Efecto del pH y el tiempo de contacto en la adsorción de cromo hexavalente en solución acuosa utilizando montmorillonita como adsorbente - Rojas Villalva, Yelitsa (2015)
El presente trabajo de investigación titulado “Efecto del pH y el tiempo de contacto en la adsorción de cromo hexavalente en solución acuosa, utilizando Montmorillonita como adsorbente”, tiene como objetivo principal evaluar el efecto del pH y tiempo de contacto en la adsorción de Cr (VI) utilizando Montmorillonita como adsorbente; para lo cual se realizó la caracterización fisicoquímica, química y mineralógica de la arcilla natural proveniente del yacimiento Doña Herminia S. A. de la localidad de Chupaca-Chongos bajo; realizándose mediante DRX (Difracción de rayos X), FTIR (Espectroscopía Infrarroja de Transformada de Fourier), FRX (Fluorescencia de rayos X) y adsorción BET (Brunauer–Emmett–Teller), donde de este último análisis se obtuvo que el área superficial del adsorbente es de 82,8818 m2/g, dentro del rango de 80-300 m2/g para arcillas Montmorilloníticas, determinada por Galán, E., (1990) y un diámetro de poro de la Montmorillonita de 5,5729 nm, perteneciente a los mesoporos debido a que su diámetro está comprendido entre 2-50 nm de acuerdo a la clasificación de poros según la IUPAC (Norma ISO 15901-2) (Sing et al., 1985). La concentración de Cr (VI) de 20 mg Cr (VI)/L en soluciones acuosas fue tomada en referencia a Anco E., (2004), el cual realizó un estudio para la remoción de Cr (VI) para efluentes mineros, basándose principalmente en la efluente de la planta minera Casapalca a una concentración de Cr (VI) en un rango de 10-30 mg/L. Para la dosificación del adsorbente se eligió trabajar con 17 g de arcilla natural en 50 mL de solución acuosa, determinado mediante la curva de masas. A partir de ello, se realizó el estudio de la influencia del pH y tiempo de contacto en el proceso de adsorción, para lo cual se realizaron 9 experimentos con 3 niveles para cada efecto (pH=2,3 y 4; tiempo de contacto=12h, 24h y 36h) y dos réplicas, haciendo un total de 27 experimentos. Cuyos niveles óptimos fueron pH 2 y 24 h, con un porcentaje de adsorción máxima de 95,213% y una decreción de la concentración final a 0,957 mg Cr (VI)/L cumpliendo el estándar del LMP de 1 mgCr (VI)/L según los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para el Agua de uso pecuario (artículo 7° del decreto legislativo N° 1013 y la ley N° 28611 de la resolución ministerial N°011-96-EMV); siendo estos análisis realizados mediante la técnica analítica de colorimétrica de rayos UV. Así mismo se realizó el modelamiento matemático del proceso de adsorción de Cr (VI) con la finalidad de identificar los valores óptimos de pH y tiempo de contacto, visualizándose cuán significativas son dichas variables en el proceso de adsorción mediante el análisis estadístico de varianza (ANOVA), considerando un nivel de significancia del 5% se determinó que el pH es la variable más influyente. Por último en base a los resultados obtenidos de los factores óptimos, se estudió el equilibrio de adsorción con la aplicación de los modelos predictivos Langmuir y Frendluich que ayudan a describir el proceso de adsorción, para lo cual se realizó 5 pruebas experimentales a diferentes concentraciones iniciales (4 mg Cr (VI)/L, 8 mg Cr (VI)/L, 12 mg Cr (VI)/L, 16 mg Cr (VI)/L y 20 mg Cr (VI)/L). Del ajuste de los modelos matemáticos, se determinó que el mecanismo de adsorción se ve descrito principalmente por una adsorción específica en multicapa, debido a que se obtuvo un mejor ajuste del modelo de Freundlich, ya que es el que mejor reproduce el equilibrio de adsorción del Cr (VI) con un R2=0,9887, KF= 0,052 y n=2,362; mayor a lo obtenido por el modelo de Langmuir el cual obtuvo un R2=0,9307, qmáx.= 0,062 y KL= 4,574. Permitiendo en el futuro la aplicación de este estudio al escala de esta tecnología a nivel industrial. Finalmente es importante resaltar que la adsorción de Cr (VI) mediante arcilla natural es una de las tecnologías de adsorción emergentes para eliminar este metal por dos razones principales: la arcilla es fácil acceso a un precio considerable, ya que es un recurso abundante propio de la provincia de Chupaca distrito de Chongos Bajo; además el adsorbente resultante luego del proceso de adsorción puede utilizarse para la producción de bloques de construcción, de esta manera se lograría disponer responsablemente de la arcilla utilizada evitando que se convierta en una fuente de contaminación.