Remoción de arsénico (III) en aguas subterráneas mediante residuos de naranja: eficiencia y modelos de adsorción en condiciones altoandinas
DOI:
https://doi.org/10.24850/j-tyca-2026-01-07Palabras clave:
adsorción, arsénico, residuo de naranja, isotermas, aguas subterráneas, altoandinas, PerúResumen
El presente estudio evalúa las isotermas de adsorción de arsénico (III) con la biomasa de los residuos de naranja (pepa, bagazo y cáscara) en condiciones altoandinas. Iniciando con la obtención de la biomasa de los residuos de la naranja y la determinación de As de una muestra de agua subterránea de la zona sur de la ciudad de Juliaca, Perú. Para los ensayos de adsorción se empleó el equipo de prueba de jarras (200 rpm en 2 horas), con un diseño estadístico experimental de 3A x 4B; factor A (residuos de naranja, A1 = cáscara, A2 = pepa y A3 = bagazo) y factor B (masa de residuos B1 = 2 g, B2 = 3 g, B3 = 4 g y B4 = 5 g), a un pH 5, en vasos precipitados de 500 ml. Para determinar la concentración de As (III) se empleó el método de dietilditiocarbamato de plata. Además, se hizo la caracterización de las biomasas mediante el análisis de composición química de espectrometría de fluorescencia de rayos X. Los resultados de caracterización de los bioadsorbentes presentan mayor cantidad de calcio y óxido de calcio. Las mejores biomasas de adsorción se dan con 5 g de biomasa para la pepa (98.10 %) y bagazo (97.89 %), y para la cáscara se presenta con 4 g (97.59 %). Los datos obtenidos se modelaron de acuerdo con las ecuaciones de las isotermas de Langmuir, Freundlich y Temkin. Los datos experimentales mostraron mayor ajuste con el modelo de Langmuir para las tres biomasas para el proceso de adsorción de As (III).
Referencias
Abad-Torres, L., Choquecota-Mena, R., Mamani-Coaquera, G., Ticona-Quispe, P., Sanga-Franco, M., & Gutierrez-Flores, I. (2020). Bioadsorción de arsénico del agua del río Locumba utilizando cáscara de naranja (Citrus sinensis), Tacna. Ciencia & Desarrollo, 19(26), 41-47. DOI: https://doi.org/10.33326/26176033.2020.26.931
Acuña-Piedra, A., Araya-Obando, A., & Romero-Esquivel, L. G. (2016). Selección teórica de adsorbentes potenciales naturales de bajo costo para la remoción de arsénico en el agua de consumo humano en Costa Rica. Revista Tecnología en Marcha, 29(4), 23-34. DOI: https://doi.org/10.18845/tm.v29i6.2899
Aguilar-Salas, M., & Flores-Rodriguez, C. (2018). Evaluación de la cáscara de naranja (Citrus sinensis) como material adsorbente natural de ion metálico Cu(II) (tesis de grado). Universidad Nacional de San Agustín, Perú.
Ahmad, T., Danish, M., Dadi, M., Siraj, K., Sundaram, T., Raj, D. S., Majeed, S., & Ramasamy, S. (2024). Potentials of orange wastes in wastewater treatment technology: A comprehensive review. Journal of Water Process Engineering, 67, 106113. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2024.106113
APHA, AWWA, & WEF, American Public Health Association), American Water Works Association, & World Economic Forum. (2012). Standard methods for examination of water and wastewater (22nd ed). Washington, DC, USA: American Public Health Association.
Balint, R., Celi, L., Barberis, E., Prati, M., & Martin, M. (2020). Organic phosphorus affects the retention of arsenite and arsenate by goethite. Journal of Environmental Quality, 49(6), 1655-1666. DOI: https://doi.org/10.1002/jeq2.20145
Beltrán-Suito, R. (2015). Aplicación de un diseño experimental factorial en el estudio de la adsorción de fenol y nitrofenoles con nanofibras de carbono (tesis de licenciatura). Pontificia Universidad Católica del Perú, Perú. Recuperado de https://tesis.pucp.edu.pe/items/84b92256-7e0b-4b86-98ef-31a4ecd27d40
Brammer, H., & Ravenscroft, P. (2009). Arsenic in groundwater: A threat to sustainable agriculture in South and South-East Asia. Environment International, 35(3), 647-654. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envint.2008.10.004
Castro, D. A., Pereira, D. H., & Leal, P. V. B. (2019). Langmuir isotherm: Kinetic and equilibrium considerations. Periodico Tche Quimica, 16(31), 324-334. DOI: https://doi.org/10.52571/PTQ.v16.n31.2019.330_Periodico31_pgs_324_334.pdf
Deng, Y., Li, Y., Li, X., Sun, Y., Ma, J., Lei, M., & Weng, L. (2018). Influence of calcium and phosphate on pH dependency of arsenite and arsenate adsorption to goethite. Chemosphere, 199, 617-624. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.02.018
Díaz-Llontop, D., & Palacios-Beltran, K. J. (2023). Evaluación de las características de exposición al arsénico en el agua que consumen 4 centros poblados del distrito de Candarave-Tacna, Perú (tesis título profesional de toxicóloga). Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Perú. Recuperado de https://cybertesis.unmsm.edu.pe/backend/api/core/bitstreams/c18ecbd1-4eb7-4a0f-bc1b-57f6371217f1/content
Diez-Pérez-Núñez, D., Colmán, D., García, L., Nakagoe, S., Ramírez, K., Torres, O., Chamorro-Olivares, J., & Mereles, L. (2021). Optimización del método de digestión por microondas y espectrofotometría de absorción atómica con generador de hidruro para la cuantificación de arsénico en diferentes matrices. South Florida Journal of Development, 2(5), 7102-7110. DOI: https://doi.org/10.46932/sfjdv2n5-057
DIGESA, Dirección General de Salud Ambiental. (2015). RD N.° 160-2015/DIGESA/SA, Protocolo de procedimientos para la toma de muestras, preservación, conservación, transporte, almacenamiento y recepción de agua para consumo humano. Lima, Perú: Dirección General de Salud Ambiental e Inocuidad Alimentaria, Ministerio de Salud del Perú. Recuperado de http://www.digesa.minsa.gob.pe/normaslegales/normas/rd_160_2015_digesa.pdf#:~:text=Que%2C en efecto%2C con la aprobación del documento,Humano%2C aprobado por Decreto Supremo n. 0 031-2010-SA
Dobrosz-Gómez, I., Gómez, M. Á., & Santa, C. (2018). Optimization of the Cr(VI) adsorption process on bituminous activated carbon. Información Tecnológica, 29(6), 43-56. DOI: https://doi.org/10.4067/S0718-07642018000600043
El-Moselhy, M. M., Ates, A., & Çelebi, A. (2017). Synthesis and characterization of hybrid iron oxide silicates for selective removal of arsenic oxyanions from contaminated water. Journal of Colloid and Interface Science, 488, 335-347. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2016.11.003
Espinoza-Lazaro, S. C., & Vasquez-Santisteban, V. H. (2022). Remoción de plomo mediante un biofiltro, empleando cáscara de limón en aguas del río Santa, sector Chuquicara, Ancash, 2022 (tesis para título profesional en ingeniero civil). Universidad César Vallejo, Perú. Recuperado de https://repositorio.ucv.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12692/99428/Espinoza_LSC-Vasquez_SVH-SD.pdf?sequence=4
Feng, N.-C., Guo, X.-Y., & Liang, S. (2010). Enhanced Cu(II) adsorption by orange peel modified with sodium hydroxide. Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition), 20(Suppl. 1), s146-s152. DOI: https://doi.org/10.1016/S1003-6326(10)60030-1
Feng, N., Guo, X., Liang, S., Zhu, Y., & Liu, J. (2011). Biosorption of heavy metals from aqueous solutions by chemically modified orange peel. Journal of Hazardous Materials, 185(1), 49-54. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.08.114
González-Chávez, J. L., Chiken-Soriano, A., Martín-Romero, F., & Ceniceros-Gómez, A. E. (2023). Elucidation of the arsenic removal mechanism in aqueous solution with metallurgical waste. Revista Internacional de Contaminación Ambiental, 39, 25-42. DOI: https://doi.org/10.20937/RICA.54399
Gupta, A. D., Rene, E. R., Giri, B. S., Pandey, A., & Singh, H. (2021). Adsorptive and photocatalytic properties of metal oxides towards arsenic remediation from water: A review. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(6). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.106376
Gutiérrez-de-la-Cruz, A., Ibañez-Arteaga, Y., Alva-Diaz, L., & Effio-Quezada, W. (2022). Efficiency of Phaseolus vulgaris pod and Citrus sinensis peel in arsenic biosorption from Moche River water. In: Education, research and leadership in post-pandemic engineering: resilient, inclusive and sustainable actions. Florida, USA: Latin American and Caribbean Consortium of Engineering Institutions. DOI: https://doi.org/10.18687/LACCEI2022.1.1.633
Hadjiivanov, K., Ivanova, E., Mihaylov, M., & Chakarova, K. (2015). Adsorption of two or more molecules on one cationic center in porous materials. In: Comprehensive guide for mesoporous materials. Vol. 2 (pp. 269-287). Recuperado de https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85080529008&partnerID=40&md5=cb3ac5368f8ec1ccbd1750ea5e072c7f
Haque, M. N., Morrison, G. M., Perrusquía, G., Gutierréz, M., Aguilera, A. F., Cano-Aguilera, I., & Gardea-Torresdey, J. L. (2007). Characteristics of arsenic adsorption to sorghum biomass. Journal of Hazardous Materials, 145(1-2), 30-35. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.10.080
Hincapié-Mejía, G., Cardona-Cuervo, S., & Ríos, L. A. (2018). Estudio termodinámico de la adsorción de un colorante azóico por medio de un residuo lignocelulósico en medio acuoso. Ingeniería y Desarrollo, 36(1), 97-118. DOI: https://doi.org/10.14482/inde.36.1.10941
Hu, S., Fu, J., & Zhou, S. (2024). Exploring the interference mechanisms of surface and aqueous complexes with groundwater arsenate and arsenite adsorption. Environmental Science and Pollution Research, 31(6), 8499-8509. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-023-31676-1
Huillca-Lima, M., & Apaza-Mamani, L. (2019). Evaluación de la concentración de arsénico en aguas subterráneas para consumo humano en la Asociación Nueva Jerusalén, Juliaca-Puno (tesis de bachiller en ingeniería ambiental). Universidad Peruana Unión, Perú. Recuperado de https://repositorio.upeu.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12840/2611/Martha_Trabajo_Bachiller_2019.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Khaskheli, M. I., Memon, S. Q., Siyal, A. N., & Khuhawar, M. Y. (2011). Use of orange peel waste for arsenic remediation of drinking water. Waste and Biomass Valorization, 2(4), 423-433. DOI: https://doi.org/10.1007/s12649-011-9081-7
Liu, L., Rao, Y., Tian, C., Huang, T., Lu, J., Zhang, M., & Han, M. (2021). Adsorption performance of La(III) and Y(III) on orange peel: Impact of experimental variables, isotherms, and kinetics. Adsorption Science and Technology, 2021. DOI: https://doi.org/10.1155/2021/7189639
Liu, N., Gao, R., Guo, J., Fu, L., Xue, B., Ma, K., & Lin, C. (2024). Mechanisms of calcium-mediated As(V) immobilization by undissolved and dissolved biochar in saline-alkali environments. Journal of Environmental Management, 370. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.122775
Lu, L., & Na, C. (2022). Gibbsian interpretation of Langmuir, Freundlich and Temkin isotherms for adsorption in solution. Philosophical Magazine Letters, 102(7), 239-253. DOI: https://doi.org/10.1080/09500839.2022.2084571
Maldonado, J. A. H., Aguilera, C. E. C., Hernández, M. M. S., Arias, A. N. A., & Soto, R. H. (2021). Evaluation of orange peel (Citrus sinensis) as a source of bioactive components and its use as a bioadsorbent. Desalination and Water Treatment, 231, 348-358. DOI: https://doi.org/10.5004/dwt.2021.27499
Mamani-Navarro, W. (2019). Contaminación de las aguas subterráneas por arsénico (As) el caso del distrito de Juliaca-Perú. Ñawparisun – Revista de Investigación Científica, 1(4), 31-36. Recuperado de https://unaj.edu.pe/revista/index.php/vpin/issue/view/4/3
Mehanathan, S., Jaafar, J., Nasir, A. M., Ismail, A. F., Matsuura, T., Othman, M. H. D., Rahman, M . A., & Yusof, N. (2023). Magnesium oxide nanoparticles for the adsorption of pentavalent arsenic from water: Effects of calcination. Membranes, 13(5). DOI: https://doi.org/10.3390/membranes13050475
Munio, A. A. Z., Domato, D. C., Pido, A. A. G., Lagud, Y. J., & Ambolode, L. C. C. (2023). A First-principles study on the chemisorption of arsenic on the cellulose biopolymer. Biointerface Research in Applied Chemistry, 13(6). DOI: https://doi.org/10.33263/BRIAC136.571
OMS, Organización Mundial de la Salud. (2011). Guías para la calidad del agua de consumo humano: cuarta edición que incorpora la primera adenda. Recuperado de https://bityl.co/7FYT
OMS, Organización Mundial de la Salud. (2022). Arsénico. Recuperado de https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/arsenic
OMS, Organización Mundial de la Salud. (2023). Agua para consumo humano. Recuperado de https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/drinking-water
Pellegrini, J., & De-Celis, J. (2023). Optimización de isotermas de adopción mediante Simulated Annealing. Revista Politécnica, 19(38), 30-37. DOI: https://doi.org/10.33571/rpolitec.v19n38a2
Peng, Y., Xiao, H. Y., Cheng, X. Z., & Chen, H. M. (2013). Removal of arsenic from wastewater by using pretreating orange peel. Advanced Materials Research, 773, 889-892. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.773.889
Pokhrel, D., & Viraraghavan, T. (2008). Arsenic removal from aqueous solution by iron oxide-coated biomass: Common ion effects and thermodynamic analysis. Separation Science and Technology, 43(13), 3545-3562. DOI: https://doi.org/10.1080/01496390802212609
Rahdar, S., Taghavi, M., Khaksefidi, R., & Ahmadi, S. (2019). Adsorption of arsenic (V) from aqueous solution using modified saxaul ash: Isotherm and thermodynamic study. Applied Water Science, 9(4), 1-9. DOI: https://doi.org/10.1007/s13201-019-0974-0
Rivas, C. F., Nuñez, O., Longoria, F., & Gonzalez, L. (2014). Isoterma de Langmuir y Freundlich como modelos para la adsorción de componentes de ácido nucleico sobre WO₃. Saber, Revista Multidisciplinaria del Consejo de Investigación de la Universidad de Oriente, 26(1), 43-49.
Sandoval-Ibarra, F. D., López-Cervantes, J. L., & Gracia-Fadrique, J. (2015). Langmuir’s Equation for simple liquids and surfactants. Educación Química, 26(4), 307-313. DOI: https://doi.org/10.1016/j.eq.2015.03.002
Satish, N., Jagadeesh, A., Varma, M. R. R., & Rajitha, K. (2025). A closed-form expression of electrical conductivity from climate and land use parameters for Krishna River Basin, India. Lecture Notes in Civil Engineering, 397 LNCE, 173-184. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-97-7467-8_11
SENAMHI-Perú, Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú. (2023). Pronóstico del tiempo para Juliaca (Puno). Lima, Perú: Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú.
Shahmohammadi, S., Shahmoradi, B., Maleki, A., Yang, J.-K., & Lee, S.-M. (2019). Efficiency of an iron matrix-based filter in adsorption of arsenic from water. Desalination and Water Treatment, 163, 198-205. DOI: https://doi.org/10.5004/dwt.2019.24480
Shehzad, K., Xie, C., He, J., Cai, X., Xu, W., & Liu, J. (2018). Facile synthesis of novel calcined magnetic orange peel composites for efficient removal of arsenite through simultaneous oxidation and adsorption. Journal of Colloid and Interface Science, 511, 155-164. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.09.110
Smedley, P. L., & Kinniburgh, D. G. (2002). A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters. Applied Geochemistry, 17(5), 517-568. DOI: https://doi.org/10.1016/S0883-2927(02)00018-5
Suteu, D., Badeanu, M., Malutan, T., & Chirculescu, A.-I. (2016). Valorization of food wastes (orange seeds) as adsorbent for dye retention from aqueous medium. Desalination and Water Treatment, 57(60), 29070-29081. DOI: https://doi.org/10.1080/19443994.2016.1196392
Tadepalli, S., Murthy, K. S. R., & Rakesh, N. N. (2016). Isothermal and linear regression modelling of Cu (II) and Fe (II) using orange peel as an adsorbent in batch studies. International Journal of PharmTech Research, 9(5), 197-210. Recuperado de https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-84973647662&partnerID=40&md5=ae57d1413b7eaa67e27c384368a2811f
Tapia, N., Muñoz, J., Torres, F., & Yarango, A. (2003). Biosorción de Pb(II) por cáscara de naranja, citrus cinesis, modificada. Revista Peruana de Química e Ingeniería Química, 5(2), 48-53.
Vitela-Rodriguez, A. V., & Rangel-Mendez, J. R. (2013). Arsenic removal by modified activated carbons with iron hydro(oxide) nanoparticles. Journal of Environmental Management, 114, 225-231. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2012.10.004
Vizcaíno-Mendoza, L., & Fuentes-Molina, N. (2015). Biosorción de Cd, Pb y Zn por biomasa pretratada de algas rojas, cáscara de naranja y tuna. Ciencia e Ingeniería Neogranadina, 25(1), 43-60. DOI: https://doi.org/10.18359/rcin.432
Wang, N., Cui, Y., Zeng, L., & Zhu, L. (2023). One step treatment of arsenic calcium residues by combining H2O2 oxidation and CaO chemical stabilization. Huazhong Keji Daxue Xuebao (Ziran Kexue Ban)/Journal of Huazhong University of Science and Technology (Natural Science Edition), 51(10), 70-76. DOI: https://doi.org/10.13245/j.hust.230420
Wang, Y. (2023). Removal of arsenic and metal ions from acidic effluents via the Fenton reaction method. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 123(8), 415-422. DOI: https://doi.org/10.17159/2411-9717/1863/2023
WHO, World Health Organization. (2011). Report on the burden of endemic health care-associated infection worldwide: Clean care is safer care. Geneva, Switzerland: World Health Organization.
Wu, P.-Y., Jiang, Y.-P., Zhang, Q.-Y., Jia, Y., Peng, D.-Y., & Xu, W. (2016). Comparative study on arsenate removal mechanism of MgO and MgO/TiO2 composites: FTIR and XPS analysis. New Journal of Chemistry, 40(3), 2878-2885. DOI: https://doi.org/10.1039/c5nj02358k
Xanthopoulou, M., Gkiliopoulos, D., Triantafyllidis, K. S., Kostoglou, M., & Katsoyiannis, I. A. (2025). Removal of hexavalent chromium and pentavalent arsenic from aqueous solutions by adsorption on polyethylenimine-modified silica nanoparticles. Environmental Science and Pollution Research, 32(15), 9443-9461. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-024-35473-2
Yoo-iam, M., Kambhu, A., & Satapanajaru, T. (2023). Adsorption of phenol and zinc as dual contaminants in groundwater on flood plain deposit aquifer: Kinetic, thermodynamic, and column operation studies. Water, Air, and Soil Pollution, 234(4). DOI: https://doi.org/10.1007/s11270-023-06280-1
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