Diseño y evaluación de sustratos de bajo costo para la extracción de selenio desde residuos líquidos mineros vía procesos de adsorción

Abstract

Dada la normativa ambiental vigente en nuestra legislación, disponer de procesos de remoción eficientes sobre los elementos químicos presentes en los efluentes de una faena industrial se vuelve determinante para la sustentabilidad de ésta. Entre éstos destaca la adsorción, un proceso probado a nivel industrial. En cuanto a los elementos presentes en la norma, destaca por su complejidad el selenio dado que es aceptable una concentración menor a 0,01 mg/L de éste para el descarte del RIL. El desafío, entonces, está en el diseño de adsorbentes que sean capaces de lograr concentraciones bajo la norma y a bajo costo. Esta tesis toma la problemática planteada, sintetizando el oxi hidróxido de hierro ferrihidrita (Fh), un adsorbente de probada capacidad en la remoción de selenio, en presencia de sustratos de tipo orgánico y sintético, como la corteza de pino (CP) y silicato de calcio nanoestructurado (CaSil), respectivamente, ambos de bajo costo, en virtud de generar o activar sitios de alta reactividad sobre éstos y potenciar así la adsorción del no metal. Todos estos sustratos fueron caracterizados sobre su porcentaje de hierro, tamaño de partícula, superficie específica y mineralogía presente. Estudios de adsorción preliminares de pH fueron realizados, para sobre éste pH y con el objetivo de evaluar la capacidad de los sustratos, desarrollar experimentos de adsorción con una dosis del orden de 10 g/L de adsorbente y dentro de un rango inicial de 1.000 a 1 mg/L de selenio, en forma de ión selenito en solución. El pH óptimo, con excepción del sustrato mixto Fh-CaSil, fue 3, dada la predominancia de especies neutras de selenio en solución junto a una carga superficial neutra de los adsorbentes. Para la corteza de pino no se observó adsorción en ningún pH del rango estudiado (1-7). Todos los sustratos con contenido de hierro fueron capaces de lograr una concentración de equilibrio bajo la norma desde una solución inicial de 1 mg/L de selenio. El sustrato mixto Fh-CP además lo logró para una concentración inicial de 10 mg/L. En el aspecto cinético, y en general, la constante cinética aumentaba al disminuir la concentración de selenito; los valores más altos fueron obtenidos para el sustrato Fh-CP. Del estudio del escalamiento del proceso se plantea un diseño operativo de dos etapas, con dos reactores de 40 m3 aproximadamente por cada una, para tratar 10 m3/día de una corriente contaminada con 100 mg /L de selenio, concentración del orden de un RIL de una planta de tratamiento de barro anódico de refinería de cobre.