Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 43, No. 2, 2020, Mayo-Agosto, pp. 58-110
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Adsorción de Cr (VI) sobre lechos de carga variable
Introducción
causada por metales pesados, tales como el cromo, es
un problema serio debido a los efectos adversos sobre el
medio ambiente y la salud, las guías de calidad para aguas
potables internacionales tienen como valor de referencia
de 0,05 mg/L debido a la actividad cancerígena del cromo
producidos por la industria del cromado y curtido de
pieles son fuentes importantes de contaminación con
contener hasta 3000 ppm de cromo, que en algunos casos
son descargados directamente o indirectamente a ríos y
lagos [2].
contaminados con metales incluyen el ajuste del pH,
lo cual, a pesar de ser un tratamiento efectivo, implica un
costo económico elevado. Surge la necesidad de buscar
alternativas utilizando nuevos materiales adsorbentes de
fácil acceso, económicos y regenerables, como propuestas
viables y sustentables para reemplazar los sistemas
convencionales. En la literatura se han reportado el uso
de materiales litológicos de carga variable dependientes
del pH que cumplen con estas condiciones y con los cuales
se han preparado substratos calcinados adsorbentes que
– 6], así como material orgánico y sólidos causantes de
turbidez [7].
El mecanismo que explica la variabilidad de las
cargas con el pH está descrito en la literatura [8 – 10].
Básicamente, estos materiales litológicos tienen un alto
contenido de metales como Fe, Al, Ti y Mn, que forman
óxidos anfotéricos con cargas variables que dependen
del pH del medio, es decir, que estos óxidos pueden variar
condiciones ácidas o alcalinas del medio. En medio ácido
los óxidos son protonados, generando cargas positivas
permitiendo reacciones de adsorción aniónica. Por otro
lado, en medio alcalino, los óxidos son deprotonados
generando cargas negativas y permitiendo reacciones
de adsorción catiónica de acuerdo a la Ecuación (1). El
valor de pH en al cual las densidades de carga positivas
y negativas son iguales se le denomina el Punto de Carga
Neta Cero, PCNC o pH0
Estos sustratos han sido aplicados en el
ablandamiento de aguas [11], donde los iones Ca+2 y Mg+2
participan en una reacción de intercambio iónico. Luego
de la regeneración del sustrato por medio de una solución
hasta en un 500 %. Un estudio sobre la adsorción de Cu+2
y Zn+2 sobre este tipo de sustrato muestra [12, 13], que los
(Quimioadsorción) que es pH dependiente.
El presente trabajo explora la adsorción y
desorción de iones cromo (VI) como dicromato sobre
lechos calcinados fabricados con materiales litológicos
oxídicos refractarios de carga variable, provenientes del
sector Lagunillas del estado Mérida, Venezuela.
Preparación del lecho adsorbente
La recolección del material litológico se realizó
en el sector Lagunillas del estado Mérida. El procesamiento
del material y la preparación del lecho adsorbente está
descrito en la literatura [11, 14]. El material triturado
se pasa por una serie de tamices ASTME: II Laboratory
Test Sieve (Endecotts Ltd, England) hasta obtener un
diámetro de partícula de 800 mm con la que se prepara
una pasta saturada con agua destilada. Con la ayuda de
una inyectadora de 60 mL, se prepararon tiras cilíndricas
de 3 mm de diámetro las cuales se dividen en piezas entre
4-5 mm de longitud. El secado se realiza a temperatura
ambiente por 48 h y luego en una estufa Memmert® por
24 horas a 120 ºC. El calcinamiento del sustrato se lleva
a cabo en una mufla Felisa® a 750 ºC, por 4 horas. Una
porción de 100 g del lecho preparado fue tratado con HCl
0,1 M durante 12 horas para la activación de las cargas
fue sometida a tratamiento alcalino con NaOH 0,1 M para
la generación de las cargas negativas. Finalmente, los
lechos fueron sometidos a lavados sucesivos con agua
destilada hasta obtener un pH neutro en las aguas de
lavado, y secados nuevamente por 12 horas a 105 °C en la
estufa. Para representar cada tipo de sustrato adsorbente
durante el desarrollo de los experimentos se utilizaron los
términos: Material litológico crudo: MC, lecho calcinado
sin activar: LC, lecho activado en medio alcalino: LA OH-, y
lecho activado en medio ácido: LA H+.
Determinación del Punto de Carga Neta Cero (PCNC)
La determinación del PCNC de los diferentes
En 33 vasos de precipitado, divididos en tres grupos de
11, se colocaron 4 g de los materiales (material litológico
crudo, lecho calcinado sin activar y activados) más 10 mL
de agua destilada. Se ajustaron los pH de 3 a 8 agregando
20 mL de volumen total con agua destilada. Las soluciones
se dejaron en reposo durante 4 días con 2 agitaciones
pH de las suspensiones,
. Luego se agregó 1, 2 y
3 mL de una solución de KCl 2N a los grupos de frascos 1,
2 y 3 respectivamente. Se agitó por tres horas y se midió
el p . Finalmente, se
p pH vs
. La intersección de la curva con el eje X corresponde al
PCNC el cual se le denomina pH0 . Todas las mediciones se
realizaron por triplicado.
Estudio de adsorción de ion dicromato
El estudio de adsorción se realizó igualmente por
(1)