Descontaminación de soluciones que simulan drenajes ácidos de mina por medio de membranas líquidas emulsificadas en un reactor del tipo estanque agitado en batch y mediante microencapsulación de extractantes

Abstract

En esta Memoria de Título se estudió la recuperación de cobre y zinc desde soluciones acuosas ácidas similares a las encontradas en drenajes ácidos de mina y aguas residuales industriales, mediante las metodologías de membranas liquidas emulsificadas (MLE) y mediante microencapsulación de extractantes (MC). Respecto al uso de las MLE, el estudio fue definido en función de las variables que afectan la recuperación y/o remoción de los metales presentes en las soluciones a tratar mediante MLE, en un sistema extractor discontinuo del tipo Tanque Agitado Batch (TAB) que funciona con formación de la doble emulsión. Se estudió el efecto de las variables químicas que afectan el proceso, siendo posible indicar que el aumento de la concentración de los extractante en la fase orgánica favorece el equilibrio y la velocidad de extracción del metal de interés. El aumento del pH de la fase acuosa de alimentación benefició la reacción de extracción entre los metales y los extractantes transportadores y la fuerza ácida de la solución de stripping (concentración del H2SO4) presentó una gran importancia, al generar una gran diferencia de concentración de los protones a ambos lados de la membrana, activando el transporte del metal y permitiendo la ruptura del complejo en la interfase de retroextracción. Se determinó que se requiere de un contenido mínimo del tensoactivo en la solución orgánica para estabilizar la membrana, hecho que fue cuantificado mediante la determinación de valores de constante de ruptura de las emulsiones KR. Respecto a la metodología de encapsulación de extractantes, se estudió la microencapsulación del extractante alquilfosforado PC-88A con el propósito de estudiar la remoción de Cu y Zn. Se probaron diferentes proporciones de monomeros – divinilbenceno y estireno – en la conformación de la matriz polimérica. Se determinó la cantidad de extractante retenido en las microcapsulas y se verificó la capacidad hidrometalúrgica de las microcapsulas mediante experimentos de equilibrio de adsorción en “batch”. La extracción de Zn(II) con el extractante fosfónico resultó ser superior a la medida para Cu(II). En base a los resultados experimentales obtenidos y su discusión, se puede indicar que ambas metodologías estudiadas (MLE y MC) son muy promisorias y atractivas, siendo particularmente eficientes en el tratamiento de remoción de metales pesados desde soluciones diluidas de origen industrial y minero

It is studied the recovery of copper and zinc from aqueous acid solutions that simulate acid mine drainages and industrial residual waters by both emulsion liquid membranes (ELM) and microencapsulation of extractans (MC). With respect to the use of ELM technology, the aim was to determine the variables that affect the recovery and removal of metals present in the solutions to be treated, by using a stirred tank-type emulsion liquid membrane contactor that operates in batch in which the double emulsion is formed. It was studied the influence of chemical variables that affect the extraction process, being possible to indicate that the increasing of extractant content in the organic phase favored the extraction equilibrium and kinetics of metals. The increase of feed aqueous phase pH favored the extraction chemical reaction between the metals and the carrier extractants. The acidity strength of stripping solution (H2SO4 concentration) presented a great importance by generating a big hydrogen-ion concentration gradient at both side of membrane which activate the metal transport and letting the rupture of the metal-extractant complex at the back-extraction interface. It was determined that is required a minimum amount of surfactant compound at the organic solution to stabilize the membrane which was confirmed by measuring values for the emulsion breakdown constant, KR. With respect to the use of MC technology, it was studied the microencapsulation of the alkylphosphonic extractant, PC-88A, with the purpose to investigate the removal of Cu and Zn. It were testes different monomer proportions – divinylbenzene and styrene –to conform the polimeric matrix. It was measured the extractant amount held in the microcapsules and was verified the hydrometallurgic capacity of them by carrying out adsorption equilibrium runs in a batch system. The extraction of Zn(II) with the phosphonic extractant was higher than those of Cu(II). From the experimental results and their discussion, it can indicate that both methodologies (ELM and MC) are very promising techniques, specially efficient in the treatment of heavy metals removal from dilute solutions originated in industrial and mining works