Evaluación del equilibrio de adsorción de la dureza del agua sobre arcilla de Santa Teresa

Abstract

En la región andina de Ecuador unas de las problemáticas es la presencia de altas concentraciones de iones Calcio y Magnesio (Dureza del Agua) en las aguas naturales, en promedio los niveles superan los 300 ppm, lo que genera inconvenientes para uso a escala doméstico, industrial y agrícola. El propósito de este estudio fue examinar el proceso de adsorción de iones calcio y magnesio disueltos en el agua utilizando material litológico oxídico de la zona de Santa Teresa del cantón Guamote, provincia de Chimborazo, Ecuador. Se prepararon lechos de adsorción a partir de dos fracciones de tamaño de partículas; <75 µm y 75 – 150 µm, mediante extrusión, que fueron cortados entre 2 y 3 mm de largo y se sintetizaron a 800 ºC durante cuatro horas. Las pruebas de adsorción se llevaron a cabo en sistemas batch de lechos fijo con un caudal de 0,9 mL/s, empleando sustratos naturales y activados químicamente con soluciones diluidas a diferentes pH, preparadas a partir de HCl y NaOH, además, se realizado el estudio del equilibrio de adsorción evaluando diversos modelos matemáticos de isotermas y cinéticas de adsorción. Los resultados mostraron que, al aumentar el contenido de lecho de adsorción en el sistema, se incrementa la eficacia de retención de la dureza del agua, alcanzándose un rendimiento del 26,8 % al emplearse 1200 g de sustrato natural. El pH de activación influye en la eficacia de adsorción, al utilizar lechos activados a pH ácido de 2,3 el rendimiento disminuye hasta 16,5 %, por el contrario, las pruebas realizadas con lechos activados a pH básico permiten incrementar la retención de la dureza del agua, obteniéndose un 42,5 % de adsorción al usar un pH de 11,5. Además, se evaluaron las isotermas de adsorción, las cuales se ajustaron al modelo de Lagmuir, en los pH ácidos (2,3; 4,3) y a la isoterma de Dubinin-Radushkevich para los pH alcalinos (11,5; 9,30), mostrando en todos los casos que el coeficiente de correlación (R2) fue superior a 0,90. Mientras que la cinética de adsorción, se ajustó al modelo de Pseudo Segundo Orden en todas las pruebas realizadas a diferentes pH. Los resultados mostraron que el lecho tenía la capacidad de regenerarse después de su uso, manteniendo su eficiencia, lo que sugiere que el material y la técnica empleada podrían ser una excelente opción para el tratamiento de aguas con presencia de dureza.