Depuración de aguas contaminadas con cromo y vanadio empleando biosorción en batch y columna

GARCÍA JOUSY; GULISANO MATÍAS N; NANINI JULIÁN N; FAILO PAULA S.; PERESUTTI NATALIA; ABATANGELO VIRGINIA; SALA LUIS; GONZÁLEZ J.C.; GARCÍA SILVIA; FRASCAROLI MARÍA INÉS

Rosario Sede de Gobierno de la UNR

Taller; Segundo Taller Argentino de Ciencias del Ambiente; 2012

Universidad Nacional de Rosario

Introducción. La remediación por biosorción es un proceso pasivo y económico que elimina metales de las aguas servidas provenientes de la actividad industrial. Contrasta con los métodos tradicionales por su bajo impacto ambiental. El cromo y el vanadio son extensivamente utilizados en las industrias dedicadas a la producción de acero inoxidable y a la curtiembre del cuero. Las aguas servidas, provenientes de estas industrias, contienen concentraciones de Cr(III) y V(IV)/V(V) más elevadas que lo permitido por lo que se deben desarrollar metodologías de remediación que eviten su incorporación al ambiente. Metodología. Se han utilizado dos métodos: remediación en batch y en columna. La  primera consiste en agitar la solución contaminada con la cantidad apropiada de biomaterial y analizar la disminución del contaminante en la solución sobrenadante. Para optimizar los resultados se debe determinar previamente cómo influye el pH, la cantidad de biomasa, el tamaño de partícula y el tiempo de contacto en la eficiencia del proceso de retención del metal. La utilización de columnas empacadas con el biomaterial seleccionado resulta un método sumamente apropiado. En este caso, las condiciones experimentales de partida suelen ser las mismas que las utilizadas en batch (pH y tamaño de partícula), sin embargo también se deben determinar cómo influyen el flujo, la densidad de empaque y la altura del relleno. La concentración del contaminante a la salida de la columna (efluente) vs el tiempo determina un perfil de elución, útil para determinar el volumen de agua depurada. La [Cr(III)] se determinó por método colorimétrico de la difenilcarbazida (540 nm) (1) mientras que la de V(IV) por el método de PAR (2). Objetivos. Encontrar las condiciones experimentales (pH, masa de sorbente, tiempo de contacto, flujo, altura del relleno) y  las biomasas apropiadas con alta capacidad de retención de V(IV) y Cr(III). Resultados parciales. Se estudiaron dos tipos de biomasas: lignocelulósica (salvado de soja, S) y péctica (cáscara de naranja, N). Los resultados de sorción obtenidos para N en batch indicaron que la capacidad de biosorción de V(IV) fue de 5,95 mg/g de biomasa a pH 4,0 y 7,5 g/L de N, con un tiempo de equilibrio de 47 min a 25º C. El pH óptimo encontrado puede justificarse en términos de la especiación del V(IV) y de la ionización de los grupos ácidos del biomaterial. Los datos experimentales ajustaron mejor con el modelo de isoterma de Langmuir. A partir del modelo de Dubinin- Rasduhkevich (3) se obtuvo un valor de energía involucrado de 9,8 kJ/mol, lo que indica que el proceso de sorción ocurre mediante intercambio iónico. El perfil de elución de una solución de V(IV) tratada con una columna empacada con N fue ajustado con el modelo de Thomas (4). Las condiciones experimentales fueron: masa = 3,0 g; flujo = 1,3 mL/min; pH = 3,5; altura = 7,0 cm; densidad de empaque = 36 kg/m3; [V(IV)]0 = 100 mg/L. Los resultados muestran que 56 mL de solución de V(IV) son depurados por la columna. Esta biomasa también fue utilizada, a pH 4,0, para depurar 75 mL de solución de Cr(III), en las siguientes condiciones: altura = 6,7 cm,  masa = 3,1 g, flujo = 0,24 mL/min,  densidad de empaque = 147 kg/m3, [Cr(III)]0 = 92,2mg/L. En el caso de S a partir de los resultados en batch , se trabajó en columna al mismo pH y a un flujo de 1,4 mL/min depurando 203 mL de solución cuya [Cr(III)]0 era de 120 mg/L. (1) F. Burriel Marti, F. Conde, S. Arribas Jimeno, J. Mendez (1992) Decimocuarta Edición, 600-601 (2) X. He, M. Tubino, V. A. Rossi (1999) Analytica Chimica Acta 389, 275-280; (3) M. M. Dubinin, E. D. Zaverina and L. V. Radushkevich (1947) Zhurnal Fizicheskoi Khimii, 21, 1351-1362; (4) H. C. Thomas (1944) J.Am.Chem.Soc., 66 , 1664-1666.