Predicción de arsénico remanente en su extracción con quitosano mediante un modelo polinomial obtenido con el modelo de superficie de respuesta (MSR).

Authors

  • Fernanda Guzmán-Recino Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Veracruzana. Author
  • Darío Colorado-Garrido Centro de Investigación en Recursos Energéticos y Sustentables, Universidad Veracruzana. Author
  • Beatriz Adriana Escobedo-Trujillo Facultad de Ingeniería, Universidad Veracruzana. Author
  • Benoit Auguste Roger Fouconnier Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Veracruzana. Author

DOI:

https://doi.org/10.67158/2dtrz624

Keywords:

arsénico, modelo polinomial, contaminante, adsorción, MSR

Abstract

Se propone un modelo polinomial, expresado en variables codificadas y naturales, para predecir la cantidad de arsénico remanente al efectuar la extracción de dicho contaminante en medio acuoso empleando quitosano como medio adsorbente. Se aplica el Método de Superficie de Respuesta (MSR) considerando las condiciones de pH, tiempo de contacto, concentración de arsénico y concentración del adsorbente (quitosano) para proponer las condiciones óptimas en las que aumenta la remoción de arsénico. El modelo polinomial propuesto presenta una buena aproximación, pues el coeficiente de determinación obtenido es de 0.9983. Se presentaron curvas de nivel y análisis residuales para la validación del modelo. Este trabajo pretende ser de ayuda para la predicción de arsénico remanente y así disminuir la cantidad de experimentos a realizar en el análisis de extracción de arsénico mediante quitosano.

Author Biographies

  • Fernanda Guzmán-Recino, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Veracruzana.

    Fernanda Guzmán Recino es Ingeniera Química y Maestra en Tecnología Energética por la Universidad Veracruzana, institución en la que actualmente se desempeña como docente en la Facultad de Ciencias Químicas. Su formación académica se ha enfocado en el área de materiales híbridos aplicados a la remoción de contaminantes y sus líneas de investigación se centran en el estudio de emulsiones de Pickering, abordando su síntesis, estabilidad y potencial aplicación en procesos sustentables. Asimismo, realizó una estancia de investigación en la Université Clermont Auvergne, donde participó en trabajos relacionados con la síntesis de materiales inorgánicos, fortaleciendo su experiencia en el desarrollo y caracterización de nuevos materiales. 

     

  • Darío Colorado-Garrido, Centro de Investigación en Recursos Energéticos y Sustentables, Universidad Veracruzana.

    El Dr. Darío Colorado Garrido es Ingeniero Químico egresado de la Universidad Veracruzana (2005), con maestría (2007) y doctorado (2011) en Ingeniería y Ciencias Aplicadas por la Universidad Autónoma del Estado de Morelos. Actualmente se desempeña como profesor de tiempo completo titular “C” y es coordinador del Centro de Investigación en Recursos Energéticos y Sustentables.

    Forma parte del cuerpo académico “Ingeniería y modelado de procesos energéticos” (UV-CA-412), y sus líneas de investigación se centran en el modelado, simulación y desarrollo de sistemas energéticos, así como en la fisicoquímica de procesos sustentables. Ha trabajado en proyectos relacionados con la simulación de procesos energéticos y la propagación de error en modelos polinomiales y redes neuronales aplicadas a sistemas térmicos.

    En el ámbito académico, ha dirigido tesis de maestría y doctorado en programas reconocidos por el PNPC. Cuenta con una destacada producción científica, con 35 publicaciones en revistas internacionales en temas de energía, exergía y transferencia de calor. Ha sido reconocido como Investigador Nacional Nivel 1 por el Sistema Nacional de Investigadores desde 2013, con renovaciones hasta 2022, y posee el reconocimiento al perfil deseable PRODEP desde 2014.

  • Beatriz Adriana Escobedo-Trujillo, Facultad de Ingeniería, Universidad Veracruzana.

    a Dra. Beatríz Adriana Escobedo Trujillo es Licenciada en Matemáticas por la Universidad Veracruzana (2005) y cuenta con maestría (2007) y doctorado (2011) en Ciencias con especialización en Matemáticas por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional. Actualmente se desempeña como profesora de tiempo completo titular “C” en la Facultad de Ingeniería, Campus Coatzacoalcos.

    Es coordinadora y responsable del cuerpo académico “Ingeniería y modelado de procesos energéticos” (UV-CA-412), donde desarrolla investigación en áreas como modelado, simulación y desarrollo de sistemas energéticos, teoría de control, juegos dinámicos, procesos estocásticos, análisis estadístico y modelación matemática. Su trabajo se caracteriza por la aplicación de herramientas matemáticas avanzadas en el estudio y optimización de procesos energéticos.

    En el ámbito académico, ha dirigido tesis de maestría y doctorado en programas reconocidos por el PNPC, y cuenta con una sólida producción científica, con 35 publicaciones en revistas internacionales en temas relacionados con energía, exergía y transferencia de calor. Ha sido reconocida como Investigadora Nacional Nivel 1 por el Sistema Nacional de Investigadores desde 2013, con renovaciones hasta 2022, además de contar con el reconocimiento al perfil deseable PRODEP desde 2014.

  • Benoit Auguste Roger Fouconnier, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Veracruzana.

    Doctorado en Ingeniería Química, Universidad de Tecnología de Compiègne, Francia en 2002. Realizó un Postdoctorado en la empresa Uniqema de 2003 a 2005, Inglaterra. Profesor Auxiliar en la Universidad de Paris-Sur en 2006 y como Gerente de logística y de venta en Eurofins de 2008 a 2009, Francia. Profesor visitante en la UAM – Iztapalapa en el Departamento de Ingeniería de Procesos e Hidráulica de 2009 a 2012 e ingresó a la UV- Coatzacoalcos en agosto 2012 como Profesor de Tiempo Completo. Cuenta con nivel SNI 1 y con 15 publicaciones en revistas indizadas y 2 capítulos de libro. Ha formado vínculos de colaboración en proyectos de investigación en diferentes Instituciones de Educación Superior. Su principal línea de investigación es la formulación y caracterización de emulsiones de Pickering, así como el desarrollo de aplicaciones de dichas emulsiones en la Ingeniería Química y de los Alimentos.

References

[1] H. Choi, S.-K. Park, D.-S. Kim, and M. Kim, “Determination of 6 arsenic species present in seaweed by solvent ex-traction, clean-up, and LC-ICP/MS,” Food Sci. Biotechnol., vol. 20, no. 1, pp. 39–44, Feb. 2011, doi: 10.1007/s10068-011-0006-9. DOI: https://doi.org/10.1007/s10068-011-0006-9

[2] K. C. M. Kwok, L. F. Koong, G. Chen, and G. McKay, “Mechanism of arsenic removal using chitosan and na-nochitosan,” J. Colloid Interface Sci., vol. 416, pp. 1–10, Feb. 2014, doi: 10.1016/j.jcis.2013.10.031. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2013.10.031

[3] C. Wang, H. Liu, Y. Zhang, C. Zou, and E. J. Anthony, “Review of arsenic behavior during coal combustion: Volati-lization, transformation, emission and removal technologies,” Prog. Energy Combust. Sci., vol. 68, pp. 1–28, Sep. 2018, doi: 10.1016/j.pecs.2018.04.001. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pecs.2018.04.001

[4] N. Horzum, M. M. Demir, M. Nairat, and T. Shahwan, “Chitosan fiber-supported zero-valent iron nanoparticles as a novel sorbent for sequestration of inorganic arsenic,” RSC Adv., vol. 3, no. 21, p. 7828, 2013, doi: 10.1039/c3ra23454a. DOI: https://doi.org/10.1039/c3ra23454a

[5] M. Moradi, M. Fazlzadehdavil, M. Pirsaheb, Y. Mansouri, T. Khosravi, and K. Sharafi, “Response surface methodology (RSM) and its application for optimization of ammonium ions removal from aqueous solutions by pumice as a natural and low cost adsorbent,” Archives of Environmental Protection, vol. 42, no. 2, pp. 33–43, Jun. 2016, doi: 10.1515/aep-2016-0018. DOI: https://doi.org/10.1515/aep-2016-0018

[6] I. K. Basha, E. M. Abd El-Monaem, R. E. Khalifa, A. M. Omer, and A. S. Eltaweil, “Sulfonated graphene oxide im-pregnated cellulose acetate floated beads for adsorption of methylene blue dye: optimization using response surface methodology,” Sci. Rep., vol. 12, no. 1, p. 9339, Jun. 2022, doi: 10.1038/s41598-022-13105-4. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-13105-4

[7] M. O. Ani, M. C. Menkiti, and L. N. Emembolu, “Characterizations of a functionalized disused plastic-derived membrane and investigation of the effects of process variables on its adsorptive uptake of Pb2+ from simulated effluent using response surface methodology,” Waste Management Bulletin, vol. 2, no. 2, pp. 66–82, Jun. 2024, doi: 10.1016/j.wmb.2024.03.005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wmb.2024.03.005

[8] R. H. . Myers, D. C. . Montgomery, and C. M. . Anderson-Cook, Response surface methodology : process and product optimization using designed experiments, 3rd ed. Wiley, 2009.

[9] M. H. Dehghani, M. Maroosi, and Z. Heidarinejad, “Experimental dataset on adsorption of Arsenic from aqueous solution using Chitosan extracted from shrimp waste; optimization by response surface methodology with central composite design,” Data Brief, vol. 20, pp. 1415–1421, Oct. 2018, doi: 10.1016/j.dib.2018.09.003. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dib.2018.09.003

[10] A. Weremfo, S. Abassah‐Oppong, F. Adulley, K. Dabie, and S. Seidu‐Larry, “Response surface methodology as a tool to optimize the extraction of bioactive compounds from plant sources,” J. Sci. Food Agric., vol. 103, no. 1, pp. 26–36, Jan. 2023, doi: 10.1002/jsfa.12121. DOI: https://doi.org/10.1002/jsfa.12121

[11] Y. Yang et al., “Adsorption property of fluoride in water by metal organic framework: Optimization of the process by response surface methodology technique,” Surfaces and Interfaces, vol. 28, p. 101649, Feb. 2022, doi: 10.1016/j.surfin.2021.101649. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfin.2021.101649

[12] J. Du, Y. Li, G. Jin, J. Wang, and L. Chen, “Determination and correlation of solubility of 2,4,6,8,10,12-Hexacyclopropyl-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane in 12 pure solvents at temperatures ranging from 278.15K to 318.15K,” J. Chem. Eng. Data, vol. 70, no. 10, pp. 4302–4314, Oct. 2025, doi: 10.1021/acs.jced.5c00434. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jced.5c00434

[13] S. Imame et al., “Utilization of maize pith powder as a cost-effective adsorbent for the removal and analysis of Crystal Violet from aqueous solutions before determination by UV-Vis spectrophotometry,” Analytical Methods in Environ-mental Chemistry Journal, vol. 8, no. 2, pp. 5–25, Jun. 2025, doi: 10.24200/amecj.v8.i02.1010. DOI: https://doi.org/10.24200/amecj.v8.i02.1010

[14] S. H. Alrefaee et al., “Adsorption and effective removal of organophosphorus pesticides from aqueous solution via novel metal-organic framework: Adsorption isotherms, kinetics, and optimization via Box-Behnken design,” J. Mol. Liq., vol. 384, p. 122206, Aug. 2023, doi: 10.1016/j.molliq.2023.122206. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2023.122206

[15] N. P. Sibiya, G. Amo-Duodu, E. K. Tetteh, and S. Rathilal, “Model prediction of coagulation by magnetised rice starch for wastewater treatment using response surface methodology (RSM) with artificial neural network (ANN),” Sci. Afr., vol. 17, p. e01282, Sep. 2022, doi: 10.1016/j.sciaf.2022.e01282. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2022.e01282

Downloads

Published

2026-06-22

How to Cite

Predicción de arsénico remanente en su extracción con quitosano mediante un modelo polinomial obtenido con el modelo de superficie de respuesta (MSR). (2026). Revista INEMATD SCIENCE - ISSN 3122-4091, 1(1), 14-24. https://doi.org/10.67158/2dtrz624

Similar Articles

You may also start an advanced similarity search for this article.