Adsorción de contaminantes orgánicos e inorgánicos mediante el uso de filtros basados en minerales arcillosos.

• Autores: Aranibar Bejar, Heidi Karol
• Año de publicación: 2019
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de maestría
• Colaborador/a o director/a de tesis: Iriel, Analia; Marco Brown, José Luis
• Materia: ARCILLA; MONTMORILLONITA; COLORANTE CATIONICO; CURVAS DE RUPTURA; ADSORCION EN COLUMNA; TERMOACTIVACION; METALES PESADOS; CONTAMINACION; MINERIA; REMEDIACION; CLAY; MONTMORILLONITE; CATIONIC DYE; RUPTURE CURVES; COLUMN ADSORPTION; THERMOACTIVATION; HEAVY METALS; POLLUTION; MINING; REMEDIATION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Los colorantes y metales pesados están usualmente presentes en los efluentes industriales de las actividades de minería, textil, papel, cuero, imprenta, etc. La utilización de adsorbentes de bajo costo se propone como una técnica eficiente, sencilla y económica para la remoción de colorantes y metales pesados presentes en las descargas industriales. En el caso particular de esta tesis se planteó la evaluación del uso de filtros de arcilla natural con alto contenido del mineral arcilloso montmorillonita, en sistemas de flujo continuo para la remediación de un contaminante orgánico catiónico, Cristal Violeta (CV), proveniente de una solución sintética y de metales pesados presentes en un efluente real de la empresa Minera Raura S.A. ubicada en Perú. En este trabajo se utilizaron arcillas provenientes de Perú y Argentina, que fueron caracterizadas y modificadas previamente a la construcción de los filtros. Para la remoción de CV se construyeron filtros en pequeña escala (trabajo en laboratorio) y se evaluó la eficiencia del material filtrante (filtros calcinadas) en distintas condiciones de operación como ser, caudal de alimentación, concentración inicial de colorante y altura de la columna. Las muestras fueron analizadas mediante espectroscopía visible a intervalos definidos de tiempos. Para el análisis de datos se utilizaron los modelos de Adams-Bohart y Thomas predecir las curvas de ruptura y con ello establecer los parámetros característicos del proceso. Los resultados obtenidos a diferentes alturas de lecho (3,4 y 6,5 cm), flujos volumétricos (33,3 y 133,3 mLmin^-1) y concentración inicial (10 y 50 mgL^-1) indican que el tiempo de servicio de la columna y la capacidad de remoción mejoran cuando se incrementa la altura del lecho y disminuye el flujo volumétrico. Con respecto a los modelos el de Thomas presentó el mejor ajuste para la descripción de las curvas de ruptura en las condiciones experimentales y el modelo de Adams-Bohart resultó adecuado para el comportamiento dinámico inicial. Los ensayos de remediación llevados a cabo sobre el efluente minero fueron realizados in situ en la bocamina Gayco en la Compañía Minera Raura (Perú). La arcilla utilizada para construir el material filtrante fue previamente tratada (termoactivación ácida) y calcinada logrando una mejora en su capacidad de adsorción para los metales presentes. Las aguas del efluente minero se hicieron circular a través de 4 bloques secuenciales de arcilla modificada en una canaleta, manteniendo un tiempo de contacto de 5 días. Se analizó de manera diaria el contenido de metales pesados disueltos y totales (Cu, Zn y Fe), pH y sólidos en suspensión del efluente, antes y después del filtrado. Según los resultados, los filtros de arcilla modificada y calcinada tienen la capacidad de reducir la concentración de metales totales y disueltos, los sólidos en suspensión y el pH en las aguas del efluente minero (bocamina Gayco). Debido a estos resultados se decidió realizar un análisis preliminar para evaluar la eficiencia del material para la descontaminación Pb, Hg, Cd, As, Mn y Cr. Los resultados indicaron que los filtros utilizados retienen más del 40% de la concentración inicial. Los valores obtenidos después del tratamiento estuvieron por debajo de lo estipulado por la legislación vigente a excepción del Hg. Los resultados encontrados en este trabajo de tesis resultan de suma importancia para el tratamiento de flujo continuo de contaminantes tanto orgánicos como inorgánicos. La implementación de estos materiales pudo mostrarse efectiva no solo en una escala piloto sino también, a escala industrial.
Dyes and heavy metals are usually present in industrial effluents from mining, textiles, paper, leather, printing, etc. The use of low-cost adsorbents is proposed as an efficient, simple and economical technique for the removal of dyes and heavy metals present in industrial discharges. In the particular case of this thesis, the evaluation of the use of natural clay filters with a high content of the montmorillonite clay mineral was proposed, in continuous flow systems for the remediation of a cationic organic pollutant, Crystal Violet (CV), from a solution Synthetic and heavy metal present in a real effluent of the company Minera Raura SA located in Peru. In this work, clays from Peru and Argentina were used, which were characterized and modified prior to the construction of the filters. For the removal of CV, small-scale filters (laboratory work) were constructed and the efficiency of the filtering material (calcined filters) was evaluated under different operating conditions such as, feed flow, initial dye concentration and column height. The samples were analyzed by visible spectroscopy at defined time intervals. For the data analysis, Adams-Bohart and Thomas models were used to predict the break curves and thereby establish the characteristic parameters of the process. The results obtained at different bed heights (3.4 and 6.5 cm), volumetric flows (33,3 and 133,3 mLmin^-1) and initial concentration (10 and 50 mgL^-1) indicate that the service time of the column and the capacity of removal improve when the bed height is increased and the volumetric flow decreases. With respect to the models, Thomas presented the best fit for the description of the break curves in the experimental conditions and the Adams-Bohart model was adequate for the initial dynamic behavior. Remediation tests carried out on the mining effluent were carried out in situ at the Gayco mine in the Raura Mining Company (Perú). The clay used to build the filter material was previously treated (acid heat activation) and calcined, achieving an improvement in its adsorption capacity for the metals present. The waters of the mining effluent were circulated through 4 sequential blocks of modified clay in a gutter, maintaining a contact time of 5 days. The content of dissolved and total heavy metals (Cu, Zn and Fe), pH and suspended solids of the effluent was analyzed daily, before and after filtration. According to the results, the modified and calcined clay filters have the ability to reduce the concentration of total and dissolved metals, suspended solids and pH in the waters of the mining effluent (Gayco bocamina). Due to these results it was decided to carry out a preliminary analysis to evaluate the efficiency of the material for decontamination Pb, Hg, Cd, As, Mn and Cr. The results indicated that the filters used retain more than 40% of the initial concentration. The values obtained after the treatment were below what was stipulated by current legislation with the exception of Hg. The results found in this thesis work are of paramount importance for the treatment of continuous flow of both organic and inorganic contaminants. The implementation of these materials could prove effective not only on a pilot scale but also on an industrial scale.
Fil: Aranibar Bejar, Heidi Karol. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.