Clinoptilolita activada en el proceso de descontaminación y purificación de aguas

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO[pic 1][pic 2]

FACULTAD DE QUÍMICA

CLINOPTILOLITA ACTIVADA EN EL PROCESO DE DESCONTAMINACIÓN Y PURIFICACIÓN DE AGUAS

QUÍMICA INORGÁNICA

INTRODUCCIÓN.

Desde los últimos 15 años, en México se ha incrementado la contaminación del agua. Una gran parte de esta contaminación es por metales pesados que provienen de aguas residuales industriales. Se han encontrado altos niveles de As y Pb en algunas áreas del Estado de Sonora, especialmente en Hermosillo (Wyatt et al., 1998). En Zacatecas, la presa el Pedernalino es un cuerpo de agua contaminado por mercurio y otros metales pesados como Cu, Zn, Ag y Ni (Gutiérrez y Olguln, 2000).

El consumo de peces que contienen a estos metales pesados causa problemas neurológicos en niños o disfunción del sistema nervioso y el mal funcionamiento del aparato reproductivo (Johnson et al., 1998; Bergdahl et al., 1998). La acumulación de Cd en el hígado y riñón provoca la producción de metalotioneina lo que causa un cambio significativo en la homeostasis de Zn y Cu, que son importantes en la función y formación de los huesos (Honda et al., 1997). La presencia de metales en el ambiente, inhiben el crecimiento de microorganismos y la actividad de las enzimas, causando un detrimento sobre la purificación del agua por procesos microbiológicos.

El mercurio es uno de los metales pesados más tóxicos, que se conocen como contaminante del ambiente. Se encuentra en múltiples clases de minerales y se recupera principalmente del mineral cinabrio (HgS) al calentarlo al aire (Ladou, 1999; Lebel et al.,1997; Dickson, 1986). Este metal no es un elemento esencial para el hombre. La intoxicación por el metal es el resultado de la transformación de su forma inorgánica, a su forma metilada para dar metilmercurio. El mercurio se acumula en el tejido de los peces mil veces más que en el agua y se encuentra como metilmercurio (Wild et al., 1997)

Las zeolitas son aluminosilicatos que tienen una alta selectividad por cationes de los metales alcalinos, alcalinotérreos, metales pesados y algunos radionúclidos

De 40 especies de minerales zeoliticos existentes, la clinoptilolita es la más abundante en suelos y sedimentos. La clinoptilolita se encuentra asociada con diferentes minerales principalmente con pirita, halita, mordenita, heulandita, ferrierita, dechiardita, filipsita, entre otros.

Muchos investigadores han aprovechado a las zeolitas, para la remoción de metales pesados del agua (Zamzow et al., 1990; Zamzow y Murphy, 1992; Pavón et al., 2000; Curkovic et al., 1997).

La clinoptilolita mexicana que tiene una aplicación amplia en la remoción de metales pesados de medios acuosos por intercambio iónico o por procesos de adsorción.

ZEOLITAS.

Las zeolitas son aluminosilicatos cristalinos hidratados, que pueden ser de origen natural o sintético. Las zeolitas naturales se formaron como resultado de las erupciones volcánicas mediante reacciones hidrotérmicas de rocas volcánicas de silicio y ricas en álcalis. Los antecedentes geológicos sugieren que las zeolitas se generan a partir de un magma basáltico rico en SiO2, cuando sufre una violenta caída de temperatura (Smart, 1995).

El término "zeolita" fue utilizado inicialmente para designar a una familia de minerales naturales que presentaban, como propiedades particulares, el intercambio de iones y la deshidratación reversible de agua. Esta última propiedad dio origen al nombre genérico de zeolita, el cual deriva de dos palabras griegas, zeo: que ebulle, y lithos: piedra (Giannetto, 1990).

En general, las zeolitas son aluminosilicatos cristalinos cuya estructura permite la formación de cavidades con dimensiones de 6 a 12 Á. Dentro de éstas existen posiciones que pueden ser ocupadas por iones y moléculas de agua, compensando de esta manera el exceso de carga negativa. Por otra parte, esta estructura microporosa o de cavidades, permite la transferencia de materia entre el espacio intracristalino y el medio que lo rodea. Esta transferencia está limitada por el diámetro de los poros o cavidades de la zeolita, ya que sólo podrán ingresar o salir del espacio intracristalino, aquellas moléculas cuyas dimensiones sean inferiores a un cierto valor crítico, el cual varía de una zeolita a otra y está dado por el tamaño de poro (Arellano, 1994).

Las zeolitas, de manera general, están compuestas por aluminio, silicio, sodio, calcio, magnesio, potasio y agua. Las propiedades físicas proveen aspectos únicos para una variedad amplia de aplicaciones prácticas.

Según Breck (1974), las zeolitas presentan las siguientes propiedades:

1. Alto grado de hidratación.
2. Baja densidad y un gran volumen cuando se deshidrata.
3. Estabilidad.
4. Intercambio catiónico.
5. Canales moleculares uniformes.
6. Adsorbentes.

CLASIFICACIÓN DE ZEOLITAS NATURALES.

Se han caracterizado, aproximadamente 40 zeolitas que existen en la naturaleza, pero en la búsqueda de nuevos materiales se han desarrollado más de 130 estructuras sintéticas (Tsitsishvili, 1992). En la Tabla 1.1 se muestra la clasificación de algunas zeolitas naturales.

Tabla 1.1 Clasificación de algunas zeolitas naturales

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