Remoción de metales del grupo platino mediante vermiculita expandida

MILAGROS GALLARDO QUIROGA; CÉSAR ALMEIDA; JUAN VIDAL TREBER; SEBASTIÁN ROBLEDO ; PATRICIA GONZÁLEZ

Congreso; XI Congreso Argentino de Química Analítica; 2021

La demanda de metales preciosos incluyendo Au, Ag, metales del grupo platino (Pd, Pt, Rh, Ir, Os and Ru) y elementos de tierras raras (Tb, Dy, Ho, etc.) tiene una tendencia creciente. En particular, los metales del grupo platino (MGP) exhiben: estabilidad química, buena conductividad eléctrica, alto punto de fusión y excelentes propiedades catalíticas, entre otras; para ser aplicados en distintos campos de la industria. Sin embargo, la intensiva extracción de estos elementos críticos desde sus menas primarias, puede poner en riesgo las reservas de estos recursos limitados. En este contexto, resulta de interés desarrollar métodos para recuperar/eliminar estos metales potencialmente contaminantes cuando están presentes en aguas residuales, con el propósito de obtener metales valiosos y minimizar la contaminación de los cuerpos de agua receptores. Métodos como la extracción por solventes, separación por membrana, intercambio iónico, ósmosis inversa y adsorción son los más convencionales en la eliminación de iones de MGP a partir de soluciones acuosas y; cada uno de estos métodos presentan ventajas y desventajas en su aplicación. Dentro de la adsorción, algunos adsorbentes naturales como los minerales de arcilla han mostrado ser eficaces y económicamente accesibles en el tratamiento de aguas contaminadas1. Entre los minerales de arcilla, se encuentra la vermiculita, un silicato hidratado de estructura laminar con cantidades variables de magnesio, aluminio y hierro. Además, cuando la vermiculita es calentada rápidamente a altas temperaturas (650-750 °C), el agua interlaminar puede ser evaporada y por lo tanto expandir las láminas varias veces su volumen. Si bien la vermiculita expandida ha sido investigada en la remoción de compuestos orgánicos e inorgánicos2,3, no se ha reportado estudios que evalúen la adsorción de los MGP sobre este adsorbente a partir de soluciones acuosas. Por consiguiente, este trabajo estudia la remoción de Pt (IV), Rh (III), Ru (III) e Ir (III) desde soluciones diluidas en sistemas de adsorción en batch y en flujo continuo, usando vermiculita expandida granular (VEG) como adsorbente, el cual fue caracterizado por fluorescencia de rayos X, difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y adsorción-desorción de N2 a 77 K. Una masa definida de VEG (1 g) fue pretratada saturando el mineral en 50 mL de HCl 5% (v/v) para luego ser agitado por 2 h. La suspensión inmediatamente se filtró y lavó con agua desionizada hasta pH neutro. Los experimentos de adsorción en batch fueron realizados en tubos de polietileno de 50 mL conteniendo la solución monocomponente de los metales y una cierta cantidad del adsorbente. Las variables ensayadas fueron el efecto del pH inicial (2,0-8,0), la dosis del adsorbente (50-100 mg) y el tiempo de contacto (1-240 min) en la capacidad de adsorción de los MGP sobre la VEG. Los tubos fueron herméticamente cerrados y agitados para promover el proceso de adsorción. La concentración de los metales se determinó por ICP-MS. Los experimentos de flujo continuo tuvieron lugar en columnas de polipropileno de 1,0 cm de diámetro interno a diferentes alturas de lecho (3,0 y 6,0 cm) empacadas con una masa conocida de VEG. Las soluciones monocomponentes de MGP fueron constantemente conducidas a un flujo volumétrico de 1,0 mL min-1 en dirección ascendente usando una bomba peristáltica Gilson. Las soluciones monocomponentes conteniendo 200 μg L-1 del MGP fueron impulsadas a través de las columnas previamente acondicionadas al pH óptimo a temperatura ambiente. A intervalos regulares de tiempo, se colectaron muestras líquidas de 2,0 mL por el extremo superior de las columnas para medir la concentración de los MGP mediante ICP-MS. Los resultados sugieren que la capacidad de adsorción de los MGP podría estar relacionada con las propiedades estructurales de la VEG. El proceso de remoción mostró ser pH-dependiente. La cinética de adsorción resultó ser adecuada para todos los metales estudiados; alcanzando las condiciones de equilibrio en menos de 5 min. Las curvas de ruptura obtenidas a partir de las columnas empacadas de VEG, muestran que el tiempo de ruptura como la capacidad de adsorción, aumenta con el incremento de la altura de lecho. Finalmente, la VEG tiene potencial para ser empleada como adsorbente en la remoción y recuperación de MGP a partir de soluciones diluidas.1.Malamis, S., & Katsou, E. (2013). A review on zinc and nickel adsorption on natural and modified zeolite, bentonite and vermiculite: examination of process parameters, kinetics and isotherms. Journal of hazardous materials, 252, 428-461.2.Duman, O., Tunç, S., & Polat, T. G. (2015). Determination of adsorptive properties of expanded vermiculite for the removal of CI Basic Red 9 from aqueous solution: kinetic, isotherm and thermodynamic studies. Applied Clay Science, 109, 22-32.3.Lee, T. (2012). Removal of heavy metals in storm water runoff using porous vermiculite expanded by microwave preparation. Water, Air, & Soil Pollution, 223(6), 3399-3408.