Fabricación de cerámicos porosos adsorbentes a base de arcilla para la retención de contaminantes en efluentes industriales

Abstract

Los volúmenes de efluentes industriales se han incrementado en los últimos años en el Perú, cuyos efectos negativos causan daños al medio ambiente. Esto me ha motivado a desarrollar materiales especiales, para ser empleados como adsorbentes de contaminantes orgánicos e inorgánicos. Los materiales porosos se utilizan en muchas ramas de la ciencia y tecnología, por ejemplo se usan como soporte para catalizadores, en la separación de mezclas, en la purificación de fluidos entre otros. Su aplicación adecuada requiere de la caracterización de sus propiedades superficiales y estructurales, además del conocimiento del comportamiento fisicoquímico de los fluidos cuando se encuentran dentro de los poros. En esta tesis se presentan resultados sobre la fabricación e filtros porosos a base de arcilla esmectita (montmorillonita), mediante el método de la Esponja Polimèrica para la cual a la arcilla en polvo se le agrega agua junto con algunos aditivos, como el Carboximetil celulosa como aglomerante y Poliacrilato de Sodio como defloculante, para lograr una determinada viscosidad, luego la suspensión acuosa es impregnada en la esponja de poliuretano, para luego ser secado y llevado a tratamiento térmico en donde a 470°C son eliminados los aditivos y la esponja para luego ser sinterizados a 600°C, quedando como resultado un material poroso que adquiere la estructura de la esponja utilizada. Con la ayuda del microscopio electrónico de barrido se pudo observar con más detalles la formación de poros de los filtros, que revela el nivel de coalescencia de la arcilla y el efecto que puede tener sobre la resistencia al flujo y el área específica. Se calculó la porosidad abierta de los filtros porosos, a través de las medidas de su capacidad de absorción de agua (Caa) y densidad aparente (Dap) de los filtros observando que los filtros porosos presentan una porosidad promedio de 88,26%. La arcilla en estado natural presenta poco poder adsorbente, pero cuando se activa con tratamiento ácido, aumenta considerablemente sus propiedades adsortivas. Los filtros porosos fueron activados bajo la acción de ácido clorhídrico a una concentración de 2N, para esto se diseñó un sistema de activación, en dicho sistema al filtro se le hizo pasar el ácido clorhídrico con flujo continuo y manteniendo este flujo a una temperatura de 90SC, el proceso de activación fue realizado durante 2 horas. Para evaluar el efecto de adsorción de los filtros activados frente a diferentes colorantes se realizaron pruebas de adsorción con tres tipos de soluciones, la solución de colorante rojo 80, la solución de azul de metileno y un efluente textil real, observándose que el filtro poroso adsorbe los colorantes en diferentes tiempos y grados.