Performance of oxalic acid-chitosan/alumina ceramic biocomposite for the adsorption of a reactive anionic azo dye

A biocomposite system was developed and tested for the removal of the azo dye Reactive Red (RR195) from wastewater. The biocomposite was synthesized using ceramic particles containing 75% alumina which were coated using chitosan cross-linked with oxalic acid. The biocomposite showed high performance at low pH (maximum adsorption capacity = 345.3mg.g−1 at pH=2.0). The physicochemical and structure characteristics of the matrix were evaluated by Z-potential, FTIR-ATR, SEM-EDS, XRD, and porosity. Langmuir sorption isotherm and pseudosecond-order model gave the best fit. The electrostatic interaction between RR195 (due to the sulfonate groups) and the free amino groups of chitosan, enabled successive desorption/regeneration cycles. The maximum removal percentage (>80%) occurred at pH=2.0 due to the cross-linking effect. Experiments at different temperatures allowed the calculation of thermodynamic parameters (ΔG, ΔS, ΔH); adsorption was spontaneous, exothermic, and enthalpy controlled. The presence of inorganic ions (SO42−>NO3−>Cl−) was analyzed during the adsorption process. This novel biocomposite can be applied as a cost-effective and environmentally friendly adsorbent for anionic azo dye removal from wastewater. The application of chitosan cross-linked with oxalic acid as a coating of the ceramic support enhanced the adsorption capacity and enabled its use under acidic conditions without solubilization.

Fil: Perez Calderon, John Freddy. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; Argentina

Fil: Scian, Alberto Nestor. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámica; Argentina

Fil: Ducos, Martin Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto Andino Patagónico de Tecnologías Biológicas y Geoambientales. Universidad Nacional del Comahue. Instituto Andino Patagónico de Tecnologías Biológicas y Geoambientales; Argentina

Fil: Santos, Maria Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto Andino Patagónico de Tecnologías Biológicas y Geoambientales. Universidad Nacional del Comahue. Instituto Andino Patagónico de Tecnologías Biológicas y Geoambientales; Argentina

Fil: Zaritzky, Noemi Elisabet. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; Argentina