Eliminación de metales pesados de efluentes industriales mediante residuos de manzana químicamente modificados y resinas de intercambio iónico

Abstract

En este trabajo se ha considerado la posibilidad de utilizar residuos de manzana procedentes de la elaboración de sidra como material de intercambio iónico. Esta biomasa residual, localmente denominada "magalla", se genera en nuestra región en grandes cantidades y, por su composición lignocelulósica, posee propiedades de intercambio iónico, aunque los valores de las capacidades de intercambio son relativamente bajos. Se ha realizado un estudio de la composición de estos residuos, determinando sus características físico-químicas, especialmente su estabilidad y su capacidad de intercambio de diferentes metales. Con objeto de incrementar ambas características, se han llevado a cabo reacciones de reticulación con formaldehido y epiclorhidrina, oxidación, carboximetilación, xantación y forsfatación. Las características físico-químicas de los productos obtenidos han demostrado que las reacciones de reticulación y oxidación aumentan la estabilidad de los residuos pero no la capacidad de intercambio iónico. La reacción de carboximetailación produce un notable incremento de la capacidad de intercambio pero no se consiguen resultados reproducibles en los valores de los parámetros físico-químicos. La reacción de xantación y, especialmente la de fosfatación, conducen a valores estables de todos los parámetros determinados y a un incremento de la capacidad de intercambio de hasta un 500%. Debido a los resultados obtenidos, se decidió utilizar estos dos últimos tratamientos para su aplicación en la eliminación de metales pesados de efluentes. Los resultados del intercambio obtenidos con residuos de manzana se han comparado con los obtenidos con dos resinas catiónicas comerciales utilizadas en la eliminación de metalea: Duolite C-26 y Duolite C-474. El diseño de los diferentes equipos de intercambio iónico requieres el conocimiento de los factores de equilibrio, cinéticos e hidrodinámicos, que permiten predecir el comportamiento del sistema. Los resultados de los datos de equilibrio para el intercambio iónico de los metales pesados Cu,Zn y Ni se han ajustado aplicando la ecuación de Langmuir, estudiando la influencia de la concentración y del tamaño de partícula. Para la correlación de los resultados de los datos cinéticos se han aplicado las ecuaciones correspondientes al modelo de núcleo decreciente. Las variables estudiadas han sido la velocidad de agitación y el tamaño de partícula. Los factores hidrodinámicos se han estudiado mediante la obtención de la distribución de tiempos de residencia, y los valores obtenidos se han ajustaos según el modelo de tanques en serie. Tambiém se han realizado ensayos en lecho de relleno teniendo en cuenta las diferentes etapas del proceso de intercambio iónico, carga, elución y regeneración. Estos estudios se han llevado a cabo con disoluciones de un solo catión metálico y con disoluciones de mezclas multicomponente. Las variables estudiadas han sido la composición de la alimentación, la concentración, la velocidad de flujo, el pH, el tamaño de partícula y la forma iónica del intercambiador. Debido a la escasez de abastecimietnos de aguas de elevada calidad, se ha incrementado en interés en la reutilización de aguas residuales sometidas a tratamientos de depuración. Por este motivo, se ha estudiado la aplicación de la "magalla" en la preconcentración y eliminación de trazas de metales en agua, estudiando la evicacia de la retención en función del pH y de la velocidad de flujo.