Remoción de un complejo cianurado de zinc de una solución acuosa utilizando una resina aniónica

Abstract

Tesis de maestría en ciencias de la ingeniería. Descargas de industrias que manufacturan productos de zinc, desagües domésticos y flujos provenientes de terrenos que contienen zinc, provocan su incorporación a corrientes de agua. Por ello, mejorar los sistemas de tratamiento existentes y aplicar nuevas tecnologías para la eliminación de metales tóxicos y otros contaminantes de soluciones acuosas descargadas al ambiente, continuará jugando un importantísimo papel a corto plazo. El intercambio iónico ofrece la posibilidad de eliminar, muchas veces selectivamente y con buena eficiencia química, las especies iónicas presentes en una fase líquida y posteriormente transferirlas a otra fase también líquida mediante la intervención de un sólido. La presente investigación se llevó a cabo con el propósito de evaluar la efectividad de la resina anionica base fuerte, en forma cloruro, Amberlite IRA-400, en la remoción de bajas concentraciones del complejo tetracianozincato(-II) de una solución acuosa alcalina. La resina utilizada es fabricada por la compañía Sigma-Aldrich y las concentraciones iniciales de zinc que se estudiaron fueron 10, 30 y 75 mg/L. Los valores de pH considerados en esta investigación fueron 11.5, 10.5 y 9.5. Las soluciones de prueba se prepararon utilizando cianuro de sodio y cianuro de zinc como reactivos. En lo que respecta al ámbito experimental, este proyecto comprendió la realización de pruebas de equilibrio batch con la finalidad de obtener las nueve diferentes isotermas de adsorción resultantes de combinar los tres diferentes niveles de concentración con los tres diferentes niveles de pH considerados. Los experimentos llevados a cabo para la obtención de cada una de las nueve isotermas mencionadas se efectuaron por triplicado y en todos los casos, las cantidades nominales de resina utilizadas en cada experimento individual fueron 10, 25, 50, 100 y 300 mg de resina, además de un blanco. Las concentraciones de cianuro libre en el equilibro se determinaron mediante titulación con una solución de nitrato de plata en los experimentos realizados para la determinación de las nueve isotermas de adsorción. Además, se efectuó una prueba de columna a flujo continúa utilizando una solución de alimentación con una concentración inicial de zinc de 75 ppm y un valor de pH de 10.5. Los resultados obtenidos de las pruebas batch llevadas a cabo para la determinación de las isotermas de adsorción indican que la remoción de zinc alcanzada fue superior al 99.6% cuando las concentraciones iniciales fueron de 30 y 75 ppm y los valores de pH fueron de 10.5 y 11.5. Para aquellas soluciones con un pH de 9.5, los porcentajes de remoción fueron de 98.22 y 98.66% cuando las concentraciones iniciales de zinc fueron de 30 y 75 ppm respectivamente. Estos resultados muestran una clara concordancia con la información disponible en la literatura científica y ponen de manifiesto el hecho de que los niveles de remoción son influenciados por el pH de la solución de prueba. La correlación entre pH y porcentaje de remoción es aún mucho más evidente en el caso en que la concentración inicial de zinc en solución fue de 10 ppm. En este caso, los porcentajes de remoción promedios observados de zinc en solución fueron de 78.11, 94.29 y 99.46% para valores de pH de 9.5, 10.5 y 11.5 respectivamente. En la prueba de columna de flujo continuo se obtuvo una remoción de zinc superior al 99% hasta el punto de ruptura, que fue alcanzado a los 600 volumenes de leche. La capacidad estimada de la resina fue de 1.6 meq/ml de lecho mojado, superior a la reportada por el fabricante de 1.4 meq/ml. Los resultados de este proyecto experimental indican que la utilización de la resina ira-400 de Sigma-Aldrich en la remoción del complejo tetracianozincato(-II) resulta ser altamente efectiva para concentraciones en el rango de 30 y 75 ppm y valores de pH de 10.5 y 11.5.