Adsorbentes modificados con óxidos de hierro y aluminio para la remoción de iones fluoruro de soluciones acuosas y agua de consumo humano

Abstract

En el presente trabajo se emplearon 3 materiales en la remoción de iones fluoruro en agua, clinoptilolita (C), montmorillonita (M) y pumita (P), los cuales fueron modificados con iones Fe3+ y Al3+ y calentados a temperaturas de 200, 500 y 800 °C, con el objeto de mejorar sus propiedades texturales y afinidad hacia los iones F-. Se obtuvieron 39 modificaciones, los cuales fueron caracterizados por diversas técnicas. Posteriormente, se llevaron a cabo los experimentos de adsorción en batch con el fin de obtener las capacidades de remoción de cada material y evaluar la lixiviación de iones Fe3+ y Al3+ a partir de los materiales modificados, de ahí se seleccionaron los siguientes materiales: C-Fe, C-Fe 200, C-Al 200, M, M-Fe 200 y P-Al 200, sobre los cuales se realizaron pruebas de adsorción en sistema batch en función de las variables tiempo, pH inicial y concentración inicial del adsorbato. Las capacidades de remoción máximas de los materiales evaluadas presentaron el siguiente orden decreciente: M > C-Al 200> C-Fe > C-Fe 200 ≈ M-Fe 200. Se colectaron 5 muestras de agua natural en las los municipios de Chihuahua, Ojocaliente zona 1, Ojocaliente zona 2, San Luis Potosí y Santa María del Río, en las cuales se encontraron concentraciones de iones F- de 2.02, 3.37, 3.54, 1.95 y 1.44 mg/L, respectivamente y sobre las cuales se realizaron pruebas de cinéticas e isotermas de adsorción en un sistema por lotes, empleando como materiales adsorbentes a C-Fe, M y M-Fe 200, materiales que presentaron una mayor estabilidad y capacidad de adsorción. En forma general se observó que los adsorbentes presentaron un decremento considerable en su capacidad de remoción con respecto a las pruebas en soluciones acuosas, debido a una menor concentración del adsorbato en solución y a la competencia de las especies F-, CO32- y HCO3- por los sitios activos de los adsorbentes. Se realizaron pruebas de adsorción en un sistema continúo variando las velocidades de flujo volumétrico en la alimentación y el radio interno de la columna, empleando 20 g de C-Fe, como material de empaque. Los resultados obtenidos indicaron que el flujo tiene un efecto considerable en el tiempo de retención y eficiencia de la columna, los datos experimentales presentaron un buen ajuste al modelo de dosis-respuesta.