UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU
FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA
“DISMINUCION DEL CONTENIDO DE PLOMO DE EFLUENTES METALURGICOS POR ADSORCION EMPLEANDO BENTONITA PILAREADA”
TESIS
Para optar el titulo profesional de Ingeniero Químico
Presentado por:
Bachiller: CORILLOCLLA AVILES, Jhonny
HUANCAYO, PERU
2006
ASESOR:
ING. JESSICA BENDEZU ROCA
DEDICATORIA
A mi familia, amigos y a las personas que han contribuido en la realización de este proyecto, a los profesores de nuestra querida y muy apreciada UNCP, sin los cuales la preparación y ejecución de nuestro trabajo no hubiera sido posible.
Jhonny
AGRADECIMIENTO
A Dios por su grandeza de ser, por permitirnos la vida y cumplir con nuestras metas trazadas desde nuestra niñez. A nuestros queridos padres, asimismo agradecer a los Docentes de la Facultad de Ingeniería Química por impartirnos sus conocimientos y experiencias durante nuestra formación profesional.
Al Ingeniero Yessica Bendezú Roca por su ayuda y aporte brindado, por la experiencia que posee referido al tema tratado, por la invalorable amistad que profesa a todos.
INTRODUCCIÓN
La contaminación generada por los desechos industriales, residuos orgánicos, tintes, metales pesados, etc. Los cuales son vertidos hacia los ríos han ocasionado daños a los recursos hidrobiologicos y deterioran al ecosistema. Entre las industrias encontramos a las empresas metalúrgicas, su trabajo de obtención de metales con fines industriales, generan ganancias económicas para el País juntamente con la minería, lamentablemente emplean agua, las cuales después de ser usadas en el proceso son vertidas hacia los ríos sin un tratamiento adecuado,.conteniendo metales pesados, entre estos contaminantes encontramos al plomo, altamente peligroso y causante de enfermedades en su mayoría irreversibles, provocando una principal atención en estos últimos años, en cuanto al tratamiento que se les pueda dar, utilizando para ello recursos naturales disponibles, para disminuir su presencia y preservar el medio ambiente.
De lo mencionado, la remoción de plomo de efluentes metalúrgicos empleando bentonita pilareada es una buena alternativa debido a las propiedades adsorbentes de ésta en fase líquida. En este proceso de remoción el tiempo, la temperatura y el pH en el contacto de la bentonita pilareada con la solución del efluente es importantísimo, puesto que son variables que determinan el grado y porcentaje de remoción.
Enfocando este problema, se realizara el trabajo de remoción de plomo dando la posibilidad de uso de la bentonita pilareada con aluminio polihidroxipolimerico preparada a partir de una muestra de bentonita existente en la región como adsorbente.
RESUMEN
La contaminación generada por las industrias metalúrgicas, ha provocado la presencia de metales disueltos en concentraciones que superan los límites máximos permisibles para efluentes líquidos, ocasionando daños al ecosistema, entre ellos el plomo divalente. Nuestro trabajo es remover este metal empleando bentonita pilareada con aluminio polihidroxipolimerico.
Para lograrlo, se modificó una muestra de bentonita, proveniente del distrito de Chongos Alto de la Provincia de Chupaca con un alto contenido de montmorillonita, mediante el proceso de pilareo, con el fin de colocar pilares entre las hojuelas de las arcillas, para hacerlos mas estables y no puedan alargarse o contraerse al momento de ponerlas en contacto con el efluente. Se empleó como agente pilareante al aluminio polihidroxipolimerico que se obtiene por un tratamiento del cloruro de aluminio con hidróxido de sodio.
Se encontró que las muestras de bentonita en estado natural y pilareada por difracción de rayos X tienen una distancia interplanar de 15,25 Å y 15,75 Å. Por adsorción de azul de metileno una superficie especifica de 80,52 m2/g y 137,023 m2/g La capacidad de intercambio catiónico (CIC) determinada en la Universidad Agraria La Molina, fue de 87,29 y 71,15.meq/100 g de bentonita respectivamente.
Por otro lado la concentración de plomo del efluente de una planta metalúrgica de la Región, por espectrofotometría de absorción atómica en el laboratorio de Química de INGEMMET, reportó 21,1 ppm y con este dato se prepararon muestras en blanco utilizando una sal de plomo.
Se determinó la dosificación de bentonita pilareada para la concentración de 22 ppm de plomo en la solución, alcanzando un 87 % de remoción a un peso de 0,4 gramos de bentonita en un volumen de 100 mL, la cual se hace constante al incrementar los pesos.
El diseño experimental propuesto es un diseño factorial de 23 dando 8 experimentos, para las variables independientes: tiempo de remoción, temperatura y pH , y variable dependiente el porcentaje de remoción de plomo, después del análisis de varianza y calculo de F encontramos que las variables son significativas en la remoción teniendo como mayor al tiempo de contacto y menor al pH, realizando las replicas necesarias encontramos un porcentaje de remoción de 99,41% teniendo como valores a las variables independientes: tiempo de remoción 5 horas, temperatura 30 ºC y pH de 5.
Se evalúo la remoción de plomo en la muestra de efluente metalúrgico encontrando un porcentaje de 62,55 %, resultado menor del obtenido con la solución en blanco de plomo, debido a la presencia de otros metales. Razón por la cual se realizó etapas de remoción alcanzando una concentración final de plomo 0,2054 ppm valor menor a los límites máximos permisibles.
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
Disminuir el contenido de plomo de un efluente metalúrgico empleando bentonita pilareada con aluminio polihidroxipolimérico.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Determinar la composición (química y mineralógica), superficie específica y capacidad de intercambio catiónico de una muestra de bentonita procedente de Chongos Alto.
Determinar la superficie específica y capacidad de intercambio catiónico de la muestra pilareada con aluminio polihidroxipolimérico por métodos instrumentales.
Determinar la cantidad de plomo presente en una muestra representativa de efluente metalúrgico por espectrofotometría de absorción atómica.
Establecer las condiciones favorables para la remoción de plomo en base a las variables independientes empleando bentonita pilareada
Evaluar la disminución de plomo del efluente metalúrgico en función a las condiciones encontradas.
NOMENCLATURA
ABS
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Absorbancia
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ABSmuestra
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Absorbancia de la muestra
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AMB
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Superficie cubierta por una molécula de azul de metileno = 25 Å2
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A0, A1, A2, A3
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Coeficientes del modelo matemático a escala natural
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BET
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Brunauer Emmett Teller
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BN
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Bentonita natural
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BP
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Bentonita pilareada
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bo, b1, b2,b3
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Coeficientes del modelo matemático a escala codificada
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CIC
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Capacidad de intercambio catiónico
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Co
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Concentración inicial, g/L
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C
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Concentración final, g/L
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CCmuestra
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Concentración de azul de metileno de la muestra, g/L
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CCstand
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Concentración de azul de metileno del estándar, g/L
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CRmuestra
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Concentración real de azul de metileno de la muestra, g/L
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CleidaPb
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Concentración leída de plomo, ppm
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CprácstandPb
|
Concentración práctica del estándar de plomo, ppm
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CRPb
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Concentración real de plomo, ppm
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CTeóstandPb
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Concentración teórica del estándar de plomo
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DRX
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Difracción de rayos X
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Fcalculado
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Valor de F calculado
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Ftablas
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Valor de F de tablas
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Fdil
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Factor de dilución de azul de metileno
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FdilPb
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Factor de dilución de plomo
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FstandPb
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Factor del estándar de plomo
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fcc
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Factor de concentración
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JCPDS
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Centro Internacional de datos de Difracción
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MB
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Azul de metileno (Methylene Blue)
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N
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Número de experimentos
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PxC
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Pérdidas por calcinación
|
r
|
Número de replicas
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SSerror
|
Suma de cuadrados del error
|
SCMR
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Suma de cuadrados de los residuales
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SSefectos
|
Suma de cuadrados debida a los efectos
|
Ss
|
Superficie específica, m2/g
|
SStotal
|
Suma total de cuadrados
|
T-O-T
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Lámina tetraédrica, octaédrica, tetraédrica
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UV vis
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Ultravioleta visible
|
WBP
|
Peso de bentonita pilareada, g
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X1, X2, X3
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Variables independientes codificadas
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X12, X13, X23, X123
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Interacciones del proceso codificado
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Y
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Variable dependiente
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Y1, Y2
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Respuestas del experimento
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Zo
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Centro de diseño para la variable
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Z1, Z2, Z3
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Variables independientes codificadas a escala natural
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ε
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Resultado de la división de Zo/ΔZ
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ΔZ
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Radio del diseño para la variable
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∑Y+
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Sumatoria de las respuestas correspondientes al nivel superior de la variable.
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∑Y-
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Sumatoria de las respuestas correspondientes al nivel inferior de la variable.
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contenidos generales
Página
ASESOR ii
DEDICATORIA iii
AGRADECIMIENTO iv
INTRODUCCION v
RESUMEN vi
OBJETIVOS vii
NOMENCLATRURA viii INDICE ix
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