Influencia de las condiciones operativas sobre la producción de Fe(II) en columnas rellenas con hierro cero valente: análisis de las superficies de respuesta

ELIANA BERARDOZZI; JORGE A., DONADELLI; FERNANDO S., GARCÍA EINSCHLAG

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2015

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

El uso de Hierro Cero Valente (ZVI) soportado en columnas ha demostrado ser efectivo en la remoción de diferentes contaminantes de manera continua y fácilmente aplicable a gran escala. Entre sus aplicaciones se pueden mencionar la remoción de arsénico en aguas de consumo y el tratamiento de efluentes industriales que contengan cromo y/o compuestos orgánicos refractarios a tratamientos biológicos. Los mecanismos de remoción involucran la reducción directa del contaminante, la oxidación mediante acoplamiento con reacciones tipo-Fenton o el secuestro físico mediante procesos de adsorción y co-precipitación por parte de los óxidos de hierro. Estudios preliminares han demostrado que la concentración de Fe(II) a la salida de la columna es un parámetro clave para la optimización de los procesos de remoción. Debido a que este parámetro es altamente dependiente de las condiciones operativas, un análisis de su comportamiento es necesario para la aplicabilidad de la técnica. En este trabajo se utilizaron columnas rellenas con cantidades variables de lana de acero manteniendo constante la densidad del relleno y el diámetro de la columna. Para preparar las soluciones de trabajo se utilizó agua de red, cuyo pH inicial fue ajustado a distintos valores, para alimentar las columnas mediante una bomba peristáltica que permite regular el tiempo de residencia del fluido en el sistema. A la salida de la columna se realizaron determinaciones de Fe(III), Fe(II), pH y oxígeno disuelto. Con estos valores se estudió, mediante la metodología de superficies de respuesta, el efecto de las variables independientes (tiempo de residencia, masa de relleno y pH de entrada) sobre las variables de respuesta (producción de Fe(II) y Fe(III); consumo de protones y oxígeno). Se encontró que una disminución del pH y un aumento del tiempo de residencia favorecen la producción de Fe(II). En contraste, en el rango experimental analizado, las variaciones en la masa de ZVI empleada no influyen de manera significativa en la producción de Fe(II). El consumo de oxígeno, por otro lado, parece ser independiente del pH inicial, y altamente dependiente tanto del tiempo de residencia como de la masa de ZVI. Finalmente, el análisis de las diferencias entre el pH de entrada y el pH de salida muestra que el consumo de protones aumenta con el tiempo de residencia, disminuye con el pH de entrada y presenta un leve descenso al aumentar la masa de ZVI utilizada. Estos resultados permiten predecir las concentraciones de Fe(II) a la salida de la columna para diferentes condiciones de trabajo, otorgando una valiosa herramienta para el diseño de procesos continuos de remoción que operen eficientemente.