Adsorción de cromo mediante el empleo de microcápsulas que contienen extractantes aniónicos comerciales

Abstract

El cromo hexavalente es conocido por su carácter cancerígeno y alta toxicidad, el cual es liberado al medioambiente por muchos procesos industriales tales como en faenas mineras, el platinado de cromo, curtido de cueros, entre otras, produciendo contaminación de recursos hídricos y suelos. Es por esto que se hace imprescindible disponer de una tecnología capaz de separar este elemento de las fuentes hídricas que lo contienen. Una de las metodologías más actuales, que aún se encuentra en etapa de desarrollo, como alternativa a la extracción por solventes convencional, intercambio iónico y otras, es la microencapsulación de extractantes (MCEx). Las microcápsulas (MC) son matrices poliméricas que actúan como soporte para diversos tipos de extractantes, los cuales son capaces de transportar y extraer selectivamente el metal en cuestión. Estas microcápsulas se elaboran disolviendo un polímero junto al extractante a utilizar en un solvente adecuado, los cuales conforman la fase continua. Por otro lado se prepara una fase dispersa la cual está constituida por una solución acuosa de un agente dispersante y un tensoactivo no iónico. La adición de la fase continua sobre la fase dispersa forma una emulsión, la cual mediante agitación mecánica y un aumento de temperatura forman las microcápsulas. El uso de esta metodología de microencapsulación de extractantes presenta la posibilidad de extraer, separar y concentrar selectivamente los metales presentes en soluciones acuosas diluidas, dependiendo del tipo de extractante a utilizar, ello porque presenta una gran superficie interfacial de contacto con la solución de alimentación. Las microcápsulas poseen múltiples ventajas respecto de la extracción por solventes convencional, entre las que se destacan: su gran estabilidad y facilidad de operación, y no presenta problemas de swelling, arrastre mecánico ni formación de borra, entre otras. En esta Memoria de Título, se estudió la remoción de cromo desde soluciones acuosas ácidas mediante la metodología de microencapsulación de extractantes (MCEx) en un reactor tipo batch provisto de agitación mecánica y temperatura constante. Los agentes transportadores de cromo utilizados en este estudio fueron los extractantes aniónicos tri-n-octilamina (TOA), Alamine 336 y Aliquat 336. Dentro de los estudios previos de extracción de cromo, se realizaron los de extracción por solventes con los extractantes antes mencionados, obteniéndose los valores de pH y concentración de extractante óptimos para la extracción de cromo con las microcápsulas ya preparadas. Por otro lado, se estudió el efecto entre la composición del polímero y del extractante que conforman las microcápsulas obtenidas, sobre el contenido de extractante retenido, capacidad de carga y porcentajes de extracción de cromo. Los resultados obtenidos son muy significativos para los extractantes TOA y Alamine 336, donde, en los mejores casos se obtuvieron extracciones cercanas al 98% de cromo, con tiempos de equilibrio entre 1 a 6 horas de contactadas las microcápsulas con la solución de alimentación y una capacidad de carga de 50 mg de cromo por gramo de microcápsula en cuatro contactos sucesivos, lo cual confirma un potencial uso para la extracción de cromo y también para otros metales, dependiendo del extractante a utilizar. Respecto al extractante Aliquat 336, los resultados obtenidos en cuanto a extracción de cromo y capacidad de carga fueron muy bajos, lo cual nos hace pensar en la necesidad de usar extractantes muy selectivos para este metal.

Chrome VI is known by its carcinogenic character and high toxicity, which is released to the environment by many industrial processes such as mining works, chrome plating and water resources. Due to this situation it is indispensable to have a technology capable of separating this element from that containing it. One of the most up-to-date full used methods, asconventional solvent extraction, ionic exchange and others, is the microencapsulation of extractants (MCEx). The microcapsules (MC) are polymeric matrices which actuates as support for different types of extractants being capable of transporting and extracting selectively the metal of interest. These microcapsules are manufactured by dissolving together a polymer and the extractant to be used, in a suitable solvent which constitutes the continuous phase on the disperse phase forming an emulsion, which by mechanical agitation and temperature increase produce the microcapsules. The use of this methodology for the microencapsulation of extractants presents the feasibility of extracting, separating and concentrating selectively the metals present in dilute aqueous solutions, depending on the extractant-type to be used. This, due to microcapsules present a great interfacial contact surface with the feed solution. The microcapsules present many advantages with respect to the conventional solvent extraction process, among them, it’s great stability and easy-operation, they do not present swelling problems, neither mechanical entrainment. In this Thesis the recovery of chromium from acid aqueous solutions by the microencapsulation methodology of extractants (MCEx) was studied in a batch type reactor provided with mechanical agitation and constant temperature. The chromium transporting agents employed in the study were the anionic extractants tri-n-octylamine (TOA), Alamine 336 and Aliquat 336. If were carried out previous studies of chrome extraction. By the solvent extraction with the same above mentioned extractants, obtaining the optimum pH and concentration for the extractants, for the chromium uptake with the prepared microcapsules. By other hand, it was studied the effect between of the polymer and those of extractants that conform the obtained microcapsules, analysing the content of retained extractants, loading-capacity and percentage of chromium extraction. The obtained results are very significant for the extractants TOA and Alamine 336, reaching in the best cases, extractions near to 98% of chromium, with equilibrium times between 1 and 6 hours for the contact of the microcapsules with the feed solution, and a loading-capacity of 50 mg of chromium per gram of microcapsules after four successive contacts, confirming the potential use of this methodology for the chrome and other metal extractions, depending on the extractant to be used. As for the Aliquat 336, the obtained results of chromium extraction and loading-capacity were too low, which lead us to think in the necessity of using very selective extractants for this metal.