Síntesis y Caracterización de Goetita y Magnetita. Adsorción de Cu(ll) y Zn(ll) de Soluciones Acuosas en Goetita

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Rosa Elena Garza Rodríguez

RESUMEN

Todas las etapas que incluye un proceso minero-metalúrgico y químico, causan problemas ambientales de alto impacto como la  generación de aguas residuales. Este tipo de aguas exige un tratamiento efectivo por la presencia de metales pesados, para su uso  posterior o para un desecho confiable a las corrientes de agua municipal. Uno de estos tratamientos es el proceso se adsorción. Los óxidos y oxihidróxidos de hierro presentan características interesantes para asaries como adsorbentes, tales como su alta área superfical  específica y su reactividad superflcial.

Sn este trabajo se sintetizaron materiales adsorbentes, goetita y magnetita, mediante la hidrólisis de una sal de hierro, siguiendo los métodos reportados por Cornell y Shwertmann, y en el caso de la magnetita, con una modificación al usar un surfactante. Estos materiales fueron caracterizados química y estructuralmente. Posteriormente, se evaluaron como adsorbentes de Cu (ll) y Zn (ll), para lo cual se realizó un estudio cinético y se determinaron variables termódinamicas del proceso. También se realizó un diseño de experimentos de bloques al azar utilizando un diseño factorial 23, para evaluar el porcentaje de adsorción de ambos iones.

La caracterización química mediante DRX, FTIR-ATR y Raman mostró la formación de las fases de α-FeOOH y Fe304, respectivamente. La goetita presenta un valor de PCC de 9.14, mientras que la magnetita de 6.59, lo cual indica valores de pH mayores de sus respectivos valores de PCC su superficie adsorberá preferentemente aniones y a valores de pH menor adsorberán cationes. Las cinéticas de adsorción de ambos iones en goetita fueron de pseudosegundo orden. Las isotermas de cobre y cinc en goetita modelaron la ecuación de Langmuir, es decir, el proceso de adsorción fue químico. Se obtuvo una cantidad máxima de adsorción de cobre y cinc de 12.72 y 13.94, respectivamente, a 300C. Los valores altos y negativos de la energía libre de adsorción de cobre y cinc indican que su adsorción en goetita “Síntesis y Caracterización de Goetita y Magnetita. Adsorción de Cu(ll) y Zn(ll) de Soluciones Acuosas en Goetita” es termodinámicamente viable y espontánea.

El análisis de varianza de los resultados obtenidos del diseño de experimentos tipo factorial 23 estudiando como factores al tiempo de  contacto, a la relación masa volumen y al pH sobre el porcentaje de adsorción de cinc y cobre indica que el tiempo y la relación masa volumen ejercen un efecto altamente significativo en el caso del cinc, mientras que el porcentaje de adsorción de cobre solo se afecta significativamente por la relación masa/volumen.


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