Resumen

Introducción El agua residual del lavado de carros se caracteriza por la presencia de contaminantes de difícil remoción como los los metales pesados como Pb, Zn, Cr, Cd, Ni y Cu. Los sistemas de tratamiento en base de la adsorción son una interesante alternativa de eliminación de metales pesados de estos efluentes, sin embargo la presencia con contaminantes como materia orgánica residual, aceites grasas, sólidos suspendidos y sales inorgánicas pueden inhibir el proceso de adsorción. Para el diseño efectivo de filtros adsorbentes como tratamiento de este tipo de efluente se requiere conocer la influencia de la matrix de contaminantes sobre la cinética de adsorción. El presente estudio explora el efecto de la contaminación remanente en agua residual de lavadoras de carros en Ambato después de un tratamiento físico (filtración) sobre la cinética adsorción de los metales pesados sobre turba, piedra caliza y carbón activo.

Objetivos Identificar el efecto de la matriz sobre la velocidad de adsorción de diferentes materiales adsorbentes para remover metales disueltos en agua residual de lavadoras de autos del cantón Ambato.

Método El estudio se realizó con los adsorbentes piedra caliza (obtenido en canteras de la provincia del Chimborazo) y turba (obtenida en páramos del volcán Chimborazo) y se comparó con carbón activo granular preparado a partir de cáscaras de coco con un tamaño de grano entre 1 y 2 mm y un área supertfical BET de 631 m-1. Agua residual real se obtuvo de lavadoras de autos de Ambato. El agua residual se filtró previamente a su tratamiento por adsorción. El análisis de la concentración de los metales Zn, Cu y Cr(VI) en fase acuosa se realizó fotométricamente mediante el equipo HANNA HI 83399. Los metales pesados Pb, Cd y Ni se analizarón mediante absorción atómica de horno de grafito con el equipo PG Instruments AA500. La cinética de adosrción se estudio mediante experimentos batch colocando de 10 gramos de adsorbente molido en 500 ml del agua residual filtrada enriquecida con las sales metálicas pesados (concentración de los metales 10 veces superior a la norma ambiental: Pb 2 mg/l, Zn 50 mg/l, Cr 5 mg/l, Cd 0,2 mg/l, Ni 20 mg/l, Cu 10 mg/l). Los experimentos de adsorción se realización con todos los metales simultáneamente, generando adsorción competitiva. Los ensayos de cinética tuvieron una duración de una 1 hora con una agitación de 150 rpm a temperatura ambiente y ajuste el pH de 6. La concentración de los metales se determinó a varios tiempos y los resultados se compararon en función del perfil de concentración con el tiempo. El efecto de matriz se comparó entre agua destilada con metales y agua residual de las lavadoras con metales en función de la remoción del metal a los 10 min de adsorción.

Principales resultados La cinética de adsorción sobre turba se ve afectada mínimamente por la matriz de contaminantes del agua pre-tratada de lavadoras de autos para los metales Cu y Ni mientras que los metales Zn, Cd y Pb se ven dismiuidos en su remoción (10% - 30%) por la matriz. Por el contrario la adsorción de Cr VI aumenta (50%) con la presencia de la matriz, indicando un mecanismo de adsorción diferente a de los otros metales. La cinética de adsorción sobre piedra caliza ocurre con todos los metales más lentamente (30% a 50% más lento) que con turba. Adicionalmente, la matriz de contaminantes incide negativamente la cinética de adsorción de cromo y al cobre en piedra caliza. Por el contrario la adsorción mediante piedra caliza de Zn, Ni Pb y Cd aumenta (10-30%) con la presencia de la matriz. En comparación, la velocidad de adsorción de los metales sobre carbón activo es más rápida que con piedra caliza, sin embargo más lenta que con la turba, siendo este último material el que más rápidamente y en mayor extensión adsorbe metales.

Conclusiones El efecto de matriz de contaminantes del agua residual pre-tratada de lavado de vehículos es en general negativa para el carbón activo, pero incide en menor extensión a la turba y en la mayoría de casos es beneficiosa para la piedra caliza, lo cual indica diferentes mecanismo de adsorción y efectos sobre la cinética. El mecanismo de adsorción de metales por procesos de intercambio catiónico como en el caso del Cu sobre piedra caliza se ve afectado en mayor extensión por la matriz, indicando que una adsorción competitiva por la presencia mayoritaria de contaminantes catiónicos. Por otro lado, en el caso del cromo VI (anión cromato) para el mecanismo de intercambio aniónico, la matriz tiene un efecto positivo, indicando reducida competencia por los sitios de adsorción aniónicos.