bachelorThesis
Caracterización y activación química de arcilla tipo bentonita para su evaluación en la efectividad de remoción de fenoles presentes en aguas residuales
Autor
Largo Castro, Diana Paola
Villamarín Coral, Katherine Marcela
Institución
Resumen
En el presente trabajo de grado, se llevó a cabo la caracterización de una muestra de arcilla tipo bentonita proveniente de Bugalagrande, Valle del Cauca, mediante análisis químico convencional, espectroscopia infrarroja, difracción de rayos x y microscopia electrónica de barrido con análisis EDS. La bentonita previamente analizada, se sometió a 3 tipos de activación química; una activación ácida realizada con ácido sulfúrico 3N, una organoactivación con bromuro de hexadeciltrimetilamonio a una concentración de 1,5 eq CIC, y por último la adaptación de los dos métodos anteriores a las mismas concentraciones. Las muestras de bentonita activada fueron caracterizadas de igual forma mediante difracción de rayos x y microscopia electrónica de barrido con análisis EDS. Para evaluar la efectividad de remoción de fenoles con cada una de las muestras de bentonita, se realizaron dos curvas de calibración tanto a concentraciones altas (1-20 ppm) como a concentraciones bajas (0.1-1 ppm) de fenol, empleado como método colorimétrico de cuantificación, la formación de un complejo con el reactivo 4-aminoantipirina, determinando de esta forma la concentración de fenol a una longitud de onda apropiada para la lectura de 510 nm. Posteriormente fue necesario la preparación de agua residual sintética a una concentración conocida de fenol de 6 ppm. Para el análisis de remoción, se emplearon pruebas de jarras, para lo cual las muestras fueron expuestas al agua residual por 6 horas a 300 rpm realizando los respectivos triplicados. Se empleó un rango de concentración de bentonita entre 2000 y 10000 mg/L. Las muestras de agua residual fueron cuantificadas mediante el mismo método colorimétrico empleado para las curvas de calibración. Finalmente con los resultados obtenidos se realizó un análisis estadístico anova de 2 factores para evaluar la efectividad tanto del tratamiento empleado como de la concentración utilizada. Se obtiene que la muestra de bentonita empleada es apta como agente adsorbente, ya que cumple con los parámetros establecidos, además de comprobarse que en las muestras activadas no existió una modificación estructural. Se obtuvo cambios en fases cristalinas, en el tamaño de partícula y aumento en la rugosidad del material favoreciendo la adsorción. En los tratamientos empleados, existen diferencias significativas con respecto al tratamiento con bentonita natural, sin embargo hay que tener en cuenta que no existe esta diferencia entre los tratamientos con las muestras de bentonitas activadas, por lo cual se puede afirmar que estadísticamente se puede adaptar cualquiera de ellas, sin embargo, teniendo en cuenta las concentraciones empleadas, aunque no existan diferencias significativas, se hace óptimo emplear a nivel industrial una bentonita activada con ácido, ya que se obtuvo un porcentaje de remoción promedio del 81,5733%. This research, was carry out to characterize a sample of bentonite clay from Bugalagrande, Valle del Cauca, by conventional chemical analysis, infrared spectroscopy, X-ray diffraction and scanning electron microscopy with EDS analysis. Bentonite previously tested, was treated by 3 types of chemical activation, acidic activation performed with 3N sulfuric acid, one organic activation with hexadecyltrimethylammonium bromide at a concentration of 1.5 eq CIC, and finally adjusting to the above two methods at the same concentrations. Activated bentonite samples were similarly characterized by x-ray diffraction and scanning electron microscopy with EDS analysis.
For evaluation of the effectiveness of phenol removal with each of the samples of bentonite, were performed two calibration curves, one at high concentrations (1-20 ppm) and other at low concentrations (0.1-1 ppm) phenol. After was used as a colorimetric method quantization, forming a complex with the reagent 4-aminoantipyrine, and determining the phenol concentration to an appropriate wavelength for reading of 510 nm. Subsequently it was necessary to prepare synthetic wastewater to a known concentration of 6 mg/L phenol. For removal analysis were used jar tests. The samples were exposed to the wastewater for 6 hours at 300 rpm performing respective triplicates. Employed a bentonite concentration range between 2000 and 10000 mg/L. Wastewater samples were quantified by the same colorimetric method was used for calibration curves. Finally, the results were analyzed statistically by ANOVA for 2 factor to evaluate the effectiveness of the treatment employed and the concentration used. Obtained that the sample of bentonite is appropriate as adsorbent, because it accomplishes the parameters set, and found that in the activated samples there was not structural modification. Obtained also changes in crystalline phases, in particle size and increased of rugosity in the samples, which favoring the adsorption material. With the treatments used, there are significant differences regarding to treatment with natural bentonite, however you have to take into account that there are differences between treatments with activated bentonite samples. Thus statistically can be adapted to any of them treatments, however, taking into account the concentrations employed, there are not significant differences, so an industrial scale would be optimum a treatment with acid activated bentonite, because it had an average percentage of removal of 81.5733%.