Adsorción de metales estratégicos sobre materiales carbonosos

Resumen

El agua es un recurso clave para la vida y todo tipo de actividad. Sin embargo, la industria es responsable de que la calidad de las aguas haya disminuido debido al vertido incontrolado. De hecho, la concentración de iones metálicos en aguas industriales es considerable, entre ellos existe un creciente interés en los llamados "metales estratégicos" como son cobalto, galio e indio, debido al amplio abanico de aplicaciones y su escasez. En consecuencia, desde la misma industria se proponen diferentes tecnologías para la recuperación de estos metales estratégicos, como pueden ser la extracción líquido-líquido y el tratamiento electroquímico. En cambio, estas presentan el principal problema de que requieren el condicionamiento de la corriente y preconcentración de estos metales estratégicos, lo cual supone un elevado impacto y coste. De entre todas las técnicas disponibles se propone la adsorción como alternativa, ya que es un proceso que permite el tratamiento de contaminantes en disolución acuosa, buena implantación a gran escala, baja sensibilidad a tóxicos y sus costes son relativos, dependiendo principalmente del coste del adsorbente. Se propone entre todos los posibles adsorbentes se propone el carbón activado, debido a la elevada superficie específica que presenta y a que permite la modificación de su química superficial para promover la adsorción de especies iónicas. Se estudia el carbón comercial F400 y varios carbones activos mesoporosos sintetizados en el laboratorio empleando el método de réplica, usando sacarosa como fuente de carbono y gel de sílice como plantilla. Estos adsorbentes fueron caracterizados empleando las siguientes técnicas: isoterma de adsorción-desorción de nitrógeno, potencial Z, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y termogravimetría. En primer lugar, se procede a realizar los ensayos en discontinuo en termo bloque y en condiciones controladas. Se evalúa la cinética de adsorción para cada material ensayado, teniendo en cuenta los diagramas de especiación. En primer lugar, destaca la diferencia en la velocidad de adsorción empleando carbón comercial y los carbones activados mesoporosos, ya que estos alcanzan el equilibrio en 4 días y 15 minutos, respectivamente. Esto es debido los amplios tamaños de poro promedio que presentan los carbones mesoporos sintetizados, en comparación con el comercial. A su vez las capacidades de adsorción de los carbones mesoporosos sintetizados para la adsorción de cobalto, galio e indio, son mayores que las del carbón comercial. El que presenta mayores capacidades de adsorción es el carbón MCO1, describiendo una isoterma de tipo H4 de alta afinidad en el caso del cobalto y el galio, mientras que, para el indio, este describe una isoterma tipo L2 en monocapa. Incluso empleando el adsorbente anteriormente mencionado, este llega a unas capacidades máximas de adsorción de 0,076; 0,093 y 0,078 mmol g, para cobalto, galio e indio, respectivamente.