Coeficientes físico químicos en el proceso de adsorción de metales pesados en aguas contaminadas por relaves mineros, utilizando membrana cerámica de arcilla roja

• Autor: Salas Pino, Miriam
• Formato: tesis doctoral
• Fecha de Publicación: 2020
• Institución: Universidad Nacional de San Agustín
• Repositorio: UNSA-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.unsa.edu.pe:20.500.12773/12180
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.12773/12180
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Arcilla; cerámica; metales pesados; adsorción; coeficientes termodinámicos; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.11.02

En busca de tecnologías limpias para remover metales pesados, se optó por el proceso de adsorción, utilizando cerámica sintetizada a partir de arcilla roja. Se evaluó la capacidad de adsorción de la cerámica y se definió los coeficientes fisicoquímicos del proceso. Las características de la arcilla roja, cerámica sintetizada sin modificar y modificada se determinaron con las técnicas de FRX, DRX, FTIR, BET y SEM; los compuestos químicos de la arcilla roja en mayor concentración fueron: 27.44% de Al2O3, 4.1% de Fe2O3 y 44.64% de SiO2; mineralogía contiene vermiculita, illita y micas; grupo funcional oxidrilo, área superficial 32.015 m2/g, volumen de poro 0.01166 cm3/g y tamaño de poro 2.1502 nm. Las características de la membrana cerámica sin modificar fueron: 15% de Al2O3, 9.98% de Fe2O3, 57.6% de SiO2, Anortaclasa, Goethita, grupos funcionales O-H y enlace Si-O, área superficial 0.0113 m2/g, volumen de poro 0.042x10-3 cm3/g, tamaño de poro 2.2 nm, superficie irregular sólida entre poros. Caracterizada la cerámica modificada registró 22.6% de Al2O3, 3.67% de Fe2O3, 62.19% de SiO2, grupos funcionales O-H y enlace Si-O, área superficial 17.85 m2/g, volumen de poro 71.33x10-3 cm3/g y tamaño de poro 6.94 nm. Se sintetizó cerámica con 60% de arcilla roja, 10% de cuarzo y 30% de aserrín, se conformó en húmedo, se sinterizó a temperatura máxima de cocción de 1000 °C y perfil de temperatura definido por termogravimetría. La cerámica sintetizada se modificó con ácido sulfúrico al 1.5 M, agitación por 80 minutos a 150 °C, se dio cambios en área superficial y punto isoeléctrico, pH 7.8 para cerámica sin modificar y pH 6.9 para cerámica modificada. Se formuló el adsorbato para simular los metales detectados en el río Umuyto (distrito Haquira, provincia Apurímac), que superaron el ECA (Pb(II), Cu(II), Zn(II)). Se trabajó en sistema multimetálico a pHs diferentes (rango de 4 a 6.5), con cerámica sin modificar y la mayor adsorción de Pb(II) y Cu(II) fue en el rango de pH de 5.1 a 5.5 y del Zn(II) a pH 6.5. Conocido el pH Pzc, se trabajó a pH 7.5, a diferentes concentraciones y temperaturas en sistema multimetal (Pb, Cu, Zn), el Pb+2 y Cu+2 precipitaron como (Pb(OH)2 y CuO); en cambio 45 mg de Zn+2 se adsorbió por gramo de cerámica activada. Similarmente en sistema unimetálico con Cd a pH 7.35, la adsorción fue de 13 mg de cadmio. Los coeficientes físico químicos de adsorción del catión Zn+2 en sistema multimetálico con modelos matemáticos: isoterma Freundlich, ∆G (-1.004 a -5.604 kJ/mol), ∆H de 77.49 kJ/mol y ∆S de -271.9 J/mol. De la adsorción de Cd+2, en sistema unimetálico se determinó: isoterma de Freundlich, ∆G (0.0366 a 0.6391), ∆H de -12.98 kJ/mol y ∆S de -41.8 J/mol