Assessment of copper(II) biosorption from aqueous solution by agricultural and industrial residues

In this study, newspaper scraps (NS) and maize spatha (MS) treated in turn by HNO3 and MeOH were evaluated for the biosorption of Cu2+ ions, on the basis of batch experiments. The effects of several parameters were investigated, including contact time, solution pH, shaking speed, biosorbent dosage and ionic strength. Under optimal conditions, the maximum sorption capacities (Qmax) were (60.386 ± 0.006) and (44.90 ± 0.02) μmol Cu2+ per g of sorbent, respectively, for NS and MS chemically treated with HNO3. The optimal parameters were pH: 5, contact time: 40 min and shaking speed: 100 rpm for NS, while for MS the same parameters were pH 5, 20 min and 150 rpm, respectively. It was found that Cu2+ biosorption is disfavored by an increase in ionic strength and by the presence of some interfering cations. The experimental data obtained with NS best matched the Langmuir's sorption model (R2 = 0.994) while the Temkin model best described biosorption on MS (R2 = 0.987). The biosorption of Cu2+ on both materials followed pseudo-second order kinetics, and the desorption of Cu2+ ions was effective in 0.01 M HCl solution.

RésuméLes chutes de papiers journaux (CPJ) et les spathes de maïs (SM) tour à tour traitées par l'acide nitrique et le méthanol ont été évaluées pour l'élimination par biosorption en mode batch des ions Cu(II) en solution aqueuse. Plusieurs paramètres pouvant influencer la biosorption des ions Cu(II) ont été optimisés, incluant le temps de contact, le pH de la solution, la vitesse d'agitation, la dose du biosorbant et la force ionique. Dans les conditions optimales, les quantités maximales adsorbées (Qmax) sont de (60.386 ± 0.006) et (44.90 ± 0.02) μmol de Cu(II) par g de matériau, respectivement pour les CPJ et les MS traités par HNO3 lorsque la solution initiale en ions Cu(II) est de 5 × 10-3 M. L'élimination des ions Cu(II) est meilleure à pH 5 après 40 min d'agitation à 100 tr/min pour les CPJ. Les mêmes paramètres sont pH 5, 20 min d'agitation et 150 tr/mn pour les MS. Il a été trouvé que la biosorption des ions Cu2+ est défavorisée par une diminution du pH et par une augmentation de la salinité de la solution. Par ailleurs, l'analyse de quelques ions potentiellement interférents a été effectuée. Les données expérimentales obtenues avec les CPJ sont bien décrites par le modèle de sorption de Langmuir (R2 = 0,994) tandis que celles correspondant aux SM suivent plutôt le modèle de Temkin (R2 = 0,987). La cinétique de biosorption des ions Cu2+ par les CPJ et les SM est du pseudo second ordre. La meilleure désorption des ions analysés est réalisée avec une solution de HCl 0,01 M.