SciELO - Scientific Electronic Library Online

 
vol.16 issue1¿Qué se publica hoy en Iberoamérica?: Vea Actualidad Iberoamericana 7(6) 2004Biosorption of Chromium (VI) from Aqueous Solutions by Fungal Biomass of Cryptococcus neoformans and Helminthosporium sp author indexsubject indexarticles search
Home Pagealphabetic serial listing  

Services on Demand

Journal

Article

Indicators

Related links

Share


Información tecnológica

On-line version ISSN 0718-0764

Inf. tecnol. vol.16 no.1 La Serena  2005

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642005000100002 

 

Información Tecnológica-Vol. 16 N°1-2005, págs.: 3-10

MEDIO AMBIENTE

Uso de Arcillas Especiales para Depuración de Aguas Residuales

Use of Special Clays for Wastewater Treatment

L. Andrade, E.F. Covelo, F.A. Vega
Universidad de Vigo.Departamento de Biología Vegetal y Ciencia del Suelo.
Las Lagoas, Marcosende, 36200 Vigo-España (e-mail: mandrade@uvigo.es)


Resumen

Para evaluar la eficacia de las arcillas especiales para la remoción de metales pesados de aguas residuales, se muestrearon y caracterizaron varios tipos de arcillas y las aguas de tres efluentes residuales industriales. Los componentes mayoritarios de las arcillas fueron: sepiolita: montmorillonita (76%); bentonita magnésica: vermiculita (74,4%); bentonita alumínica: esmectita (69,1%) y paligorskita (80%). Las aguas residuales se hicieron circular a través de lechos de cada una de las arcillas; manteniendo un tiempo de contacto de tres horas. Se analizó el contenido de metales pesados disueltos en las aguas antes y después de pasar a través de cada lecho. La sepiolita y la bentonita magnésica son eficaces para reducir la concentración de metales pesados en aguas residuales industriales. Se concluye que la adsorción depende del pH, del contenido de metales y del contenido de sólidos en suspensión en las aguas.


Abstract

The effectiveness of the use of special clays for heavy metal removal from wastewater was evaluated. Various types of clays were tested on wastewater from three industrial effluents. The main components of the clays were sepiolite: montmorillonite (76%); magnesic bentonite: vermiculite (74,4%), aluminic bentonite: smectite (69.1 %) and palygorskite (80%). The wastewater was circulated through beds of each of the clays, maintaining a contact time of three hours. The heavy metal content in solution was analyzed before and after the water had circulated through the clay beds. The sepiolite and the magnesic bentonite were effective in reducing the heavy metal concentration of the industrial wastewater samples. The adsorption depended on pH and the metal content of the water, as well as its content of suspended solids.

Keywords: wastewater treatment, heavy metals, clay adsorption, environment


 

INTRODUCCIÓN

El vertido incontrolado de residuos industriales está causando serios problemas a los recursos hídricos de muchas zonas, poniendo en peligro el equilibrio de los distintos ecosistemas y la salud de sus habitantes. El problema de la contaminación de las aguas ha hecho que el control de los residuos sea más exigente y que se establezcan normas cada vez más restrictivas sobre el contenido permitido de compuestos tóxicos en los vertidos industriales (Ley de aguas, 1985).

Las arcillas comerciales, que sirven como materia prima industrial, figuran entre los recursos minerales más importantes, tanto por el volumen explotado como por el valor de la producción. Un 90 % de la producción se dedica preferentemente a la fabricación de materiales de construcción y agregados y sólo un 10 % se dedica a otras industrias. Las que se utilizan en construcción se denominan arcillas cerámicas y están compuestas por dos o más minerales de la arcilla, generalmente ilita y esmectita, con importantes cantidades de otros minerales que no son filosilicatos. Al segundo tipo se les denomina arcillas especiales, están constituidas predominantemente por un sólo tipo de arcilla y sus propiedades dependen esencialmente de las características de ese mineral. Las arcillas especiales se pueden dividir en caolines y arcillas caoliníferas (con muy bajo poder de adsorción), bentonitas, sepiolita y paligorskita (Grim y Guven, 1978; Galan, 1990a, Galan, 1990b; Doval et al., 1991).

La bentonita está compuesta esencialmente por minerales del grupo de las esmectitas, con una elevada superficie específica que le confiere una gran capacidad de absorción y de adsorción. Por ello se emplea en decoloración y clarificación de diversos materiales y en procesos industriales de purificación de aguas que contengan diferentes tipos de aceites industriales y otros contaminantes (Doval, 1990). Los criterios de clasificación utilizados por la industria se basan en su comportamiento y propiedades fisicoquímicas y la clasificación industrial más aceptada establece tipos de bentonitas en función de su capacidad de hinchamiento en agua. En ocasiones se procede a someter a las bentonitas a procesos físicos y químicos que tienen por objeto potenciar algunas de sus propiedades para determinadas aplicaciones industriales. Desde el punto de vista industrial tienen gran importancia los procesos destinados ya sea para modificar las propiedades de superficie del mineral mediante tratamientos de distinta naturaleza o modificar el quimismo del espacio interlaminar. La elevada superficie específica de la bentonita, le confiere una gran capacidad tanto de absorción como de adsorción. Tienen gran importancia en los procesos industriales de purificación de aguas que contengan diferentes tipos de aceites industriales y contaminantes orgánicos. En los últimos años, además, está compitiendo con otras arcillas absorbentes como sepiolita y paligorskita (Singh et al., 2001; Santos et al., 2002).

La mayor parte de la producción de bentonita en España procede de Süd-Chemie-España, subsidiaria de la multinacional francesa Süd-Chemie, que la extrae en diversas concesiones en Yuncos (Toledo) y Pinto y Valdemoro (Madrid) y trata el material extraído en su planta de Yuncos (Toledo, España). Su capacidad conjunta es de 110.000 Mg año-1 de bentonita cálcica, magnésica y alumínica; produciendo también montmorillonita y bentonita sódica por cambio iónico.

España es el primer productor mundial de sepiolita, localizando los yacimientos más importantes en la Cuenca del Tajo. En las proximidades de Madrid se localiza el mayor yacimiento de sepiolita del mundo con unas reservas superiores a los 15 millones de toneladas, y de gran calidad. Las sepiolitas y paligorskitas son arcillas con un contenido en dichos minerales superior al 50 %. La superficie específica teórica se calcula alrededor de los 900 m2 g-1, aunque la superficie accesible es muy inferior (Newman y Brown, 1987; Kendall, 1996). Son muy escasas las arcillas con paligorskita o sepiolita como minerales mayoritarios. Tienen hábito fibroso con una gran área superficial debida al pequeño tamaño de partícula y a su porosidad estructural. Su peculiar estructura les confiere una enorme capacidad adsortiva, por lo que son poderosos decolorantes y adsorbentes. Los usos de estas arcillas son consecuencia de sus propiedades reológicas, tixotropía, alta superficie específica, baja capacidad de cambio y, sobre todo, su elevado poder adsorbente (Doval et al, 1991).

Por todo ello las principales aplicaciones de las arcillas especiales están relacionadas con su capacidad de adsorber diversas sustancias en el espacio interlaminar (bentonitas) o en los canales estructurales (sepiolita y paligorskita) (Odom, 1984; Galan, 1990a, Galan, 1990b, Alther, 2003; Álvarez-Ayuso y García-Sánchez, 2003). IZAR-Ferrol (España) es una de las primeras empresas españolas del sector de la construcción naval. En las diferentes etapas de sus procesos industriales, genera aguas residuales con contenidos importantes de metales pesados que es preciso depurar para evitar su impacto medioambiental.

El objetivo de este trabajo es evaluar la eficacia del uso de bentonita alumínica, bentonita magnésica, sepiolita y paligorskita, suministradas por la empresa Süd-Chemie-España, en la remoción de metales pesados de efluentes industriales.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

Como material de estudio se utilizaron arcillas especiales: bentonita alumínica, bentonita magnésica, sepiolita y paligorskita, suministradas por la empresa Süd-Chemie, España. La mayoría fueron extraídas en los yacimientos de Yuncos y Pinto y Valdemoro y tratadas en la planta de Yuncos (Toledo, España).

Para la identificación de las arcillas, se realizó un análisis mineralógico semicuantitativo por difracción de rayos X en un difractómetro de polvo cristalino SIEMENS D-5000. Para la medida de las muestras se usó una configuración q - 2q (sistema Bragg-Brentano), con ánodo de cobre y un paso de 0,05º con un tiempo de 10 segundos por paso (Brindley y Brown, 1980; Moore y Reynolds, 1989). También se ha efectuado un análisis químico por fluorescencia de rayos X en un equipo SIEMENS SRS 3000. Para analizar los elementos mayoritarios se realizó una fusión con tetraborato de litio y para los elementos traza, se secaron y calcinaron las muestras, se obtuvieron pastillas, se compactaron y se sometieron al análisis.

Para evaluar la eficacia de dichas arcillas como adsorbentes de metales pesados se utilizaron tres tipos de aguas residuales procedentes de la empresa IZAR-Ferrol (España), originadas en diversas etapas de su producción industrial (Tabla 1). Cada una de las aguas fue muestreada al azar, por quintuplicado, en diferentes días; generando una muestra compuesta (M1, M2 y M3) para cada uno de los diferentes orígenes.

Las muestras de aguas fueron tomadas en recipientes estériles de 5 litros de capacidad, introduciendo el recipiente boca abajo en el sentido contrario a la circulación de la corriente del efluente residual y dejándolo llenar de modo que el agua rebosase (ASTM D 3370-82). Los recipientes se almacenaron a 4ºC. Las aguas fueron caracterizadas; determinando pH (ASTM D 12943-84, 1988), densidad (ASTM D 1429-89, 1988), turbidez (ASTM D 1889-88a, 1988), residuo seco (ASTM D 3997, 1988), sólidos en suspensión (APHA-AWPCF 2540 D, 1992) y contenido de metales pesados.

Para realizar las experiencias de adsorción, cada una de las muestras de agua fue dividida en dos partes, una de las cuales fue filtrada a través de filtros Whatman 42 que permiten la retención de partículas de tamaño superior a 2,5 mm. Se tomaron submuestras de 1000 mL de las aguas residuales filtradas (MF) y sin filtrar (M), y cada una de ellas se hizo circular a través de 10 g de cada una de las arcillas, dispuestas en forma de lecho de 3 cm de espesor; manteniendo un tiempo de contacto entre el agua y la arcilla de 3 horas (Figura 1).

 

Fig. 1: Esquema del diseño experimental.

 

El contenido de metales pesados disueltos en las aguas residuales se analizó por ICP-OES (Perkin Elmer Optima 4300 DV) antes y después de pasar a través de cada uno de los lechos de arcilla. La cantidad adsorbida se estimó por diferencia entre la concentración inicial en el agua residual con la final, una vez que ha circulado a través del lecho de arcilla, y se expresa en mmol g-1 de arcilla. Para comparar las capacidades adsortivas de las diferentes arcillas para un ión concreto, se calcularon los coeficientes de distribución para cada metal y cada arcilla (Reddy y Dunn, 1986; Gao et al., 1997), de acuerdo con la fórmula:

 

Kd = Cantidad de metal adsorbido en el equilibrio ( mol g-1)
Concentración de metal en la disolución de equilibrio ( mol L-1)

 

Los coeficientes de distribución (Kd) representan la afinidad de los cationes metálicos en disolución por la fase sólida y pueden utilizarse para evaluar la movilidad y retención de los cationes metálicos por suelos, arcillas y óxidos. De acuerdo con Anderson y Christensen (1988), altos valores de Kd indicarán que el metal es retenido por la fase sólida a través de reacciones de adsorción, mientras que valores bajos indicarán que una importante proporción permanece en forma soluble.

Asimismo, y para establecer las diferentes capacidades de adsorción de los distintos metales por las arcillas, se ha calculado el coeficiente de distribución propuesto por Kaplan et al. (1994):

Aquí, SCMj,ads es la suma de las concentraciones de los cationes adsorbidos  y S CMj, aq,f la suma de las concentraciones de los cationes en disolución.

Todas las experiencias se realizaron por triplicado y los resultados son la media de las tres réplicas. Los datos fueron tratados estadísticamente, el programa estadístico utilizado fue el SPSS versión 10.1 para Windows (Norussis, 1992). Se realizaron distintos análisis de varianza (ANOVA) y se utilizó el test de diferencias significativas (LSD) al 5%. Asimismo se evaluó la relación entre las distintas variables mediante análisis de correlación y regresión.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados obtenidos en los análisis de las aguas residuales (Tabla 1) indican que todas poseen concentraciones elevadas de Mn y Fe, sobre todo la M3 y que, excepto la M1, muestran contenidos elevados de diversos metales, algunos de ellos, como Cd, Cr, Cu, Pb y Ni, de gran toxicidad para las aguas, sedimentos y suelos y que pueden permanecer en el ambiente durante cientos de años. Las procedentes del proceso de desincrustado (M3) presentan altas concentraciones sobre todo de Cu, Ni y algo menores, aunque importantes, de Cd, Cr y Pb.

Los difractogramas y, por tanto, el análisis semicuantitativo de las arcillas muestran (Fig. 2 y 3) contenidos importantes de minerales con elevada capacidad de adsorción. La sepiolita y bentonita alumínica contienen un 76 y un 69,1 % de esmectita, respectivamente, con una capacidad de intercambio catiónico comprendida entre 80 y 150 cmol(+)kg-1, la superficie específica varía entre 700 y 800 m2 g-1 y la densidad de carga entre 1,1 y 1,9 cmol(+) m-2. 103; el componente mayoritario de la bentonita magnésica es la vermiculita (74,4%), con una capacidad de cambio de entre 100 y 160 cmol(+) kg-1, una superficie específica entre 300 y 500 m2 g-1 y densidad de carga entre 1,0 y 2 cmol(+) m-2. 103.

Por último, la paligorskita es un mineral de gran pureza, con un 80% de paligorskita (o atapulgita) con una capacidad de intercambio catiónico comprendida entre 5 y 35 cmol(+)kg-1, la superficie específica varía entre 100 y 200 m2 g-1 y la densidad de carga entre 1,1 y 2 cmol(+) m-2. 103. La presencia de minerales de la arcilla con baja capacidad adsorbente es muy escasa en todas las arcillas estudiadas. El análisis químico de las  arcillas muestra diferencias importantes tanto en los contenidos de los componentes mayoritarios como en los elementos traza (Tabla 2).

Cabe destacar que el contenido de metales pesados es claramente diferente en las distintas arcillas, lo cual puede influir decisivamente en la adsorción de los presentes en las aguas y en la competencia entre cationes por los lugares de adsorción. La bentonita alumínica es la que  contiene cantidades mayores de Pb, Cu y Ni. Los dos últimos son de los metales presentes en mayor proporción en las aguas, junto con Fe y Mn, cuyos mayores contenidos son, respectivamente los de la bentonita magnésica y la paligorskita, arcillas que también contienen las mayores cantidades de Zn, Co y Cr.

 

Tabla 1: Origen y características químicas de las aguas residuales. (En cada fila, valores seguidos de distinta letra son significativamente diferentes
para p<0,05), nd: no detectable.

Muestra

M1

M2

M3

Origen

Refrigeración en el corte de chapas con plasma

Decapado y desengrasado de piezas con NaOH al 10%

Tratamiento de piezas con agente desincrustante

pH

5.80b

12.41a

1c

densidad

0.84b

0.82b

1.12a

Turbidez (UNF)

56c

22b

74a

Sólidos en suspensión (mg L-1)

164a

31c

135b

Residuo seco
(mg L-1)

120a

59c

81b

Cd

(mg L-1)

nd

0.02b

0.5a

Cr

0.2c

0.49b

2a

Cu

0.77c

2.89b

194a

Fe

1.74c

50.2b

670a

Mn

4.09b

0.39c

21.6a

Ni

0.16c

0.69b

19.3a

Pb

nd

1.28b

2.5a

 

Fig. 2: Difractogramas y composición mineralógica de la sepiolita y la bentonita alumínica.

 

Los resultados obtenidos (Tabla 3) muestran que el Cu del agua residual M1 es adsorbido casi en su totalidad por todas las arcillas, sobre todo por la sepiolita, coincidiendo con los resultados de Santos et al. (2002). Esta arcilla también hace disminuir la concentración de Cr en esta agua en un 85%, aunque este elemento es adsorbido en mayor proporción (98%) por la bentonita magnésica.

Para la muestra de agua M3, que es la de mayor concentración de metales potencialmente tóxicos, la sepiolita es el mineral que hace disminuir más la concentración de Cd, Cr, Ni y Pb.

Fig. 3: Difractogramas y composición mineralógica de la bentonita magnésica y la paligorskita.

 

Debido a que las concentraciones de metales pesados son muy distintas en las diferentes aguas residuales, el cálculo de los coeficientes de distribución (1) permitirá comparar con mayor fiabilidad las capacidades adsortivas de cada una de las arcillas para un ión concreto. Los coeficientes de distribución (Tablas 4 y 5) indican, en general, mayor capacidad de adsorción de los metales disueltos en las aguas que han sido filtradas que en las sin filtrar, ya que probablemente las partículas en suspensión, impidan o dificulten los procesos de adsorción de los iones metálicos.

 

Tabla 2: Análisis químico de las arcillas. (En cada fila, valores seguidos de distinta letra
son significativamente diferentes para p<0,05).

 

Paligorskita

Bentonita
Al

Sepiolita

Bentonita
Mg

Na2O

g kg-1

0,03c

1,33a

0,37b

0,91a

MgO

5,90b

5,60b

24,80a

21,70a

Al2O3

15,93a

13,98b

7,48d

9,16c

SiO2

64,00ab

68,00a

60,38b

60,33b

P2O5

0,03b

0,05ab

0,05ab

0,08a

S

0,90a

0,04b

0,09ab

0,01b

Cl

0,14a

0,16a

0,15a

0,15

K2O

3,42a

1,57c

1,37c

2,16b

CaO

1,60bc

3,62a

1,88b

1,38c

TiO2

0,58a

0,30a

0,38a

0,56ª

Fe2O3

6,55a

4,30b

2,93c

3,54

V

mg kg-1

120a

23c

67b

65b

Cr

79a

62b

35c

67b

Mn

205d

331c

369b

407a

Co

10a

5b

9a

10a

Ni

36a

37a

12c

26b

Cu

28c

79a

18d

54b

Zn

68c

81a

62c

76b

As

7c

6c

25a

17b

Rb

168a

69d

104c

144b

Sr

249a

229b

186c

133d

Ba

379a

152d

278c

356b

Pb

24b

43a

20c

20c

 

Asimismo los mayores coeficientes de distribución corresponden a las arcillas a través de las que ha circulado la muestra M1. Ello es atribuible al pH del agua que, aunque ácido (Tabla 1), no dificulta ni impide la adsorción de la mayoría de los metales y a que esta agua residual es la de menor contenido metálico, lo cual favorece su adsorción por las arcillas. Sin embargo la fuerte acidez de la muestra M3, que contribuye a la movilización y disolución de la mayoría de los cationes metálicos, junto con su elevado contenido en metales; obstaculiza su adsorción.

El pH, fuertemente básico, de la muestra 2 tampoco contribuye a la adsorción, ya que la mayoría de los cationes metálicos tienden a precipitar a pH básico, el hecho de que, excepto para M1, los mayores coeficientes de distribución de Cr correspondan a las arcillas a través de las que ha circulado la muestra M2 confirma lo anteriormente expuesto, ya que el Cr, si  se encuentra  en  forma de cromato es también soluble a pH básico, lo cual favorece su adsorción en forma aniónica. Por otra parte, la sepiolita es la arcilla con mayor capacidad para adsorber Mn y Cu, es también la que en su composición contiene menor cantidad de este metal (Tabla 2) y la que, junto con la bentonita magnésica, adsorbe más Pb; son también ambas las de menor contenido de Pb. El Ni es adsorbido casi en igual cantidad por las distintas arcillas, el Cr preferentemente por la bentonita magnésica, que es la de menor contenido en este elemento, el Fe por la paligorskita, a pesar de que es la que lo contiene en mayor cantidad, y el Cd, aunque con muy bajos valores de Kd en todos los casos, es adsorbido preferentemente por la bentonita alumínica.

 

Tabla 3: Adsorción de metales por las arcillas (µmol.g-1). En cada fila, valores seguidos por distinta letra son
significativamente diferentes para p<0,05; na: no adsorbe).

Paligorskita

 

M1

M1F

M2

M2F

M3

M3F

Cd

na

na

na

na

na

na

Cr

0,02a

0,04a

0,04a

0,04a

na

na

Cu

0,12d

0,12d

0,21cd

0,32c

4,25b

6,14a

Fe

0,31d

0,31d

0,86c

0,95c

2,69b

6,09a

Mn

0,61a

0,67a

0,01c

0,02c

0,09bc

0,18b

Ni

0,03c

0,03c

0,02c

0,02c

0,26b

0,41a

Pb

na

na

0,05a

0,05a

na

na

Bentonita alumínica

Cd

na

na

na

na

na

0,01a

Cr

0,02b

0,04a

0,04a

0,05a

0,01b

0,01b

Cu

0,12d

0,12d

0,16d

0,31c

4,41b

6,30a

Fe

0,24

0,20

0,75

1,22

5,91

6,27

Mn

0,72a

0,74a

0,01b

0,02b

na

na

Ni

0,03b

0,03b

0,02b

0,03b

0,63a

0,63a

Pb

na

na

0,05a

0,05a

0,03b

0,03b

Bentonita magnésica

Cd

na

na

na

na

na

na

Cr

0,04a

0,04a

na

0,05a

0,03ab

0,02b

Cu

0,12d

0,12d

0,21d

0,32c

4,72b

5,51a

Fe

0,31d

0,31d

1,43c

1,13c

5,01b

9,85a

Mn

0,57b

0,74a

0,02d

0,02d

na

0,11c

Ni

0,03b

0,03b

0,03b

0,02b

0,55a

0,60a

Pb

na

na

0,04a

0,05a

0,06a

0,06a

Sepiolita

Cd

na

na

na

na

na

na

Cr

0,02c

0,04b

0,04b

0,05b

0,05b

0,71a

Cu

0,12c

0,12c

0,27bc

0,32

6,61ab

na

Fe

0,31d

0,31d

0,82c

0,97c

19,16b

191,42a

Mn

0,72a

0,74a

0,01b

0,02b

na

na

Ni

0,03b

0,03b

0,02b

0,02b

0,68a

na

Pb

na

na

0,05a

0,05a

0,06a

na

 

Tabla 4: Kd (L kg-1) de Cd, Cr, Cu y Fe. Los valores seguidos de distinta
letra son significativamente diferentes para p<0,05)

Arcilla 

 Agua

Cd

Cr

Cu

Fe

Pal.

M1

0.00a

17.03b

579.23c

2890.00a

B-Al

0.00a

15.00c

284.62d

33.83b

B-Mg

0.00a

490.00a

947.5b

1571.82b

Sep.

0.00a

17.4b

1522.00a

533.75c

Pal.

M1F

0.00a

275.71c

1084.29b

1571.82a

B-Al

0.00a

990.00a

1266.67a

17.23d

B-Mg

0.00a

990.00a

1084.29b

746.52c

Sep.

0.00a

490.00b

1266.67a

1440.00b

Pal.

M2

0.00b

0.01a

0.01a

0.00a

B-Al

0.01a

0.01a

0.01a

0.00a

B-Mg

1.51a

0.00b

0.01a

0.00a

Sep.

0.01a

0.01a

0.02a

0.00a

Pal.

M2F

0.00d

8.49c

22.62b

1.18b

B-Al

8.89a

10.94ab

21.52c

1.57a

B-Mg

7.00b

11.22a

24.69a

1.44ab

Sep.

5.46c

9.14b

24.53a

1.21b

Pal.

M3

0.00d

0.03d

1.62c

0.23d

B-Al

0.90a

0.37c

1.69c

0.52b

B-Mg

0.42b

0.88b

1.83b

0.44c

Sep.

0.88a

1.38a

2.76a

1.90a

Pal.

M3F

0.53c

0.05d

2.52ab

0.54c

B-Al

1.22a

0.31c

2.60ab

0.55c

B-Mg

0.83b

0.59b

2.20b

0.89b

Sep.

0.88b

1.00a

2.76a

1.73a

 

Para el conjunto de los metales presentes en las aguas residuales, los coeficientes de distribución calculados (2) para la suma de las especies metálicas adsorbidas por cada una de las arcillas (Kaplan et al., 1994) indican también (Tabla 6) que, en general, las arcillas adsorben más cantidad del conjunto de los metales si las aguas se filtran previamente a su paso por los lechos de arcilla.

Los valores de los coeficientes de distribución conjunta para cada arcilla permiten, por comparación de los datos para los distintos tipos de aguas que se hicieron circular a su través, confirmar la mayor capacidad de adsorción de la sepiolita, seguida de la bentonita magnésica para el conjunto de los metales presentes en las aguas residuales.

Se ha puesto de manifiesto, sobre todo, un gran poder depurador para la muestra M1 que es la de pH intermedio y con bajo contenido de metales. El coeficiente de distribución conjunto ratifica también que es el agua M3 la que menos reduce su contenido de metales debido a la elevada concentración y, sobre todo, al bajo pH, de acuerdo con los datos de (Hendrickson y Corey, 1981).

 

Tabla 5: Kd (L kg-1) de Mn, Ni y Pb. Los valores seguidos de distinta letra en
diferentes arcillas son significativamente diferentes para p<0,05.

Arcilla 

Agua 

Mn

Ni

Pb

Pal.

M1

46.34c

26911.94a

0.00a

B-Al

252.18b

26911.94a

0.00a

B-Mg

33.05d

26911.94a

0.00a

Sep.

299.85a

26911.94a

0.00a

Pal.

M1F

87.38d

26911.94a

0.00a

B-Al

1768.26b

26911.94a

0.00a

B-Mg

1849.09a

26911.94a

0.00a

Sep.

2716.67c

26911.94a

0.00a

Pal.

M2

0.00a

0.00a

0.04a

B-Al

0.00a

0.00a

0.03a

B-Mg

0.00a

0.00a

0.02a

Sep.

0.00a

0.00a

0.03a

Pal.

M2F

3.61b

2.38bc

67.58a

B-Al

4.01a

2.82a

55.31c

B-Mg

4.11a

2.45b

59.19b

Sep.

3.96ab

2.25c

50.95d

Pal.

M3

0.24a

0.84d

0.00d

B-Al

0.00b

2.37b

3.61c

B-Mg

0.00b

1.99c

9.61b

Sep.

0.00b

2.61a

11.1a

Pal.

M3F

0.49a

1.42c

0.00d

B-Al

0.00c

2.37ab

3.99c

B-Mg

0.29b

2.22b

9.45b

Sep.

0.00c

2.61a

10.75a

 

Tabla 6: Coeficientes de distribución de Kaplan (L kg-1). Los valores seguidos
de distinta letra son significativamente diferentes para p<0,05.

Agua
residual

Paligorskita

Bentonita
alumínica

Bentonita
magnésica

Sepiolita

M1

73,06c

94,38b

60,19d

268,39a

M1F

143,53c

93,53d

1278,49b

1865,39a

M2

1,38b

1,16c

2,15a

1,42b

M2F

1,67b

2,07a

1,95a

1,71ab

M3

0,48d

0,75b

0,70c

2,02a

M3F

0,88d

0,91c

1,14b

1,89a

 

CONCLUSIONES

Los resultados presentados  permiten concluir lo siguiente: 1) La sepiolita y en menor medida, la bentonita magnésica son eficaces para reducir la concentración de metales pesados en aguas residuales industriales, ya que poseen elevados contenidos en esmectita y vermiculita, respectivamente, que son minerales de elevado poder adsorbente; y 2) Que la adsorción de cationes metálicos depende prioritariamente del pH de las aguas residuales, del contenido de metales en las aguas y de la presencia de sólidos en suspensión.

 

AGRADECIMIENTOS

Al Ministerio de Ciencia y Tecnología y a la Xunta de Galicia por la financiación de los Proyectos PGIDIT03PXIC30101 PN y REN2002-0187 y a las empresas Süd-Chemie, España e IZAR-Ferrol por aporte del material utilizado en este trabajo.

 

REFERENCIAS

Alther, G.R. Capacity or Organoclay for Heavy Metals. Proc Int. Conf. Soil Sediment and Water. Massachussetts University, Amherst, USA (2003).        [ Links ]

Álvarez-Ayuso, E. y A. Garcia-Sánchez. Removal of Heavy Metals from Waste Waters by Natural and Na-exchanged Bentonites. Clays and Clay minerals: 51(5), 475-480 (2003).        [ Links ]

Anderson, P.R. y T.H. Christensen. Distribution Coefficients of Cd, Co, Ni and Zn in Soils. J. Soil Sci.: 39, 15-22 (1988)        [ Links ]

APHA-AWPCF 2540 D. Sólidos Totales en Suspensión. Métodos Normalizados para Análisis de Aguas Potables y Residuales. Díaz de Santos, Madrid (1992)        [ Links ]

ASTM D 12943-84. pH. American Society for Testing and Materials. Test Methods for Water Analysis. Philadelphia, PA (1988)        [ Links ]

ASTM D 1429-89. Density. American Society for Testing and Materials. Test Methods for Water Analysis. Philadelphia, PA (1988)        [ Links ]

ASTM D 1889-88a. Turbidity. American Society for Testing and Materials. Test Methods for Water Analysis. Philadelphia, PA (1988)        [ Links ]

ASTM D 3370-82. Sampling. American Society for Testing and Materials. Test Methods for Water Analysis. Philadelphia, PA (1988)        [ Links ]

ASTM D 3997. Dry residue. American Society for Testing and Materials. Test Methods for Water Analysis. Philadelphia, PA (1988)        [ Links ]

Barnes L., M. Dorairaja y M. Zela. A Feasibility Study of Removal of Chromiun from Selected Contaminated Sites. Wastewater: 35, 446-459 (1990).        [ Links ]

Brindley, G. W. y Brown, (eds.). Crystal Structures of Clay Minerals and Their X-Ray Identification. Mineralogical Society, London (1980).        [ Links ]

Doval, M. Bentonitas. En: Recursos Minerales de España. J. García Guinea y J. Martínez Frias (Coordinadores). Textos Universitarios, C.S.I.C., España: 15: 45-69 (1990).         [ Links ]

Doval, M., E. García, J. Luque del Villar, J. L. Martin-Vivaldi y M. Rodas. Arcillas Industriales: Yacimientos y Aplicaciones. En: Yacimientos Minerales. R. Lunar y R. Oyarzun (eds.). Centro de Estudios Ramon Areces, Madrid: 582-608 (1991).         [ Links ]

Galan, E. Arcillas En: Recursos Minerales de España. J. García Guinea y J. Martínez Frias (Coordinadores). Textos Universitarios, C.S.I.C., España: 15, 23-25 (1990a).         [ Links ]

Galan, E. Palygorskita y Sepiolita En: Recursos Minerales de España. J. García Guinea y J. Martínez Frias (Coordinadores), C.S.I.C., España: 15, 71-94 (1990b).        [ Links ]

Gao, S., W.J. Walker, R.A Dahlgren y J. Bold. Simultaneous Sorption of Cd, Cu, Ni, Zn, Pb and Cr on Soils Treated with Sewage Sludge Supernatant. Water Air Soil Pollut.: 93, 331-345 (1997).        [ Links ]

Grim, R. E. E. y Guven, N.M. Bentonites: Geology, Mineralogy and Uses. Elsevier, New York (1978).        [ Links ]

Hendrickson, L.L. y R.B. Corey. Effects of the Equilibrium Metal Concentration on Apparent Selectivity Coefficients of Soil Complexes. Soil Sci.: 131, 163-171 (1981).        [ Links ]

Kaplan, D.I., R.J. Serne y M.G. Piepho. Geochemical Factors Affecting Radionuclide Transport through Near and Far Fields at a Low-Level Waste Disposal Site: Available Sorption Constants and Recommendationsfor Future Studies. PNL-10379. Pacific Northwest National Laboratory, Richland, WA (1994).        [ Links ]

Kendall, T. Bentonite. Major Market Rewiew. Industrial Minerals: 5, 25-37 (1996).        [ Links ]

Ley de aguas. Ley 29/1985 de 2 de agosto. BOE;  180, (1985)         [ Links ]

Moore, D. M. y R.C. Reynolds Jr. X-Ray Diffraction an the Identification and Analysis of Clay Minerals. Oxford University Press, Oxford (1989).         [ Links ]

Newman, A.C.D. y G. Brown. The Chemical Constitution of Clays. En: Chemistry of Clays and Clay Minerals. Newman, A.C.D. (Ed.). Mineralogical Society, Monograph nº 16. Longman Scientific & Technical Mineralogical Society, London (1987).        [ Links ]

Norussis M.J. SPSS for Windows. Professional Statistics. SPSS, Chicago (1992).        [ Links ]

Odom, I. Smectite Clay Minerals: Properties and Uses. Phil Trans. R. Soc. London: A 311, 391-409 (1984).        [ Links ]

Reddy, M.R. y S.J. Dunn, S.J. Distribution Coefficients for Nickel and Zinc in Soils. Environ. Pollut.: 11, 303-313 (1986).        [ Links ]

Santos, C.P.F. dos, D.M.A. Melo, M.A.F. Melo y E.V. Sobrino. Caracterização e Usos de Argilas Bentonitas e Vermiculitas para Adsorção de Cobre (II) em Solução. Cerámica: 48, 308-314 (2002).         [ Links ]

Singh, S P., L.Q. Ma y W.G. Harris. Metal Interactions with Phosphatic Clay, Sorption and Desorption Behavior. J. Environ. Qual.: 30, 1961-1968 (2001)        [ Links ]

Creative Commons License All the contents of this journal, except where otherwise noted, is licensed under a Creative Commons Attribution License