Resumen: T-092

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Absorcin de arsnico en filtros de carbn activado comerciales (anlisis y comparacin de resultados)

Glibota, Gustavo Santiago A.

Universidad Nacional del Nordeste, Facultad de Agroindustrias, Ctedra de Preservacin y envasado de alimentos

Cte. Fernndez 755, (3700) Pcia. Roque Senz Pea, Chaco, Argentina.

E-mail: gglibota@fai.unne.edu.ar. TE y Fax: 03732-420137/ 424367 -

ANTECEDENTES

Los carbones activados se obtienen al calentar o quemar, bajo condiciones controladas, materiales carbonosos tales como el carbn, las cscaras de coco, la madera, la turba, el lignito y el petrleo. Estos se obtienen como un residuo despus de extraer los componentes voltiles de los materiales carbnicos mediante un proceso trmico de calcinacin por ausencia del aire.

El carbn activado es un producto que posee una estructura cristalina reticular similar a la del grafito; es extremadamente poroso y puede llegar a desarrollar reas superficiales del orden de 1,500 m2 ms, por gramo de carbn.

Todos los tomos de carbn en la superficie de un cristal son capaces de atraer molculas de compuestos que causan color, olor o sabor indeseables; la diferencia con un carbn activado consiste en la cantidad de tomos en la superficie disponibles para realizar la adsorcin. La activacin de cualquier carbn consiste en " multiplicar" el rea superficial creando una estructura porosa

El mtodo mas comn de activacin del carbn es la produccin de activacin por medio de vapor, que se realiza en dos etapas. Para agrandar la estructura porosa y producir un rea de superficie interna grande se produce una reaccin del producto carbonizado sometindolo con vapor a una temperatura entre los 800C y los 1000C.

El carbn activado se puede producir en polvo, en grnulos en pellets y/o esferas.

Se pueden distinguir tres tipos de poro en el carbn activado: Microporo (0-20 Ang), Poro transitorios (20-500 Ang), Macroporos (>500 Ang)

La materia prima de un carbn activado juega un papel importante al determinar la habilidad del producto final para adsorber ciertas especies moleculares. Los carbones activados derivados de la cscara de coco muestran un predominio en micro poros, mientras que los carbones activados derivados del carbn mineral tienen un mayor rango de poros transitorios.

La adsorcin es el proceso mediante el cual las molculas de los fluidos se adhieren a la superficie por fuerzas qumicas o fsicas (o una combinacin de ambas). En la adsorcin fsica, las fuerzas van derwaals de bajo nivel dejan las impurezas en la superficie del carbn. En la absorcin qumica utilizando carbones impregnados, las fuerzas son relativamente fuertes y ocurren en los lugares impregnados de la superficie. La adsorcin fsica predomina cuando se utilizan carbones activados en la purificacin de agua, y la eficiencia del carbn depender de su superficie disponible.

Se les llama carbones impregnados a aquellos carbones activos que han sido qumicamente cubiertos o tratados.

Varios factores pueden afectar la adsorcin: la distribucin del tamao de los poros, el tamao molecular de la impureza, tamao de la partcula de carbn, temperatura del tratamiento del carbn, y el pH de la solucin.

El arsnico es un elemento natural presente en muchos recursos acuferos, principalmente en aguas subterrneas, producto de lixiviaciones.

La exposicin prolongada a travs del consumo de agua y otros alimentos contaminados puede ocasionar problemas de salud, los cuales incluyen enfermedades de la piel ( melanosis y keratosis); problemas vasculares, defectos en los nacimientos (bajo coeficiente intelectual); y cncer de piel entre otros

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El presente trabajo tiene por objeto buscar una alternativa de realizar dos procesos fsicos en un solo sistema para la eliminacin del arsnico en agua potable.

MATERIALES Y METODOS

Se realizo un estudio de diferentes filtros de carbn activado comercial para comparar el poder de absorcin de arsnico.

Se testaron tres filtros diferentes de carbones activados

Carbn marca Tipo * granulometra (mesh)

Micronaje de filtrado

Volumen del filtro(medio filtrante) en litros

origen ndice azul metileno

gr./100grs Matriz kx EAC 5 0,27 Cscara coco

(EE.UU.) 25

Cpcco EAC 10 0,27 S/d (importado) 20 Ph2o Carboquim GAC 300 S/e 0,62 Vegetal (nacional) 12

* EAC carbn en polvo en block estruido. * GAC Carbn activado granular

Los dos primeros de la lista a analizar consistieron en filtros de cartucho en (carbn extruido en block), para el ltimo se arm el filtro dentro de un recipiente del mismo volumen exterior que los cartuchos comerciales.

El agua a circular contena una concentracin inicial de arsnico (sin especificar especies) de 30 ppb 450 ppm tds (slidos totales disueltos).

Se realizo un prelavado de los filtros previo al tratamiento con agua de 80 ppm de tds, limite de arsnico sin deteccin, durante 30 minutos.

Se utilizo para la deteccin tiras QUANTOFIX para Arsnico de MACHEREY-NAGEL: (QUANTOFIX Arsnico 10) rango deteccin - 0,01-0,5 mg/l

Se recircul durante 24 hs. una cantidad de 2 litros de agua para cada ensayo a realizar. Para el proceso se utiliz una bomba de diafragma de caudal constante (0.31 gpm. a 90 psi)

Una vez concluido el proceso se procedi a tomar dos alcuota de 5ml del agua re circulada para cada ensayo.

El contenido de arsnico se verifico con un mtodo semi cuantitativo sumergiendo la tira reactiva y comparando el color

Todo el mismo proceso se repiti previo agregado a todas la muestra de agua a tratar oxido frrico en una concentracin de 1mg/lt. Para obtener un exceso de hierro

El proceso se realiz con otros filtros del mismo tipo.

RESULTADOS

Se obtuvieron los siguientes resultados de las concentraciones de arsnico en el agua re circulada.

Carbn marca Concentracin As (mg/l) sin oxido de hierro

Concentracin As (mg/l) con oxido de hierro

Matriz kx 0,02 0,01 Cpcco 0,03 0,02 Ph2o Carboquim 0,03 0,02

Si bien el grado de apreciacin de la tcnica dentro de estos valores medidos no son para tomarlos como valores netamente cuantitativos, cabe apreciar la diferencia del primer filtro respecto a los dos siguientes.

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Corregido el volumen se aprecia que la ultima muestra result ser la menos efectiva, ya que de acuerdo al volumen adsorbi una tercera parte de la anterior.

CONCLUSIONES

Se nota una eficiencia en la adsorcin cuando se disminuye el tamao de la partcula de carbn en el lecho filtrante. (esto es el micronaje de la unidad filtrante).

Se puede decir que prcticamente el tamao de poro o superficie especfica del carbn tiene poca influencia si no se considera el proceso de coagulacin realizado por el hierro adsorbiendo el arsnico.

La eficiencia de adsorcin se elev cuando la solubilidad del contaminante disminuy, esto se ve claramente cuando se produjo la oxidacin del arsnico previa a la filtracin. El floculo es retenido en el filtro.

La posibilidad de juntar esto dos procesos para favorecer la remediacin del arsnico en uno solo (en el cual el arsnico en forma de in es absorbido en el interior del carbn activado atrado por fuerzas quelantes de un oxido metlico incluido en el interior de los poros por impregnacin) El proceso de interaccin oxido de hierro - arsnico se realizara en el interior de la matriz.

La posibilidad de impregnar el carbn activado con oxido de hierro, posibilitara la realizacin de los dos procesos fsicos al mismo tiempo adsorcin y filtracin, con la consiguiente simplificacin de equipos.

Lograr esta doble accin consistira en la sencilla solucin de colocar el medio adsorbente (carbn activado impregnado en oxido de hierro) en recipientes y usarlo hasta agotar la capacidad del mismo. Este mtodo requiere poca atencin y el residuo es un slido, fcil de manipular.

Esto posibilitara la utilizacin en el punto de uso del proceso, por la simplificacin de las operaciones.

REFERENCIAS

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