Adsorption of Basic Chromium Sulfate Used in the Tannery Industries by Calcined Hydrotalcite

Beatriz Eugenia López Muñoz,^* Roberto Rivera Robles, José Luis Iturbe García, and María Teresa Olguín Gutiérrez

Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, Departamento de Química. Carretera México Toluca S/N, La Marquesa, Ocoyoacac, México, C.P. 52750, México. beatriz.lopez@inin.gob.mx, Tel.:+52 5553297200, fax: +52 5553297301.

Received August 25, 2010.
Accepted February 17, 2011.

Abstract

The sorption behavior of the chemical species of Cr(III) from aqueous solutions by hydrotalcite calcined products was investigated considering the equilibrium pH (5.0 to 8.9) and the chromium concentration in aqueous solution (from 10.6 to 430.0 mmol/L) to obtain the corresponding isotherms. Each solution was prepared from basic Cr(III) sulphate which is a primary tanning agent used in the tannery industries. In this work no previous oxidation treatment was done to form Cr(VI) in order to remove the chromium from aqueous solutions by hydrotalcite. The amount of chromium in the remaining solutions after the sorption processes in a batch system by visible spectroscopy (Vis) was determined. The calcined hydrotalcite before and after the contact with the chromium(III) solutions by X–ray power diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA) and Fourier–transformed infrared (FT–IR) spectroscopy, were characterized. The specific area by Brunauer, Emmett and Teller (BET) method of each sample was also evaluated. It was found that under the experimental conditions of this work hydrolyzed species of Cr(III) are precipitated on the surface of the calcined hydrotalcite instead other adsorption mechanism, and the sulfate ions were the responsible to regenerated the crystalline structure of hydrotalcite, therefore the results are discussed in terms of both Cr(III) and sulfate chemical species.

Keywords: Chromium(III); Calcined hydrotalcite; Adsorption; Heavy metal; Freundlich isotherm.

Resumen

En este trabajo, se investigó el comportamiento de sorción de las especies químicas de Cr(III) en soluciones acuosas, en productos de calcinación de la hidrotalcita considerando tanto el pH al equilibrio (5.0 a 8.9) como las concentraciones de cromo en solución acuosa (desde 10.6 a 430.0 mmol/L), para obtener la isoterma correspondiente. Las soluciones se prepararon utilizando sulfato básico de Cr(III), el cual es el agente primario actualmente utilizado en la industria de la tenería. La cuantificación del cromo remanente en la solución, después del proceso de separación en un sistema por "lotes", se realizó por espectroscopia (Vis). La hirotalcita calcinada se caracterizó antes y después del contacto con las soluciones de Cr(III), por medio de difracción de rayos–X (DRX), análisis termogravimétrico (ATG) y espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FT–IR). También se evaluó el área específica por el método de Brunauer, Emmett y Teller (BET), de cada muestra. Se encontró, que bajo las condiciones experimentales del presente trabajo, el mecanismo de separación es la precipitación de especies hidrolizadas del Cr(III), sobre la superficie de la hidrotalcita calcinada en lugar de otro mecanismo de adsorción, y que por otro lado, los iones sulfato fueron los responsables para regenerar la estructura de la hidrotalcita, por lo tanto los resultados se discuten en términos de las especies químicas de Cr(III) y del sulfato.

Palabras clave: Cromo(III); Hidrotalcita calcinada; Adsorción; Metal pesado, Isoterma de Freundlich.

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