Adsorción y desorción de metales pesados en materiales arcillosos de la Norpatagonia
En el desarrollo de esta tesis se caracterizó una bentonita (CATAE) y seis minerales arcillosos constitutivos de las escombreras de las canteras de bentonita (DTN2, DTN3, MP2, MP4, LE1 y LE18) pertenecientes a la región de Cinco Saltos (Provincia de Río Negro) en sus aspectos mineralógicos, fisic...
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| Formato: | Online |
| Idioma: | spa |
| Publicado: |
2014
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| Acceso en línea: | http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/3638 |
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| Sumario: | En el desarrollo de esta tesis se caracterizó una bentonita (CATAE) y seis minerales arcillosos constitutivos de las escombreras de las canteras de bentonita (DTN2, DTN3, MP2, MP4, LE1 y LE18) pertenecientes a la región de Cinco Saltos (Provincia de Río Negro) en sus aspectos mineralógicos, fisicoquímicos y mecánicos. Referente a los aspectos físicos y mecánicos se determinó: la densidad aparente, el límite líquido, la capacidad de hinchamiento y la conductividad hidráulica. Respecto a las propiedades químicas evaluadas, se enfatizó en las relacionadas al comportamiento de adsorción de los minerales. Se determinó la capacidad de intercambio catiónico, la naturaleza de los cationes intercambiables, el área superficial específica, la densidad de carga superficial permanente y la densidad de carga dependiente del pH, el punto de carga cero, el punto isoeléctrico y la composición elemental. Se evaluó la capacidad de sorción y de desorción de tres minerales arcillosos caracterizados (CATAE, DTN2 y DTN3), para seis iones metálicos: Cd2+, Cr3+, Cu2+, Ni2+, Pb2+ y Zn2+. Se trabajó con una técnica en “batch” empleando materiales naturales y purificados, en solución acuosa y a temperatura ambiente, a tres valores de pH 3,5; 6,5 y 9,5 y a fuerzas iónicas variables. Las desorciones se realizaron con HCl y HNO3 (0,1 %) por extracción simple y en etapas sucesivas. En todos los casos la cuantificación del ion metálico remanente en solución, se determinó por Espectrometría de Emisión Atómica (ICP-AES). El estudio mineralógico puso de manifiesto que los minerales arcillosos (provenientes de escombreras) contienen proporciones variables de montmorillonita (82 a 87 %) e illita (5 a 9 %), mientras que la bentonita regional está formada principalmente por esmectita (97 %) y los minerales acompañantes son CaCO3 (calcita) y óxidos u oxohidróxidos amorfos de Fe. Para igual tiempo de contacto, la bentonita (CATAE) adsorbió concentraciones significativamente mayores de especies iónicas metálicas que las arcillas comunes DTN2 y DTN3. La adsorción de cada ion metálico fue superior cuando los minerales arcillosos estaban libres de impurezas acompañantes, presentando el Cu2+ el comportamiento inverso. Los porcentajes de retención alcanzados fueron: 100 % para especies iónicas de Cr y Pb, 96 % para especies iónicas de Cd, 93 % para especies iónicas de Zn y 90 % para especies iónicas de Ni. El ion Cu2+ se adsorbe casi en su totalidad sobre el mineral natural y sólo el 55 % cuando la bentonita está libre de oxohidróxidos de Fe y carbonatos. La adsorción para cada ión metálico es más lenta cuando los iones compiten por los mismos sitios activos del adsorbente, ya que la pendiente en la etapa inicial de las isotermas se atenúa. Si bien la secuencia de afinidades se mantuvo con las soluciones múltiples ensayadas (Cr3+ > Cd2+ > Pb2+) y (Zn2+> Ni2+> Cu2+), la capacidad de retención disminuyó para los iones bivalentes. Para la solución conteniendo Zn2+, Ni2+ y Cu2+, el proceso de adsorción se modificó. Mientras que el Cu2+ fue adsorbiéndose en forma gradual desde los primeros minutos de contacto con la arcilla, Ni2+ y Zn2+ reaccionaron de forma tardía. La desorción en tres etapas sucesivas fue más efectiva que la desorción simple, llegando en algunos casos a triplicar la cantidad de ion metálico removido de la superficie. La solución de HNO3 (0,1 %) resultó ser más efectiva que la solución de HCl (0,1 %) en la remoción de la mayoría de los iones metálicos. Respecto a las arcillas comunes, las diferencias entre ambos ácidos no fueron significativas; aunque cabe destacar que, los iones metálicos se desorbieron con mayor facilidad de las arcillas comunes que de la bentonita. El proceso de desorción se modificó cuando a la solución multicatiónica se le agregó un electrolito inerte para generar un efecto salino determinado. Así, para una solución 0,1 M de KNO3 ambas soluciones ácidas removieron el 100 % del Cd2+, Ni2+ y Zn2+ inmovilizado por la arcilla. Del Cr3+ retenido sólo se desorbió el 2 %, mientras que para Cu2+ y Pb2+ los porcentajes alcanzados fueron 68 % y 78 % respectivamente. Respecto a las propiedades mecánicas de los minerales estudiados y acorde a lo establecido en la reglamentación internacional vigente, para la elaboración de membranas geotextiles (GCLs), destinadas a la impermeabilización de sitios de disposición final de residuos peligrosos, sólo la bentonita regional (CATAE) y las arcillas comunes DTN2 y DTN3 cumplen las especificaciones para ser utilizadas en la fabricación de GCLs. |
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