Eutrofizacion

REMOCIÓN Y RECUPERACIÓN DE METALES PESADOS DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES

Edison Gil Pavas

Departamento de Ingeniería de Procesos

Universidad EAFIT

e-mail: egil@sigma.eafit.edu.co

RESUMEN

En el siguiente trabajo se presenta el estado del arte sobre los diferentes métodos y tecnologías para la remoción y recuperación de metales pesados que actualmente se están utilizando para la descontaminación y control de las aguas residuales industriales, además, se presenta una alternativa para la remoción de Cr(III) y Cr(VI), empleando como adsorbente un material sólido de desecho, obteniéndose resultados satisfactorios. Lo que hace que esta propuesta se circunscriba dentro del programa de tecnologías limpias y bolsa de residuos.

ABSTRACT

On the next work the state of the art about the different methods and technologies for the present removal and recovery of heavy metals for the descontamination and control of industrial waste waters is presented. Further more, I introduce a removal alternative for chromium (III) and chromium (VI) using a solid waste material as an adsorbent, obtaining succesful results which makes this proposal circumscribe into the “clean technology program and residues bag”.

Keywords: flying ash, adsorbents, ion exchange, heavy metals, zeolites.

INTRODUCCIÓN

La Conferencia de las Naciones Unidas para el medio ambiente y desarrollo, celebrada en Río de Janeiro en julio de 1992, entre otros logros, sirvió para circunscribir la visión del desarrollo sostenible e identificar el papel y la responsabilidad del empresario. Esta visión significa un cambio de rumbo para todos los actores, incluyendo los empresarios.

La contaminación generada en actividades productivas por lo regular es síntoma de su ineficiencia; al mismo tiempo, los desechos reflejan materias primas no transformadas y, por lo tanto, no vendidas como producto final.

La disponibilidad de agua potable de buena calidad es un factor importante para preservar la salud de la población y son conocidas las epidemias causadas por la contaminación de aguas, que en el pasado afectaron gravemente la población. Actualmente las instalaciones de depuración existentes en la mayoría de los centros urbanos controlan estos problemas, sin embargo, el creciente desarrollo de la sociedad hace aumentar continuamente la cantidad y tipos de fuentes de contaminación ambiental. Numerosos efluentes industriales, plaguicidas y otros productos químicos utilizados en la agricultura, arrastrados por las lluvias contribuyen al deterioro de la calidad de las aguas.

La industria, con muy pocas excepciones, no hace tratamiento a sus desechos líquidos, por falta de tecnologías de “limpieza” adecuadas, de fácil acceso y bajo costo. Como caso concreto, cabe mencionar la industria del cuero, cuyos vertidos contribuyen significativamente al deterioro ecológico de vitales fuentes de agua, como los ríos Bogotá y Medellín, y la bahía de Cartagena, para mencionar sólo algunos de los problemas más conocidos.

La presencia de metales pesados en el agua, tales como: el plomo, arsénico, níquel, cadmio, mercurio, cromo (III) y (VI), crean problemas serios por sus efectos tóxicos sobre animales, plantas y la salud humana. Como existe una gran variedad de procesos industriales que generan este tipo de contaminación, el control de la presencia de metales pesados en agua es difícil.

El planteamiento del presente trabajo es la utilización de ceniza volante original y tratada para la remoción de Cr(III) y la conversión de la ceniza volante a arcilla aniónica para la remoción de Cr(VI), en forma de cromato y dicromato, de los desechos líquidos industriales.

ALGUNOS ANTECEDENTES EN EL PROCESO DE REMOCIÓN DE METALES PESADOS

Petruzzelli y colaboradores (1995), han presentado un proceso para la remoción de cromo, basado en la tecnología de intercambio iónico, en el cual, una corriente de licor es diluida y tratada en una columna empacada con una resina carboxílica (PUROLITE C-106), el cromo (III) y otros iones metalicos trivalentes (Al, Fe) son retenidos por la resina, de la siguiente manera:

3 R-COO- + M+3  (R-COO)3M+3

Posteriormente el cromo es eliminado del lecho como un ion (CrO4)2-, utilizando una solución alcalina de H2O2, los iones Fe+3 quedan retenidos, mientras que el aluminio es desplazado como AlO2-, así:

2(R-COO-)3Cr+3 + 3H2O2 + 10NaOH  2Na+ + 2CrO42- + 6(R-COO-Na+)

Al+3 + 4OH-  Al(OH)4-  AlO2- + 2H2O

El aluminio es separado del cromo por precipitación, el hierro es eliminado durante la regeneración con ácido sulfúrico. El cromo se vende en forma de solución de cromato para otros usos o se reduce nuevamente al estado trivalente. (1)

Una propuesta novedoso es la planteada por Cadena y colaboradores (1992), quienes modifican la carga superficial de las zeolitas naturales, tipo clinoptilolita, usando agentes “tailoring” en una cantidad equivalente a 200% o más de la capacidad externa de intercambio catiónico (ECEC) de ellas, logrando zeolitas “tailored” que permiten intercambio aniónico. Los agentes “tailoring” fueron el etilexadecilmetilamonio (C20H44N+) y el cetilpiridinium (C21H38N+). El agregar una cantidad de agente “tailoring” mayor que el necesario para ECEC, hace que las interacciones entre las largas cadenas alquílicas hagan posible una adsorción adicional sobre la zeolita. Esta transformación de las zeolitas, hace posible la remoción de Cr(VI) de soluciones en la forma HCrO4- y Cr2O7=. Esta remoción se debe a un intercambio aniónico. (2)

En la Universidad de Concepción, Chile, se han realizado estudios preliminares de remoción de cromo y de mercurio utilizando zeolitas naturales y sintéticas. Emplearon las zeolitas sintéticas 4A y NaX, y zeolitas naturales Cubanas (70% clinoptilolita), Mexicanas (80% erionita) y Chilenas (mezcla de mordenita y clinoptilolita). Estudiaron, en condiciones normalizadas, la velocidad y la capacidad de retención de Cr(III) y Hg(II) en las zeolitas indicadas, además, realizaron un diseño experimental factorial fraccionado, con el fin de observar la influencia de algunos parámetros del

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