Extracción de metales desde soluciones acuosas ácidas mediante membranas líquidas emulsificadas y micorencapsulación de extractantes

Abstract

En esta Memoria se estudian los procesos de Membranas Liquidas Emulsificadas (MLE) y de Microencapsulación de Extractantes no específicos (MCEx) con el propósito de extraer y separar algunos metales de transición desde soluciones acuosas ácidas que simulan aguas ácidas naturales o residuales industriales. La metodología de MLE se utilizó en la extracción de cobre y cinc empleando las moléculas extractantes LIX-860 N-IC y D2EHPA y Span-80 como sustancia surfactante en un sistema extractor discontinuo del tipo Tanque Agitado Batch (TAB) que funciona con formación de la doble emulsión. Las extracciones de los metales fueron mayores cuando se empleó un mayor contenido de ácido en el “licor de stripping” lográndose concentrar en él 5 y 7 veces los niveles de Cu(II) y Zn(II) tras 3 contactos sucesivos de la misma emulsión primaria con soluciones frescas de alimentación. Se logró romper muy eficientemente las emulsiones obtenidas mediante un coalescedor electroestático, resultando ser la variable fundamental del proceso el aumento del voltaje. La metodología de MCEx se empleó tanto en la extracción de cadmio con el extractante básico Alamine 336 como en la extracción y separación de Zn y Cu con microcápsulas preparadas con el ácido fosfórico PC-88A. Las microesferas fueron preparadas mediante un método químico de polimerización radicalaria in situ como mediante un método físico basado en la evaporación del solvente a partir de los polímeros. La producción de microesferas es simple y eficiente mediante ambas vías de síntesis. El rendimiento de producción de MC es función del tipo de matriz polimérica empleada y de la cantidad de extractante a microencapsular. Ambos tipos de MC presentaron forma esférica y con una variada distribución de tamaño. Se analizó el contenido de los extractantes retenidos en las microcápsulas mediante titulación potenciométrica y se realizaron pruebas de adsorción metalúrgicas desde soluciones acuosas ácidas diluidas. Las MC con Alamine 336 presentaron una alta selectividad de extracción de Cd en medio cloruro respecto a Cu y Zn. Las MC con PC-88A presentaron en el rango de acidez estudiado una altísima selectividad hacia Zn respecto de Cu hecho corroborado a través de los modelos de adsorción de Freundlich y Langmuir. En forma global, podemos indicar que ambas metodologías (MLE y MCEx) resultan ser muy promisorias en su aplicación en la extracción de metales desde soluciones acuosas ácidas diluidas

In this Thesis is studied the use of Emulsion Liquid Membranes (ELM) and Microencapsulation of Non-Specific Extractants (MCEx)processing to the extraction and removal of some transition metals from acid aqueous solutions which simulate natural acid drainages or industrial waste waters. ELM methodology was employed on the extraction of copper and zinc by using LIX-860 N-IC and D2EHPA as extractants and Span-80 as surfactant compound. The extraction system consisted of a stirred tank in batch that works with formation of the double emulsion. The extractions of metals were higher when a greater content of acid was utilized to prepare the strip liquor being possible to concentrate five and seven times the levels of Cu(II) and Zn(II), respectively after three successive contacts of the same primary emulsion with fresh feed solutions. It was possible to breakdown very efficiently the emulsions by means of an electrostatic field system being observed that the fundamental variable of the process was the applied voltage. MCEx methodology was employed as well as on the Cd extraction with the basic extractant Alamine 336 as in the extraction and separation of Zn and Cu with microcapsules prepared with the phosphoric acid compound PC-88A. The microspheres were synthesized using a chemical method based on “in situ” radical polymerization and also employing a physical method based on the evaporation of a solvent from the proper polymers. The production of microcapsules by both methods of synthesis was simple and efficient. The yield of microcapsule production was a function on the type of used polymeric matrix and on the amount of extractant to hold. Both sort of microspheres presented spherical shape and a varied size distribution. It was analyzed the content of the extractant retained in the microcapsule by potentiometric titration and were carried out metallurgical adsorption experiments from dilute acid aqueous solutions. The microcapsules with Alamine 336 presented a high extraction selectivity towards Cd with respect to Cu and Zn. The microspheres with PC-88A showed in the studied acidity range a very great selectivity towards Zn compared to Cu which was confirmed through the information got from the Freundlich and Langmuir adsorption models. As a global conclusion, it is possible to indicate that both methodologies (ELM and MCEx) are very promissory in their application on the metallic ions extraction from dilute acid aqueous solutions