DEL AGUA

CAMPO PE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un medio sorbente para ia remoción selectiva contaminantes del agua. ás específicamente, la presente invención se relaciona con un medio sorbente que incluye una matriz constituida por gránuios de aerliato y óxidos de hierro con propiedades magnéticas, tales como maghemita, hematlta, magnetita, entre otros. La presente invención se relaciona tambié con el método de preparación del medio sorbente con una granulomefrla definida y sus uso en la remoción íe contaminantes del agua.

ESTADO DE LA TÉCNICA

El arsénico en aguas naturales es un problema a nivel mundial La contaminación por arsénico ha sido reportada en Estados Unidos, C ina, Chile, Sangladesh, Taiwán, léxico, Argentina, Polonia, Canadá, Hungría, Nuev Zelandia, Japón e India. Las zonas más populosas afectadas por este contaminante son Bangladesh y West Bengaí en la india (Mohán et al.. 2007), En Chile, una de las regiones con mayores dificultades es la región de Aníofagasta. por causa de altas concentraciones de arsénico del rio Loa. Además, recientemente se han observado concentraciones relativamente altas para el consumo humano en otras reglones de Chile tales como Arica Parinacoia, y Región Metropolitana,

El consumo humano de aguas contaminadas con arsénico puede producir en ei largo plazo; cáncer a la piel, pulmones, y ríñones como también cambios en la pigmentación de la piel, híperqueratosís, dolores musculares, pérdid del apetito, náusea y envenenamiento (esto último a mayores concentraciones) (WHO, 1981; Jala 2000).

La Organización Mundial de la Salud (QMS) propone como estándar para el agua potable concentraciones, de arsénico que no superen ios 10 pg/L (0,01 mg/L), reduciendo ei limite anterior que alcanzaba los 50 pg/ ^' L La Oficina de Protección Medioambiental de Estados Unidos (US-EPA), también redujo tos limites de concentración de arsénico para la producción de agua potable desde 50 a 10 pg/L norma que está vigente desde Enero del 2006. En el caso de Chile, la norma chilena de agua potable Nch409 fue modificada el año 2001 , bajándose ios límites de concentración de arsénico de 50 a 10 pg/L para todas las empresas sanitarias que iniciasen la operación de instalaciones dé producción de agua potable desde ese ano, Para ias empresas antiguas, en cambio, se dio un plazo gradual del cumplimiento de la norma, con un objetivo medio de alcan ar los 30 ug/L l año 2006, y uno final logrando los 10 ug/L al año 201

Actualmente en Chile- se utiliza corno mecanismo de remoción convencional el sistema de coagulación/precipitación con cloruro férrico, el cual presenta un buen rendimiento de remoción pero tiene las desventajas de su elevado costo, compleja operación y de generar una gran cantidad de lodos arsenieados.

La empresa sanitaria de Antofagasta (ESSAN) trata las aguas contaminadas con arsénico a través del proceso de coagulación/filtración, logrando efluentes con concentraciones cercanas a los 10 ppb. Sin embargo, el esfuerzo de conseguir tales concentraciones ha significado un aumento significativo en los costos de operación (hasta de un 70%). De esta manera, surge la necesidad de generar aifernaflvas de mayor costo-efectividad para ia remoción del arsénico de las fuentes de agua, y que no resulten en la generación de residuos poieneiaimente tóxicos o de difícil disposición.

Se han desarrollado numerosas técnicas para la remoción de arsénico del agua. Las tecnologías de remoción de arsénico se pueden dividir en cuatro grupos principales que comprenden (Motan et al., 2007; US-EPA, 2000):

!-· Oxidación/precipitación, en que la oxidación puede ser con aire o química. Esta metodología se caracteriza por ser simple, de bajo costo, permite la remoción de arsénico in s!tu, _: y oxida otros compuestos orgánicos e inorgánicos, A su vez, la oxidación química permite ta eliminación de microbios. Sin embargo, esta metodología presenta ia desventaja de remover solamente As (V) y requiere un proceso complementarlo de precipitación, y en el caso de la oxidación química se requiere además un control eficiente del H y un paso de pre~oxidación.

2··. Coagulación/Coprecípitación: esta técnica abarca la coagulación con aluminio, la coagulación con hierro, y ablandamiento con cal. Esta metodología ofrece la ventaja de ia gran disponibilidad de reactivos químicos. Sin embargo, la desventaj de estos métodos es la producción cíe lodos potencíaimenie tóxicos, eficiencia baja en ia remoción de arsénico y requiere generalmente de etapas previas, como sedimentación y filtración en ei caso de la coagulación- con Fe, o ajusfar pH en ei caso de ablandamiento con cal.

3 ^» . Técnicas de Membrana: abarca técnicas de nanofíiíración, osmosis inversa y 5 electroanálisis. Las ventajas de esta tecnología se relacionan con la- alta capacidad de remoción, no producen desechos sólidos tóxicos, la eieetredláiisls permite además remover otros contaminantes diferentes de arsénico. La gran desventaja de las técnicas relacionadas con membranas, es la gran pérdida de agua, altos costos de -operación, y alta tecnología de mantención. La electrodlálisi produce además ID desechos líquidos tóxicos.

4-.. Técnicas de sorción: estas técnicas son de alta eficiencia de remocón de contaminantes y pueden ser realzadas con alúmina activada, óxidos de hierro o resinas de Intercambio iónico,

La técnica de sorción con alumina activada es bien conocida y disponible en el ib comercio, presentando las desventajas de que se requiere reemplazo del material después de varios usos, ajuste de pH, el cual es afectado por interferentes.

La técnica de sorción mediante el uso de resinas de intercambio Iónico, presentan buena capacidad de eliminación de contaminantes, independiente del pH, y existen resinas exclusivas de intercambio Iónico para arsénico. Las desventajas de las 20 resinas de Intercambio iónico son su aito costo, su aita tecnología de mantención y operación, y su regeneración causa problemas en la disposición de lodos, Adielonalmenfe, el As (III) es difícil de remover, y la vida útil d las resinas en general es limitada.

Las técnicas de sorción que utilizan óxidos de hierro, presentan las ventajas de ser 15 de balo costo, no requieren regeneración como en el caso de las resinas de intercambio iónico, y remueven tanto As (III) como As (V), Las principales desventajas de la utilización de óxidos de hierro es la necesidad de ajusiar el pH dado que es afectado por interferentes y pueden producir desechos tóxicos.

Los sistemas de sorción trabajan con el medio sor eníe dispuesto como lecho fijo en 30 configuración de columnas de filtración. Para remover contaminantes desde el agua en general presentan alta eficiencia de remoción, son de simple operación y no requieren prácticamente tiempo de puesta en marcha. Por otra parte, presentan ventajas de no producir lodos en grandes cantidades, lo que reduce significativamente ios costos por disposición y transporte de estos residuos tóxicos.

Un medio sorbente para remover arsénico del agua debe cumplir con ciertas s propiedades fisicoquímicas que le permitan ser costo-efectivo, es decir, ser un medio de bajo costo con alta capacidad de sorción de arsénico. Dentro de las propiedades químicas se encuentran el punto de cero carga (PZQ), la reactividad •superficial basada en su estructura química y grupos funcionales (tanto para sorber como para ser recubierto por un óxido metálico}, la reactividad química con las ID características d la matriz de agua (por ejemplo H, afinidad por aniones similares al arsenato o arseníto, fuerza iónica, condiciones redox, etc.), y la capacidad del medio a ser regenerado mediante un tratamiento químico.

Debido a que el pH del agua a tratar (por ejemplo aguas subterráneas) fluctúa entre 7 y 9, el P2C del medio sorbente debe ser igual o mayor al pH de la matriz de agua, ís De esta forma, la atracción electrostática entre un medio cargado positivamente y ios aniones de arsénico (arsenato) s ve favorecida, mejorando la capacidad de sorción del medio (Gregory J„ 2006).

Otra alternativa es el prsacondlcionaniiento del pH para medios con FZC más bajos. Para el caso del arseniío, debido a su estado de oxidación más bajo (p _s <«§ _< 2) _? se 20 requieren medios con PZC aún más elevados, teniendo como alternativa un proceso de pre-oxldación del arseniío para transformarlo a arsenato para facilitar su sorción,

Por otra parte, las propiedades físicas de mayor interés en u medio sórbante de arsénico son el área superficial BET (>100 m ² /g) tc I-Black ood et al., 2008; Park et al., 2008; Gu et ai, 2005), la porosidad, un tamaño de poros que sea

25 superior al tamaño de iones arsenato y arseniío (medio mesoporoso con tamaño de poro entre 2 y 50 nm) (Qiu et al., 2007), el ordenamiento estructural mesoporoso del sorbente (Gu el al, 2007; Jang el al, 2004: Jang et al., 2003), el grado de cdstalinldad del sorbente (Fark et al., 2008), la resistencia a la desintegración producto de las fuerzas de flujo (Zeng L, 2003; Mitcheli-Blackwood J, et ai, 2008},. la so forma granular (Gu et al., 2005), y un tamaño de partícula q disminuya las pérdidas de carga en una configuración de columnas de sorción para el tratamiento de agua (Yeorn et ai. ,2009). Un medio con área superficial alta no necesariamente significa que tenga una alta capacidad de sorción (Moh n et ai.. 2007; And rson et al, 1985), las cargas Iónicas y ios tipos de enlaces químicos formados {"bondirsg str&ngttf) pueden permitir mejor afinidad y capacidad de sorción a medios menos porosos y físicamente menos apropiados. La combinación de afinidad electrostática (buenas propiedades químicas) con mesoestruciufa, medio amorío y resistencia a desintegración, junto con el bajo costo, son las propiedades ideales para un buen medio sórbante de arsénico,

Se han desarrollado una gran cantidad de sórbanles de arsénico,, sin embargo, solo algunos han podido comercializarse exitosamente, debido a sus altos costos y/o bajo rendimiento de sorción. Los sorbentes comerciales, en general, están compuestos de mezclas de polímeros, resinas de intercambio anióníco, geomedios de alto costo con óxidos metálicos superficiales como los de titanio, aluminio, iantano y hierro. O por otra parte, materiales filtrantes comunes como zeolitas o carbón activado, an sido probadas como sorbentes de arsénico, pero con muy bajos rendimientos.

La Patente US 7.388.412 se basa en técnicas de sorción y describe un método para remover arsénico, seienio y/o antimonio de un flujo de alimentación, haciéndolo pasar a través de un medio de adsorción constituido por una matriz da poliacriíonitrilo (PAN) y un hidrato de metal, homogéneamente disperso en la matriz, removiendo al menos uno de los constituyente del flujo de alimentación, ta Patente US 7.291578 desarrolla polímeros intercambiadores amónicos que son utilizados como materiales de alojo para óxidos de hierro hidratados (HFO), los cuales son irreversiblemente dispersados en los sitios de los intercambiadores, ínfercam íadores aniónioos con soporte de macropartículas HFO exhiben una mayor capacidad para remover arsénico y otros ligandos que los intercambiado-res cation!cos.

Otras patentes que siguen la misma linea de desarrollo de sorbentes de arsénico son las asignadas a SOL ETEX INC. (WO2008/021940A2} y GALGON CARBON CORPORATION (WO2005/082523). La primer consiste en hacer precipitar hldróxldos metálicos via Impregnación húmeda a un material de Intercambio aniónlco. Se proponen varios ciclos de recubrimiento para mejorar la adhesión superficial de óxidos de fierro nanopartículados sobre las resinas. Las resinas utilizadas son comerciales: Puro!i e A400, ParoOte ASüOP, Thermax A-23P, Mientras que WO20D5/U82523, desarrolla adsorbentes que remueven aniones hechos de un material poroso (carbón o dlíca) que contiene un oxido de fierro, cobre, aluminio, titanio o zirconium. Estos óxidos metálicos son incorporados en el medio poroso por s impregnación o dispersión de un precursor compatible del compuesto. Los adsorbentes sintetizados permiten remover arsénico de fuentes de agua.

Los inventores de la presente invención han desarrollado un producto para remover arsénico de aguas contaminadas basados en la técnica de sorción, que presentan ventajas adicionales a las técnicas conocidas en ei estado de la técnica. ic Los documentos antes mencionados tienen en común la síntesis y desarrollo de medios sorbentes de arsénico y otros metales a partir d un medio soporte del tipo resina de intercambio, de alta tecnología, complejidad y alto costo, sumado s un recubrimiento o impregnación de óxidos metálicos genéricos para formar la superficie reactiva del medio sor ente.

15 El presente Invento aboga por la utilización de aerifico residual genérico íPoilmetiirnetacriiaío [PIVI A] de tipo olear transparente) como material soporte del medio sorbente de arsénico, recuperado como subproducto de generación de planchas aerificas para diferentes usos como publicidad, construcción, vitrinas comerciales, decoración, entre otras. £1 material de soporte llene la función de dar

20 estructura y densidad al medio sorbente, permitiéndole configuraciones en procesos de filtración rápida, retrolavados y regeneración del medio. La utilización de productos de desecho en el medio soporte, además de abaratar costos de producción, permite focalizarse en la síntesis de superficie reactiva del medio sorbente, como es el caso de óxidos de hierro ferromagnéticos, obtenidos

25 específicamente por tratamiento termal u otros.

Los óxidos metálicos no son utilizados por sf solos en las técnicas de sorción, ya que se caracterizan por tener baja resistencia a la desintegración y durabilidad balo condiciones de caudales de funcionamiento a mayor escala. Es por esto, que se las puede adicionar, por ejemplo, sílice (Si0 ₂ } para mejorar las propiedades de so resistencia a la desintegración y durabilidad, en desmedro de inhibir la capacidad de sorción de arsénico; esto se debe a que la sílice interfiere en la sorción de arsenato (Zeng et af., 2003). Al sintetizar medios compuestos de sílice-hierro, es necesario limitar el contenido de sílice de forma tai que no inhiba la sorcién de arsénico, y a su vez que el material sea más durable. Este limite genera fracciones (Si/Fe) entr 0,04 y 0,35 (Zeng et aL 2003), le qué Implica ia utilización áe gran cantidad de hierro, con la consecuencia de encarecer el medio. Por otra parte, se debe considerar que el medio sorbente está limitado por su estructura superficial (porosidad y área superficial), por lo que el exceso de Hierro en el medio, no asegura mayor sorclón de arsénico, y sólo incrementa los costos del sorbente (Mohán & Pittman, 2007).

A pesar las buenas propiedades del hierro como agente de sorclón de arsénico, es indispensable considerar un material de soporte adecuado que evite ios problemas de desintegración y baja durabilidad. Por ello, la utilización de un material soporte para los óxidos metálicos que io recubren, debe asegurar una máxima adherencia, máxima resistencia a flujos a escala Industrial, y un mínimo costo. Por lo tanto, la elección de un material de soporte, es crítica para la síntesis de medios sorbentes costo-efectivos-.

En la presente invención, se ha determinado que uno de los soportes que cumple con los requisitos señalados es el acríiico. El acrilico utilizado como soporte estructural de un recubrimiento de óxido de fierro puede ser un acrilico molido residual de procesos de despiche. Este materiai cumple las expectativas de ser de bajo costo (por ser residual) _: generar resistencia al flujo en una columna de filtración industrial de lecho fijo, y- además, asegurar adherencia química, mediante un proceso de disolución, para recubrir este soporte con el óxido de hierro de recubrimiento,

DESCmraÓN DE LAS FIGURAS Figura 1 Corografías con Microscopio Óptico de Medios Sorbentes sintetizados. (Al) Hematlía-Aorílico; (A2) Hematiia-Acríilco molido; (81) Maghemita-Acrilíco; |B2) aghemlta-Acrilico molido; (C1) agnetíta-AcHilco; (C2) Magnetiía-Acrieo molido. gur 2, Imagen de Microscopía Electrónica §B ÍSoann g Ei&cfron Mícroscopy) de Soporte acrilico recubler o con Hematifa, 200x, WD» 12 mm. Detector ^™ SE ; EHT~25,00 b; Sistema de Vacío-^SS e ^OÍ ¾Bar; Cámara-5,05 e ^"005 mBar. Figura 3. Imagen de Microscopía Electrónica SEM de Soporte acri ^' iieo recubierto con Hemat ta, 2Q00x, O«12 mm, Deiector=SE1 ; EHT*25,0Ü Kb; Sistema de VacíoH93 e °¾8ar; Cámara*¾05 e ^"00-3 mBar.

Figura 4, Análisis EOS (Beci n Dispersive Speotro^copy) de Soporte acrílico recubierto con Hematíta: a: apeo elemental de Fe a escasa de tamaño de partícula; b: Mapeo de Fe a menor escala. f gura S. Imagen de Microscopía .Electrónica SEM de Soporte aeríüco reeubieria con Maghemlta, 200x, WD» 13 mm, Detector~SE1: ΕΗΤ~2δ _! 00 Kb; Sistema de Vacic=4,0$ e ^mBa ; Cáma a*^ é* ⁰³ mBar. Figura $„. imagen de Microscopía Electrónica SEM de Soporte aerifico recubierto con ag emita, 200Qx, WD*13 mm, Detector~SE1; EHT-25,00 Kb; Sistema de Vado*3,81 8^¾8ar; Cámara*4,9S e ^'¾3 mBar. figura ?. Análisis EOS de Soporte acn ^' lico recubíerto con Maghemita: Mapeo elemental de Fe a escala de tamaño de partícula. Figura 8. Imagen de Microscopía Electrónica SEM de Soporte aerifico recubierto con Magnetita, 20ux, WD* 14 mm, Detecton=SEi: EHT=2S,Q0 Kb; Cámara*4,97 mBar; (a). Sistema deVacfo ¾38 e °¾Bar; ( ); Sistema de Vacío*3 _s S4 e ^"oos mBar: figura , Imagen de Microscopía Electrónica SEM de Soporte aerifico recubierto con Magnetita; (a) 2000 x, WD-14 mm, Detecíor*SE1 ; ΕΗΤ ^« 25,00. Kb; Sistema de Vacío*3 @ ^" °%Bár; Cámara~4,$4 e ^' mBar: (b) 7000 x; WD-14 mm. Deleetor~8E1 : EHT 25,0Q Kb; Sistema de Vacio~3 _: 23 ^G06 mBar; Cámara=4,9 e^ ³ mBar.

Figura 10. Análisis EOS de Soporte aerifico recubíerto con Magnetita; Mapeo elemental de Fe a escala de tamaño de partícula. Figur 11 Isotermas de sorcíón de arsénico. Capacidad de sorción (pg/g) versus Concentración de As en Fase Liquida (pg/L): Comparación de capacidades máximas de arsénico en isotermas batch para medios de la presente Invención Magnetita- Acrllioo M52B respecto a sorbentes AAFS50 Alumina Activada ~de ALCAN ~ Patente US 8.599.429, y medie sorbente Pómez Hierro Patente US 7.491.336. Figura 12. Influencias e interfensnies y competidores aniónleos en la sardón de arsénico de os medios sorbentes de la invención y del estado del arle como porcentaje de reducción de capacidad de sorción. M5: LAYNE RT (Patente US 2008/0035564); 52B: Magneti a^acrflico de la presente invención; M52Á: He atíta-acrílioo de la presente invención; M28: Medio sintetizado PÜC (Piedra Pómez reeubierta con óxidos de aluminio); Mi 5: Medio sintetizado PÜC (Poliesiireno expandido recu ierio con óxidos de hierro), M3; Zeoiita reeubierta con óxidos de aluminio; MI : Pumicáta recubierta con óxidos de hierro Patente US 7.491.335.

Figura 13. Efecto del pH del agua en l capacidad de sorción de arsénico de los distintos medios sorbentes, Medio sorbente comercial patentado: LAYNE RT (Patente US 2008/0035564): Medio sorbente Pómez Hierro (Patente US 7.491.335); Medio sorbenie de la invención; M52B ^■ · Magnetita con soporte de acrllleo.

Figura 14, Curva de B ak-Throug con rendimiento de medio sorbentes de arsénico en pruebas de columna piloto. Concentración de As (μ/L) en función del volumen de agua tratada (L), utilizando: Agua Cruda- Control; Sorbente Pómez- Hierro Patente US 7.481.335; Sorbente 52B; Línea punteada: Limite As Norma Chileno 409.

Figura 1S. Pruebas ele lixiviación m medios sorbente eorítenid e en columnas loto» Concentración de As (mg/L) en tres secciones de la columna de medio sorbente, Mediciones realizadas para medios sorbentes Pómez-Hierro Patente US 7.491335; 52A (Hematita-Acrilico) y M52B ( agnetita-Acrilico),

Figura 16.. Pruebas de desorción de As de medios sorbentes» Porcentaje de desorción de As en tres secciones de la columna de medio sorbente. Mediciones realizadas para medios sorbentes Pómez-Hierro Patente US 7.491.335; MS2A (Hematita-Acniico) y M628 (Magnetiia-Acrilico).

Figura i?, Prue as «le resorción de medios sorbentes. Porcentaje de Resorción efectiva de As en tres secciones de la columna de la columna de medio sorbente. Mediciones realizadas para medios sorbentes Pómez-Hierro Pétente US 7.491.335; M52A (Hematita-Acrilico) y M528 (Magnetita~Acriiíco)> DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con un medio sórbante para la remoción selectiva de contaminantes del agua, en particula de arsénico» Ei medio sorbenie- consiste en un material reactivo y un soporte sobre el cual se fija ei material reactivo, B material reactivo utilizado en la presente Invención, corresponde a óxidos metálicos, y en particular óxidos de hierro. El material de soporte corresponde a materiales aerllioos.

El material de acrfíico puede ser residual y de granulometria controlada, el cual se recubre con óxidos de hierro como materiales reactivos. Estos óxidos de hierro tienen características ferromagnét iCBS. Los óxidos metálicos pueden se generados a través de un tratamiento termal de calcinación u oxidación a temperatura controlada, previo a una disolución de sales de hierro bajo condiciones controladas de conductividad eléctrica y pH.

La presente invención también describe el proceso de preparación del producto sórbante que comprende la mezcla de óxidos de hierro y ei acrilico residual como material de soporte.

Respecto a los óxidos de hierro para recubrimiento, se pueden utilizar maghemfta ( - ¾0 _¾ ) _> he atita («-F¾O _s ), magnetita (Fe _s 0 } _; ferdhidrita y goethíta. Comparando magnetita y goethita, se prefiere la síntesis de magnetita, debido a los tiempos de preparación y cinéticas de sorclón más favorables para magnetita con respecto a goeihiia (Guo, R et al„ 2009).

Uno de ios objetivos principales de la presente invención es determinar un medio sorbente selectivo de arsénico que cumpla con los requisitos de buenas propiedades químicas y físicas para la sorción de arsénico en un soporte adecuado.

Dentro de las propiedades químicas requeridas p& u b na sorclón de arsénico se encuentran:

« Punto de cero carga (P2C) adecuado (entre 7-9).

* Reactividad superficial basada en su estructura química y grupos funcionales,

* Reactividad química con las características de ia matriz de agua (por ejemplo pH, afinidad por aniones similares al arsenato o arsenito, tuerza Iónica,, condiciones redox, etc.). * Generar bajas concentraciones de arsénico una vez sometido a un proceso de lixiviación, de manera que e! medio sorbeníe residual puede ser dispuesto en un lugar de acoplo seguro y evite contaminación al medio ambiente.

* Capacidad de regeneración del medio medíante un tratamiento químico. s Dentro de la propiedades físicas del medio sórbante selectivo de arsénico s encuentran:

* Porosidad.

* Resistencia a la desintegración producto de las tuerzas de flujo,

* Forma (granular).

0 * Tamaño de partícula.

Las propiedades físicas seleccionadas deben ser tales que cumplan loe objetivos de disminuir las pérdidas de carga en una configuración de columnas de sorción para el tratamiento de agua.

Otro de los objetivos de la presente invención, es determinar y seleccionar métodos5 de síntesis de medios sorbentes que provean de un material reactivo con características superficiales y químicas óptimas mediante un método rápido eficiente de síntesis del sorbeníe. Dentro de los métodos probados en la presente invención, se incluyen diferentes métodos de síntesis a través de tratamiento térmico. 0 Para alcanzar los objetivo de la presente invención se han utilizado diversos óxidos de hierro como medios reactivos, tales como magnetita, maghemíta y íiematíta.

La maghemíta y la hematíta se p eá obtener por calcinación. El proceso de calcinación utilizado se define a través de una mufla (Barnstead Thannolyne) cor- una rampa de 10 ^* C m¡ft, un tiempo de calcinación de 30 minutos, una temperaturaS máxima de calcinación de 550 °C.

Es posible sintetizar óxidos de fierro {¥ gama ímaghemlia), a través de descomposición térmica de carbonato ferroso (Narasimh.an, B. R. et al, 2002). De acuerdo a lo descrito en el estado de la técnica, para conseguir óxidos de fierro gama con propiedades magnéticas, habltualmente se debe seguir un largo proceso0 de síntesis que consiste básicamente en 3 pasos: (i) Precipitación alcalina de óxidos de Fe;

(2) Formación de Magnetita;

(3) Oxidación controlada de Magnetita para dar paso a la formación de maghernlta

Un medio propuesto es un óxido de fierro gama de humas propiedades magnéticas {Maghemita}. Es interesante como sorbente debido a la propuesta de síntesis rápida eficaz de Narasimhan et ai, (2002). En la presente invención se pro on un método rápido para obtener óxidos de fierro gama en un solo paso.

Cabe destacar que un buen rendimiento de sorclón de óxidos metálicos reactivos a nivel de pruebas de laboratorio, no necesariamente se replica al realizar un escalamiento Industrial Un rendimiento óptimo de sorclón se basa en buenas propiedades físicas (área superficial cristalínidad) y buenas propiedades químicas (afinidad química superficial, selectividad de iones en matriz de agua) del medio sorbente. La presente invención considera generar un rendimiento óptimo de sorclón tanto a nivel de la mioroescala, como en el funcionamiento operacional industrial de gran escala (ver Figuras 1 a 10). Este objetivo se consigue manteniendo la reactividad y propiedades químicas óptimas de óxidos metálicos a nivel micro, en una configuración con soporte robusto y con óptimas propiedades físicas para un nivel maoro.

En le presente invención se describe el materiai de soporte adecuado para los óxidos metálicos, de tal manera que el material de soporte optimice las propiedades físicas macro del sorbente, permitiendo generar un sorbente de arsénico u otros contaminantes con características funcionales y operacionaies convenientes y adecuadas para plantas de tratamiento de agua. ta combinación de un material de soporte, con un medio sorbente adecuado, hace que el presente Invento se diferencie de lo descrito en el estado de la técnica y además presentan resultados inesperados y de mayor eficiencia con respecto a lo divulgado en el arte previo, De acuerdo a la presente invención, el material de soporte, además d contribuir con ias características de estabilidad estructural, resistencia a la desintegración del medio sorbente, y de la capacidad de regeneración y retroíavado del filtro, tiene la ventaja de ser de mínimo costo.

El material de soporte para los óxidos metálicos de hierro como la hematita, maghemita y magnetita de la presente invención corresponde a un acrllico residual del tipo Poílmeillmetacriíaio (PUMA).

Este material acrllico del tipo Polimetilmetacrilato (PUMA) puede ser obtenido como producto residual o dé deshecho de planchas acríllcas para diferentes usos como publicidad, construcción, vitrinas comerciales, decoración, entre otras.

El medio sorbente, de acuerdo a la presente invención, comprende una matriz que consiste del material acrllico residual o de deshecho proveniente de Polimetilmetacrilato {P Iv!A} recubierto con un material sorbente que puede ser un óxido de hierro como hematita, maghemita y magnetita o una mezcla de ellos.

En la presente invención se han preparado tres medios sorbentes ios cuales no son limitantes de la invención y comprenden medios sorbentes- de Hematita-Áeniieo, Staghemita-Aerílico Üagsieílta-Acrí leo.

La síntesis general del medio sorbente de acrllico recubierto con óxidos de hierro calcinados como Magnetita, Maghemlta y Hematita, consiste en tas etapas de;

a) sintetizar el óxido de hierro específico

b) proveer un soporte de acrllico; y

c) disolver el acrllico con uno o más de ios óxidos de hierro para generar el sórbante.

La etapa (a) de síntesis del óxido de hierro consiste en la mezcla de disoluciones de sulfato de fierro y carbonato dé sodio bajo condiciones controladas de pH y temperatura. La pasta húmeda de carbonato de hierro resultante de la mezcla anterior, se seca a 105°C por 48 horas y luego se calcina a S5CTC por 30 min, a una tasa de calcinación de 10°C/min. De esta manera, se genera un óxido de hierro calcinado como la hematita (maghemiia y magnetita siguen una síntesis diferente). La etapa (b) de proveer de un soporte acriiíco consiste en el fraccionamient y molienda específica .del materia! acrííieo residual a granulometrias adecuadas para ei proceso de sorción. Este tamaño de partícula varía en el rango de 0,425 ~ 10 mm. El material aerifico granulado asi obtenido, es lavado para eliminar Impurezas. La etapa (e) permite generar ei medió sorbente de arsénico, mezclando ei soporte de aerifico de la etapa (b) con el óxido de hierro calcinado la etapa (a), través de disolución química con un disolvente orgánico, El disolvente orgánico puede ser acetona técnica. La meseta obtenida es secada para ser nuevamente molida y triturada con molinos especializados para lograr la granuiemelna deseada, la ue se encuentra en el rango de 0,425 a 1 ,0 rnm (32 - 16 mesh). Los granulos obtenidos, son lavados con agua desionizada para eliminar el exceso de óxidos de hierro calcinados. El medio sorbente terminado y húmedo se pone en bandejas y se seca por 3 días en estufa a 40 ^y C. EJEMPLO 1

Preparació del medio so bente Ú Hematita-Ácrílfco

so 1: Síntesis de Hematíta (&~Fc¾G ₃ )

Se prepara 1 L de una solución 0,45 M de Fe$Q ₄ x?H ₂ Q. Se calienta hasta 7CTC con agitación constante durante 30 minutos. Luego se agregan 1,5 L de MasCOs 0,5 hasta pH 9,5 Una vez lista la mezcla, se deja decantar el precipitado y se elimina el exceso de agua, - CÍÍ. ¾«s pS - %S ·-·- ·> Fs ¾Csí El resultado del paso 1 es una pasta húmeda de Fe€0. ₃ . la cual se seca a 105 por 48 horas y luego se calcina a 550 ^* 0 por 30 mín, a una tasa de calcinación de 10 ^s C/min. La emalíta es ei producto de esta calcinación, la cual se muele en el mortero antes de ser utilizado,

Paso 2: Preparación de soporte de acrííieo

Se trituran lentamente trozos de acríiico residual de planchas de Polímetiimetaerílalo (PMMA) de tipo clear transparente ya que la dureza del material sobrecarga el molino. Los trozos de acríiico residual presentan un índice de transparencia 93% y una conductividad térmica 0,16 kílocalonas/metro-hora *0), Para generar 1 L de acríiico, con una granuiometna de 0,425 - 1 ,0 mm, se muel por aproximadamente 1-1.5 h. Luego, el acrlííco de la granulomeírta deseada se lava con perdones de agua desionlzada para eliminar residuos (2-3 L) y se seca por 3 días en estufa a 40 ^* C.

Paso -3: Pre ar dor! e med o «ortente

s Se mezclan 500 g (1 L) de hematlta con 800 g (1 1} de acríilco lavado, obtenidos de ios pasos 1 y 2, basta obtener una mezcla homogénea. Debido al volumen, se divide la mezcla en 10 vasos precipitados dé 250 mi (aproximadamente 150 mi. de mezcla en cada uno). Se adiciona lentamente y con agitación constante bajo campana de extracción aproximadamente 100 mi de acetona técnica. Se genera0 una pasta espesa, la cual se deja secar por aproximadamente 3 días en estufa a 40 ^¾ C. La pasta seca se somete a molienda, hasta generar trozos pe ueños, los cuales se introducen al molino. Para triturar todo el medio se muele por aproximadamente 1-1,5 h. La mezcla molida se tamiz para obtener la fracción útil de tamaño de partícula entre 0,425 y 1,0 mm. Se lava con agua desionizada (3 - 45 1} ara sacar el exceso de hematlta. El medio sórbeme terminado húmedo se pone en bandejas y se deja secando por 3 días en estufa a 40*C.

EJEMPLO 2

Preparación de! m dio s rbersta de Maghemtta~Acrli!co

0 Faso 1 : Síntesis de 88agh«miia (y-FésQs)

Se prepara 1 L de una solución 0,45 M de FeSO^x HsO. Se calienta hasta ?0°C con agitación constante durante 30 minutos.. Luego se agregan 1,5 L de Na ₂ C03 0,5 M hasta pH 9,6. Una vez lista la mezcla, se deja decantar el precipitado y se elimina el exceso de agua,

s ¾S¾ (0. Ϊ í _¾ O _s {ií.S M. 7Q ^: )

El resultado del paso 1 es una pasta húmeda de FeCOa, la cual se lava con porcione de agua destilada hasta obtener una conductividad eléctrica de 2 mS ern \0 Se centrifuga la pasta para obtener u residuo espeso el cual se calcina directamente a 550 ^a C por 30 min, a una tasa de calcinación de 10 ^e C/min La maghemlta es producto de este proceso de calcinación, luego se muele en mortero antes de ser utilizada.

Faso 2: Preparación de soporte «te acríilco

5 Se repite el paso 2 del Ejem lo 1. P so Z Pre aración de medio sorberte

Este paso es análogo ai paso 3 del Ejemplo 1 ,

EJE!PiO 3

Pre a ción del medio sor ente de Magnetite-Acriiico

Paso 1; SMmte de «agnetita (ψβ&

Se prepara 1 L de una solución 0,5 de FeS0 x7H _¾ G. Se calienta hasta 90"C con agitación constante y flujo de N ₂ durante 30 minutos. Luego se agregan 0,4 L de una solución de NaN0 ₃ 0,25 y HaOH 3,3 M. Se mezcla con flujo de N ₂ durante 1 hora, Una z lista la mezcla, se deja decantar toda fa noche. El precipitado se lava con porciones de agua destilada hasta conductividad eléctrica de 2 m$ cm ^' y luego se descarta el sobrenadante. La suspensión resultante se dispone e bandejas y se sec a 40*C por 5 - 7 días. La magnetita así sintetizada se muele en mortero antes de utilizar.

Paso .2: Preparación de soporte acrílico

Se repite el paso 2 del Ejemplo 1

Faso 3: Preparación da medio s rbante

Se mezclan 1600 g (1 L) de magnetita con 600 g (1 1} de acnlieo lavado, obtenidos de los pasos 1 y 2, hasta obtener una mezcla homogénea. Debido al volumen, se divide la mezcla en 10 vasos precipitados de 250 mi (aproximadamente 150 mi de mezcla en cada uno). Se adiciona lentamente y con agitación constante balo campana de extracción aproximadamente 100 mi. de acetona técnica. Se genera una pasta espesa, la cual se deja secar por aproximadamente 3 días en estufa a 40 . La pasta seca se somete a molienda, hasta generar trozos pequeños, los cuales se Introducen al molino. Para triturar todo el medio se muele por aproximadamente 1-15 n. La mezcla molida se tamiza para obtener la fracción útil da tamaño de partícula entre 0,425 y 1,0 mm. Se lava con agua desionizada (3 - 4 L) par sacar el exceso de magnetita. 8 medio sorberte terminado y húmedo se pone en bandejas y se deja secando por 3 días en estufa a 4G ^C C.

RESULTADOS

Con los productos obtenidos de la invención se realizaron diversas mediciones y pruebas tanto de laboratorio como en configuración a escala piloto para determinar características fisicoquímicas del medio sórbante, y las ventajas que proporcionan ai compararlas con medios sórbanles de arsénico del estado del arte. En a Figura 1 : Micrografías con Microscopio Óptico de Medios Sórbanles, se observan ios tres medios sorhentes óxido de fierro preparados de acuerdo a la invención. Desde ia Figura 1 se evidencia que ei problema estructural de desprendimiento de .material, se supera agregando a los óxidos calcinados una matriz base de acrico. Además, permite el ahorro de costos ai utilizar un material de desecho como núcleo poroso del material reactivo superficial. Se observan micrografías de magheml a y hematíta molida (A2, 82), comparadas con el medio mixto co soporte de asrlco y recubrimiento del óxido de fierro calcinado (Al 81). Se observa como ei soporte de acríilco le enlrega una característica granular y porosa bien estructurada a la superficie reactiva de hierro. Los medios mixtos son mu similares entre sí, con forma Irregular, superficie porosa y con un recubrimiento superficial visible de alto rendimiento de adhesión, donde se observar) algunos espacios blancos-transparentes con acníice. La única gran diferencia visible es el color del óxido, ia maghemlta es de color café claro, y la bematita es de color rojo. La magnetita (Ci y C2), de color negro, no requiere calcinación para su síntesis.

En las Figuras 2 a 10 se presentan Micrografías Electrónicas SE de los Medios Somantes de la invención.

En las Figuras 2, 3 y 4 se observa que la hematita tiene un recubrimiento muy denso, con partículas concesionarias planas micrométricas sobre ei material soporte de acríilco, alcanzando un recubrimiento de Fe de un 48% en ia partícula de sorbenfe. En la Tabla 1 se presenta la composición y porcentajes de los elementos presentes a través ce un análisis EOS.

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¡0:3l ?> En fas Figuras 5, 6 y 7 se observa que la magnemita tiene un recubrimiento d menor densidad qu ia hematita, con distribución heterogénea de ios óxidos de hierro (zonas de mayor acumulación) y depósito lamelar de capas de óxidos. La menor densidad de recubrimiento sobre el soporte de aerifico se corrobora en el análisis EDS con Fe de un 18,6% tai como se puede apreciar en ia Tabla 2.

Tabla 2

En las Figuras 8, 9 y 10 se observa que el medio recubierto con magnetita muestra una densidad intermedia entre hematita y maghemita, lo cual se corrobora en el análisis EDS (Fe~2S%} ₍ de acuerdo a la Tabla 3, Las partículas depositadas muestran formaciones eoloíormes con mayor distribución de tamaños producto de acumulaciones heterogéneas de partículas de fierro (orden submlcromélrlco basta 10 um).

Tabla 3

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El medio sorbente de soporte acrilio© recu iertc con magnetita (Figura 11 M52B) fue sometido a pruebas de Isotermas de sorción de arsénico con concentraciones en el rango de 0,05 a 120 mg/ ^' L Los ensayos consideraron una concentración de medio sorbenie de 2 g/L y un tiempo de reacción de 48 oras para cada punto.

Los ensayos de isotermas de adsorción se realizaron a partir de una solución estándar Títrisoí® Merck de 1000 mg/ ^' t Se prepararon diluciones en agua iiG desde 0,05 a 120 rng/L con ajuste de pH con Bufíer BES y fuerza iónica con nitrato de sodio (NaNC¾l La concentración de medio sorbenie utilizada fue de 2 g/L con un tiempo de equilibrio de 48 h a temperatura controlada (25 ^S C). Los sólidos fueron separados posteriormente por filtración (0,45 pm). Se utilizó un especirofotómetro de fluorescencia de rayos X por reflexión total 82 Picofox (Broker GmBH, Germany) para la determinación de arsénico en la racción liquida.

El objetivo fue cuantlficar capacidades de sorci n del medio propuesto para la Invención en rangos altos de arsénico y comparar estos rendimientos con otros medios patentados, En ia Figura 11 se observan los resultados de estas pruebas. El medio comercial patentado de ALCAN (AAFSSG Patente US 6.599.429), muestra una capacidad máxima de sorción por sobre ios 25 mg de As / g de sórbante, mientras que el medio patentado de Pómez Hierre (Patente US 7.491 .335) no alcanza los 5 mg/g. Por otra parte, el medio propuesto para ia Invención de magnetita con soportas acrilieos tuvo un rendimiento intermedio, del orden de magnitud de los medios sorbentes conocidos, con una capacidad identificada de 13 mg de As sorbido por gramo de sorbenie para este rango alto de concentraciones de As,

Este resultado muestra que el medio sórbante propuesto para invención tiene una menor capacidad de sorción en el rango alto de concentraciones que el medio AAFS50, sin embargo, su balo costo relativo lo eleva como una opción de mayor costo-efectividad.

La concentración de arsénico en sistemas naturales es variable, por ejemplo desde valores de concentración de partes por billón (ppb) sobre la norma (10 a 200 ppb) en aguas subterráneas, hasta valores de concentraciones de partes por millón (ppm) en ríos o cauces contaminados por fuentes anfropogénicas o naturales. La isoterm de sorción en rango airo de concentraciones buscó probar la capacidad máxima del medio, sin embargo, su objetivo de sorción está más orientado a sistemas de agua potable con concentraciones de arsénico bajo 1 ppm, lo cual será testeado con pruebas de columna piloto en un rango hasta 80 ppb (6 veces l concentración límite de la norma chilena para agua potable). Los medios sorbentss pueden tener distintos comportamientos en rendimiento según ei rango de concentraciones de arsénico a los que son sometidos (selectividad). Estos estudios comparativos demuestran que un medio sorbente de arsénico puede ser afectado por la condiciones de matriz de agua. Los sitios de sorcidn del medio son utilizados por iones competidores del arsenato, corno lo son vanadatos, fosfatos, cloruros, sulfates, sílices, entre otros. Por otra paite, la capacidad de sorcidn se puede ver afectada por condiciones de matriz como ei pH y el potencial redox. El medio sorbente de acrllíco recubierto con magnetita 52 ). demuestra una mejor capacidad de sorcidn en presencia de inferferentes como ei fosfato en comparación a otros medios sorfoentes de arsénico de alto rendimiento como lo son piedra pémez recubierta con óxidos de hierro (Patente US 7.491.335) o zeolítas recubiertas con óxidos metálicos (Patente US 8.921.732). En una matriz de agua con concentraciones de 10 ppm de fosfato y 50 ppb de arsénico, el medio sorbente hematita-aenlleo presenta una reducción de capacidad de sorcidn de arsénico de un 1%, valor considerablemente más bajo al 38% obtenido por la piedra pómez-óxidos de fierro, y ai 60% obtenido por las xeolitas recubiertas con óxidos metálicos (ver Figur 12). Ei medio descrito LAYNE RT (Patente US 6.599.429} obtiene un rendimiento levemente Inferior que el medio de la invención magnetite-acrlilco 52B) en la capacidad de ser un medio selectivo de arsénico.

Por otra parte, se realizaron ensayos sobre el rango de pH para optimizar la sorción de As, mediante pruebas ha ch a distintos valores de pH. El rango operacionai corresponde al exigido por l Ch409 para agua potable (6,6 a 8,5). Los ensayos corresponden a Isotermas con un tiempo de reacción de 48 horas. Se consideró una concentración de medio sorbente de 1 g/L y agua cruda real proveniente de un pozo de agua subterránea con un contenido de arsénico de 60 uy/L

El efecto del pH sobre ia capacidad d adsorción se evaluó realizando variaciones al pH sobre el mismo ensayo. El ajuste de pH del agua subterránea fue realizado con ácido clorhídrico (HCI) o hidróxido de sodio (NaOH) diluido (0,1 ). El pH fue medido con un pHmetro Sentlx 62 ( T ) calibrado previamente, ta concentración de medio sorbente utilizada fue de 1 g/L con un tiempo de equilibrio de 48 ñoras a temperatura controlada (25 ^S C). Los sólidos fueron separado posteriormente por filtración (0,45 μη ). Se utilizó un espectroíotó etro de fluorescencia de rayos X por reflexión total S2 Pícofox (Broker GmBH, Germany) para la determinación de arsénico en la tracción liquida. El medio sórbante de aerifico recubierto con magnetita demuestra una capacidad de sorclón mayor y más estable en un mayor rango de pHs el agua, qu otros medios sorbentes como el medio de Pómez Hierro (Patente US 7.481.335). Este último mostró un buen rendimiento de sardón para pHs bajos, sin embargo,, tiene mucha mayor variabilidad en el rango de pHs operacionales del agua potable, corno se aprecia en la Figura 13. En las pruebas de pH además se observa que el medio comercial LAYNE RT (Patente US 2008/0035564} mantiene una capacidad de sorclón constante independiente del pH del agua a tratar, mientras que el medio M52B (IVIagnetlta-AcrlIlco} presenta un rendimiento similar entre pHs 4 y 8, es decir, el medio sórbante de la invención tiene un comportamiento de sorclón Invariable ai pH sobre el rango operaclonai indicado en la Figura 13, lo que representa una ventaja adicional para ser utilizado en una amplia gama de medios contaminados que presenia diferencias en el pH, con respecto a los medios conocidos en el estado del arte.

Para probar las capacidades de ios medios de la invención en configuración real y asi demostrar su aplica illdad industrial, se probaron cada uno de los medios sorbentes de la invención en pruebas piloto de columnas de sorclón.

Las Cus-vas de B sk Through en prueba piloto fueron realizadas en terreno con columnas de sardón de aproximadamente 1 ,2 L de volumen, dispuestas en configuración en paralelo. El agua a tratar proviene de un pozo de agua subterránea co una concentración de arsénico de 50 ppb en promedio. El agua es pre- acondicionada., ajustándole el pH mediante la adición de HCi (1 ). El caudal de tratamiento es de aproximadamente de 150 mlimin lo que resulta en un EBCT (E píy Sed Contad Time) promedio entre 6 y 10 minutos. El contenido total de medio soróente utilizado es de 0,7 Kg d pómez hierro, y 0,9 Kg de medio ágnetita-Acrílico (M52B).

Las pruebas piloto tuvieron una duración de 2 meses, y un monl oreo diario de concentraciones de arsénico y pH. En estas pruebas piloto se demostró la aplicación industria! del medio sorberte de arsénico de ia Invención, En la Figura 14 que corresponde a las curvas de Br k- Twoug s observa ei comportamiento de soreión de arsénico, el cual es muy similar entre el medio de la Invención (M52B ~ agnetita-Aortüco) y el medio Pómez s Hierro (Patente US 7,491.335), La saturación de ambos medios en la filtración de arsénico comienza entre ios 3.000 y 4.000 L de agua tratada. En este momento, la concentración de arsénico del agua comienza a subir sobre los limites permitidos, de maner que indica ei tiempo en que el medio debe ser reemplazado o regenerado. Esta prueb demuestra que el medio propuesto para Invención (MS28 - Magnetita-0 Acri ^' iíco) no sufre deterioro, es robusto, capaz de sorber arsénico en una configuración de sistema de tratamiento de agua potable, por lo que se muestra la aplicación industrial del medio sorberte de la invención.

Una de las propiedades importantes de un medio sorberte de arsénico es su capacidad de controlar la lixiviación, es decir, la capacidad que tenga de retener els arsénico una vez dispuesto en seco en un lugar de acopio, el cual pueda ser afectado por escorrenila liquida.

Se realizaron pruebas de lixiviación en medios contenidos en columnas piloto mediante la Metodología TC ^' LP Laboratorio.

El protocolo para el análisis de lixiviación de arsénico realizado es una modificación0 del método descrito por USEPA. 1986., sustituyendo ei aparato de agitación de rotación total por un agitador orbital Lab Companion SI-30GR (Jong T,, Parry David L, 2005). La elección de la solución extractante se realizó adicionando 98,6 mi de agua illiQ a 5 g de sólido. Luego de cinco minutos de agitación el pH para todas las muestra fue superior a 5. Asi, se realizó una segunda prueba adicionando 0.35 miS de HCI 1M y calentando la solución a 5CTC. Una vez que las soluciones están a temperatura ambiente, se determinó que todas las mediciones de pH eran menores a s, por lo que la solución lixiviante es ia denominada L

La extracción se realizó con una concentración de liquido 20 veces mayor proporcional mente al solido (3.5 g: TOml), agitando por 18±2 horas a 25°C. Una vez0 terminada la extracción, se filtró a 0,80 pro y se determinó ia concentración de arsénico en la fase liquida. Se utilizó un espectrofotómetro de fluorescencia de rayos X por reflexión total S2 Picofox (Broker GmBH, German ) para la determinación- de arsénico en la fracción liquida. La Figura 15 muestra el resultado de la prueba de lixiviación realizada acorde a ia metodología descrita, Se observa que las concentraciones de arsénico para ios medios de ia invención Magneífta-Aer Hco (M52B) Hematiía-Aenlico (M52A) presentan una capacidad de lixiviación muy baja (<13 pp As) en todas las porciones de ia columna. La concentración de arsénico en el liquido de lixiviación no supera el 1% para todos ios medios y ubicaciones de la columna probadas, en comparación con el limite exigido por la normativa chilena DS148 (5 mg/L). Además, se le realizó el test TGLP (NCh 2754. Of. 2003 (Test TCLP - ERA 1311}} de lixiviación para determinar movilidad: dé analitos tóxicos orgánicos e inorgánicos en laboratorio certificado (CES EC), donde ei medio de la invención Magnetita-Acrílteo { S28} obtuvo valores bajo la norma Indicada. Estos resultados contribuyen a demostrar la aplicabiíidad industrial dei medio sórbante propuesto para invención.

La capacidad de un medio sorbente para regenerarse y ser reutizado permite generar ahorros oracionales y hacer más duradero el desempeño del medio. Por este motivo, también se realizaron pruebas de desorción (método químico para liberar el arsénico sorbido de ia mesoéstructura dei medio sorbente) y resorción (soreién utilizando un medio sorbente desorbido) al medio Mag etita-Acrico (!v!-S28} para evaluar esta capacidad.

Para las pruebas de desorción, se trató el material sorbente con hidróxido de sodio {NaOH) 0,1 M. Se alcanzaron pHs superiores a 13,0. La concentración de sólido utilizada fue 5 g/L con un tiempo de equilibrio de 48 horas a temperatura controlada <25 ^e C}. Los sólidos fueron lavados con 50 mi de agua I llíilQ y separados posteriormente por filtración (0,45 pm). Se utilizó un espectrofotómetro de fluorescencia de rayos X por reflexión total S2 Picofox (Broker GmBR Gemiany), para la _. determinación de arsénico en la fracción liquida. Ei sólido remanente se dejó secar a temperatura ambiente para el posterior ensayo de resorción.

En la Figura 16 se muestra el resultado de desorción, donde se aprecia que el porcentaje de arsénico que electivamente pasa a la fase dísueíta está entre 60 y 100%. El medio pómez hierro alcanza un promedio de 78% de desorción, mientras que el medio fv1528 un 76%.

La resorción se llevó a cabo realizando un nuevo ensayo de adsorción con agua subterránea sobre material sorbente previamente tratado con hidróxido de sodio (NaOH). La concentración de sólido utilizada fue 5 g/t con un tiempo de equilibrio de 48 horas a temperatura controlada (25 ^* C). Los sólidos fueron separados posteriormente por filtración (0,45 pm). Se utilizó un espectrofotómetro de fluorescencia de rayos X por reflexión total S2 Picofox (Broker Sm H, Germany) para la determinación de arsénico en la fracción liquida.

En la Figura 1 ?, se aprecia el resultado de resorción, donde el medio M52B alcanza un porcentaje de resorción efectiva promedio de 3?% _. , mientras que el póme hierro de un 45%. Esto significa que el medio sorbente de la invención puede ser reutillzado considerando una reducción de su capacidad de sorción de arsénico original a un 40%. Estas pruebas fueron realizadas en configuración ateh, por lo que sólo deben considerarse una aproximación a la capacidad de resorción en medios dispuestos con columnas de filtración.

El medie sórbante de arsénico de la invención, compuesto por ei óxido de ierro magnetita utilizando como soporte residuos de acriiico, además de tener buenas propiedades como medio de sorción de arsénico: buena capacidad de sorción de 330 ug g para el rango de concentraciones de 50 ppb de arsénico, baja interferencia al pH y otros iones, regenerarle, de segura disposición (7CLP), robusto y aplicable a escala Industrial, tiene la ventaja de ser fabricado con materiales de bajo costo en un proceso simple, lo que a gran escala se traduce en un medio sórbante- de arsénico efectivo y de bajo costo. los óxidos de hierro, sintetizados para recubrimiento del material de soporte de la presente invención, presentan propiedades ferro-magnéticas de distinta Intensidad, siendo ei orden de Intensidad el que se muestra a continuación:

Magnetita »» ag emlta > Hematfta

En la presente invención, los inventores lian demostrado, a nivel de laboratorio, la separación del sorbente del agua a nivel de lotes (baten) y esta propiedad permite atrapar coloides que se despeguen de un sistema de columna de sorción {d iac m nt control), ai Incorporar, por ejemplo, una tubería de evacuación del filtro metálica magnetizada e intercambiable. REFERENCIAS

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