evaluar el potencial del MABC enriquecido con fósforo como fertilizante de liberación lenta.

Principales métodos:

• Se realizaron experimentos de adsorción por lotes para probar el rendimiento de la MABC.
• Se empleó la Metodología de Superficie de Respuesta (RSM) para optimizar las condiciones de síntesis de la MABC (relación Mg/Al, dosis de biochar, temperatura de tostado).
• La caracterización del material utilizó XRD, XPS, FTIR y SEM para dilucidar los mecanismos de adsorción.
• Los experimentos en columnas de suelo evaluaron la tasa de liberación de fósforo de la MABC-P.

Principales resultados:

• La MABC optimizada (MABC₆) alcanzó una capacidad máxima de adsorción de 54,932 mg·g^-1.
• La MABC₆ exhibió alta cristalinidad, gran área superficial, abundantes grupos funcionales y espaciado entre capas expandido.
• Los mecanismos de adsorción incluyen adsorción química, adsorción multicapa, atracción electrostática, intercambio iónico, complejación superficial e intercambio de ligandos.
• La MABC₆-P demostró una tasa controlada de liberación de fósforo (17,59% durante 30 días), lo que indica potencial como fertilizante de liberación lenta.

Conclusiones:

• La optimización RSM mejoró con éxito la estructura cristalina de la MABC, expandiendo el espaciado entre capas y mejorando significativamente la capacidad de adsorción de fosfato.
• La MABC optimizada es eficaz para la remediación del medio ambiente acuático.
• La MABC muestra promesa como material viable para aplicaciones de fertilizantes de liberación lenta, reduciendo la escorrentía de fósforo.