RETENCION DE Hg\(II\) Y Cr\(VI\) EN CARBONES ACTIVADOS DE ...

presencia de inorgánicos y heteroatomos que forman grupos funcionales superficialesinfluencian las propiedades de adsorción de especies polares. Entre estos grupos funcionalesoxigenados están los grupos: carboxílicos, fenólicos carbonílicos, quinónicos, lactónicos. Ellospueden actuar como ácidos débiles y ser centros de retención de los contaminantes metálicos.La adsorción de metales pesados presentes en aguas depende de varios factores que serelacionan : la constitución química del agua, las formas en que se encuentran las especies demetales pesados, la textura y los grupos funcionales presentes en la superficie del carbónactivado. Variables como origen, tipo y tamaño de partícula del carbón activado, pH de lasolución, temperatura del agua, tiempo de contacto e interacciones competitivas con otroscomponentes del agua influencian la retención de metales en el carbón activado (4,5).TECNOLOGIAS ESTABLECIDASParte importante de los metales pesados presentes en aguas contaminadas son removidos porprecipitación como hidróxidos insolubles, sales básicas o coprecipitado junto a carbonato decalcio o hidróxido férrico, en la etapa de tratamiento con cal ,pero esta etapa de depuración nolos elimina completamente . Una de las posibilidades de rebajar su concentración por debajo delos límites máximos permitidos es, mediante su adsorción en carbón activado . Este procesopuede ser antecedido por un tratamiento con cloruro férrico para formar flóculos de hidróxidode hierro que adsorben efectivamente metales pesados . La adsorción en carbones activados seutiliza ampliamente en plantas de tratamiento de aguas para la eliminación de olores , desabores y para la separación de compuestos orgánicos pero además ,como se ha señalado, enesta estapa se pueden separar metales pesados como el cromo y mercurio.Un diagrama esquemático que muestra un tratamiento terciario convencional de aguas servidasse muestra en el esquema 1.CO 2 Ca(OH) 2 CO 2A B C D Eairefosfato de CaNH 3agua I H G FpurificadaCO 2Esquema 1En las etapas A, B y C se efectúa la sedimentación, y la biodegradación con lodo activado, en laetapa D se añade Ca(OH) 2 para precipitar los fosfatos, la adición posterior de CO 2 permite laseparación de carbonato de calcio y fosfato adicional en el decantador E. Luego de un ajuste de215

pH se hace el stripping de NH 3 en la etapa G y finalmente el agua se “refina” al remover loscompuestos orgánicos residuales y metales pesados en las columnas de adsorción con carbónactivado granular H e I.El esquema 2 muestra una alternativa fisico-química al tratamiento anterior.Agua servida Ca(OH) 2 agente floculanteTamizado Aireación Remoción de ClarificaciónfosfatosDesinfección Adsorción en Filtración Disminución de(cloración) carbón activado pHRegeneración CO 2carbón activadoagua purificadaEsquema 2Este proceso implica menores costos de capital que el que usa tratamiento biológico y puedeeliminar mas completamente los contaminantes tóxicos, pero necesita de un control deoperación mucho mas cuidadoso. Las etapas que comprende son : remoción de espuma ysólidos; clarificación, asistida mediante la adicion de un coagulante y otros productos químicoscomo cal para remover fosfatos; filtración; adsorción en carbón activado y desinfección(cloración). Suele incluirse además una etapa final de intercambio cationico para remover el ionamonio al final del tratamiento (1,2).ESTUDIOS A ESCALA LABORATORIO216

La retención de Cr(VI) en carbones activados ocurre preferentemente en el rango de pH ácido-cuando la especie dominante es HCrO 4 o CrO = 4 y el proceso de retención ocurre con unareducción parcial de Cr(VI) a Cr(III) . En el caso del Hg(II) se informa que la retención esmayor a pH neutro que básico. En general se ha encontrado que para numerosos metalespesados existe un “borde de adsorción” en la zona de pH ácido y así el cambio de algunasunidades de pH en el rango 3-6 provoca un fuerte aumento en la capacidad de sorción del metalen los carbones activados (3, 6 ). También se informa que la naturaleza del precursor, elproceso de activación y las modificaciones químicas por oxidación o reducción de los carbonesactivados influyen en su comportamiento en la retención de iones metálicos .En Concepción (Chile) se ha estudiado la retención de Cr(VI) y Hg(II) en carbones activadosde origen lignocelulósico obtenidos en laboratorio y comparado su comportamiento con el deun carbon activado comercial. Los carbones se han preparado ha partir de astillas de Eucalyptusglobulus y de huesos de melocotón por pirólisis y activación física tanto con vapor de aguacomo CO 2 . Mientras los carbones activados de huesos de melocotón son fundamentalmentemicroporosos con algún grado de desarrollo de la mesoporosidad que aumenta con el grado deactivación , los carbones activados de Eucalyptus g. presentan un importante volumen demacroporos , propio del precursor. El desarrollo de los meso y microporos en el proceso deactivación es menos significativo que en los anteriores. Paralelamente con la activación ocurreun cambio en la concentración de los grupos funcionales oxigenados de los carbonesincrementándose estos con la activación. Se observan diferencias tanto en la velocidad deretención de Cr(VI) como en la capacidad de retención en estos dos tipos de carbones activadosy ellos se comparan favorablemente con el carbón activado comercial usado como referencia.Así para carbones activados con un mismo nivel de activación, la velocidad inicial de retenciónde Cr(VI) , en medio ácido, es mayor en los carbones originados en Eucalyptus g. que en losproducidos a partir de huesos de melocotón debido al mayor desarrollo de la red de poros detransporte del primero, pero la capacidad de retención es mas alta en los segundos debido,probablemente, al mayor desarrollo de su microporosidad. Estos efectos de velocidad no sontan importantes en el caso de Hg(II) debido a su menor tamaño que hace que presente menoreslimitaciones difusionales en el proceso de retención. También se encuentra que la velocidad ycapacidad de retención dependen del nivel de activación , siendo estas mas altas, como es deesperar, en carbones que se han activado en mayor grado. El agua como agente activantefavorece el desarrollo de una microporosidad mas amplia, lo que ayuda a la mejor difusión delCr(VI) hacia los centros de sorción. Otro aspecto a destacar cuando se desea separarsimultáneamente Cr(VI) y Hg(II), es que al estar el Cr(VI) a la forma anionica y el Hg(II) a laforma cationica aparentemente no compiten por los mismos sitios de adsorción y por lo tanto lapresencia de uno de ellos no altera en forma significativa la capacidad de adsorción del segundocomo se observa en laFigura 2 .217

160140120100X(u.a/g)806040200Cr(VI) Cr(VI)+Hg HG(II) HG(II)+CrFig 2.- Influencia de la presencia del segundo metal en la capacidad de retención deCr(VI) y Hg(II)En esta figura se muestra la retención de equilibrio para Cr(VI) en ausencia y en presencia deHg(II) en concentración elevada y el efecto análogo de la presencia de Cr(VI) en la retención deequilibrio de Hg(II), medidas en iguales condiciones experimentales(7).BIBLIOGRAFÍA1.- M. Stanley E., Environmental Chemistry, 4ª Ed., Lewis Publishers Inc, Boston (1990)2 J.Catalán L., Depuradores.Bases científicas, Editorial Bellisco, Madrid (1997)3.- Norma Chilena NCH409-1; NCH 1333; NCH22804.-R.C.Bansal, J.B.Donnet, F.Stoeckli, Active Carbon, Marcel Dekker (1988)5.-H. Marsh, E.A. Heintz,F.Rodríguez-Reinoso, Introduction to Carbon Technologies,Universidad de Alicante,Alicante (1997)6.-M.O.Corapcioglu, C.P. Huang, Wat.Res.21, 1031 (1987)7.-R.Arriagada, R.García, R.Cid, Informe proyecto Fondecyt (Chile) No 195.0771218

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