ES2235663A1 - Procedimiento para la eliminacion de metales divalentes presentes en disolucion en un medio acuoso. - Google Patents

Procedimiento para la eliminacion de metales divalentes presentes en disolucion en un medio acuoso.

Info

Publication number
ES2235663A1
ES2235663A1 ES200400003A ES200400003A ES2235663A1 ES 2235663 A1 ES2235663 A1 ES 2235663A1 ES 200400003 A ES200400003 A ES 200400003A ES 200400003 A ES200400003 A ES 200400003A ES 2235663 A1 ES2235663 A1 ES 2235663A1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
aragonite
calcium carbonate
biogenic
aqueous medium
metals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
ES200400003A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2235663B1 (es
Inventor
Manuel Prieto Rubio
Pablo Cubillas Gonzalez
Stephan Kohler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universidad de Oviedo
Original Assignee
Universidad de Oviedo
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad de Oviedo filed Critical Universidad de Oviedo
Priority to ES200400003A priority Critical patent/ES2235663B1/es
Publication of ES2235663A1 publication Critical patent/ES2235663A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2235663B1 publication Critical patent/ES2235663B1/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

Procedimiento para la eliminación de metales divalentes presentes en disolución en un medio acuoso, utilizando como sorbente carbonato cálcico biogénico o abiogénico con estructura tipo aragonito. El proceso de eliminación se basa en la interacción de los metales con aragonito. Aunque el aragonito abiogénico puede considerarse como un buen sorbente, una combinación de factores permite tasas de sorción especialmente elevadas en el caso del aragonito biogénico. Los fragmentos de conchas de algunos bivalvos están constituidos por carbonato cálcico tipo aragonito y presentan un área superficial específica elevada. Por ello, se comportan como sorbentes de alta eficacia. Las conchas se lavan y trituran hasta obtener fragmentos en un rango de tamaños adecuado. Este material, inmerso en medios acuosos contaminados, es capaz de producir una drástica reducción en la concentración de metales como cadmio, plomo y manganeso presentes en disolución. De aplicación en el sector técnico de conservación delmedio ambiente.

Description

Procedimiento para la eliminación de metales divalentes presentes en disolución en un medio acuoso.
La invención concierne a un método para la eliminación de metales pesados, principalmente cadmio, plomo y manganeso, de un medio acuoso con la ayuda de un material rico en aragonito obtenido, fundamentalmente, a partir de las conchas de algunos bivalvos.
El método es de aplicación al sector técnico de procesos de depuración de aguas contaminadas y de conservación del medio ambiente.
Antecedentes de la invención
En los últimos años y debido, sobre todo, a una reglamentación medioambiental cada vez más estricta, se ha hecho necesario poner a punto nuevas técnicas que permitan conseguir una eliminación lo mas completa posible de los metales pesados presentes en aguas contaminadas. Por otro lado, la industria conservera genera un gran volumen anual de conchas de diferentes moluscos que, aunque son utilizadas en algunas aplicaciones industriales, por regla general, se desechan como residuos.
Se presenta ahora un procedimiento sencillo, rentable y de interés medioambiental que, por una parte, propone la utilización de los residuos generados por la industria conservera para el tratamiento de medios acuosos contaminados por metales pesados y, por otra, consigue reducir la concentración de estos contaminantes por debajo de los límites permitidos por la legislación vigente.
En la literatura geoquímica pueden encontrarse numerosos trabajos de investigación relativos a la interacción de calcita, CaCO_{3 (calcita)}, con metales divalentes en disolución acuosa. Según estos estudios, la precipitación de superficie de soluciones sólidas Metal_{x}Ca_{1-x}CO_{3} es el mecanismo de sorción más relevante en la mayoría de los casos. Pero, curiosamente, el desconocimiento de la interacción entre estos metales y aragonito, CaCO_{3 (aragonito)}, es casi total.
Tradicionalmente, los estudios de sorción se realizan mediante experimentos macroscópicos en los que se determina la extensión del "atrapamiento" en función del pH, la concentración inicial del metal en la disolución acuosa, el tiempo, etc. Estos estudios necesitan el complemento de técnicas de caracterización de superficie capaces de proporcionar información sobre el sorbato a escala molecular. Además de su composición y estructura es necesario conocer cuáles son los mecanismos de crecimiento del sorbato y su distribución espacial. Finalmente, la estimación de la superficie reactiva de las partículas es imprescindible si se quiere evaluar la eficacia de los procesos de sorción en la eliminación de un determinado elemento.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 muestra la representación entre el "atrapamiento" de cadmio por aragonito abiogénico y biogénico (fragmentos de conchas de berberecho común).
Descripción de la invención
Los resultados de nuestros estudios tanto a nivel macro como microscópico han permitido demostrar la formidable eficacia del aragonito como sorbente de algunos metales divalentes tales como cadmio, plomo y manganeso. Esta capacidad de sorción del aragonito excede en varios ordenes de magnitud a la de la calcita a pesar de que el sorbato que se forma en ambos casos es el mismo: una solución sólida Metal_{x}Ca_{1-x}CO_{3} relativamente rica en el metal. Pero, mientras que sobre calcita se forma una capa epitaxial de solución sólida de espesor molecular que cubre rápidamente el substrato y bloquea el proceso, sobre aragonito, las diferencias estructurales impiden la orientación epitaxial, y la capa de precipitado puede alcanzar espesores micrométricos.
También se ha observado que, para el mismo volumen y distribución de tamaños de grano, la velocidad y capacidad de sorción de los carbonatos biogénicos es mayor que la de los carbonatos abiogénicos. En el caso de la interacción de cadmio, plomo y manganeso con determinados carbonatos biogénicos tipo aragonito (B-aragonito) procedentes de conchas de bivalvos, se comprueba experimentalmente la existencia de altas tasas de sorción de estos metales sobre los materiales ensayados. Aunque la tasa de sorción de carbonatos abiogénicos tipo aragonito (A-aragonito) es menor, ambos tipos de materiales demuestran ser muy adecuados para su utilización en filtros, fondos de balsas y barreras de contención diseñados para la limpieza de medios acuosos contaminados con metales. La importancia de la propuesta que se presenta radica en que la principal fuente de aragonito biogénico es un subproducto industrial, las conchas de una amplia variedad de moluscos, que, en muchas ocasiones, no tienen ninguna utilidad o valor y se eliminan como residuos.
En los experimentos realizados se eligieron conchas de bivalvos procedentes de las siguientes especies: berberecho, almeja y mejillón. Por difracción de rayos-X se determinó que las conchas de berberecho y almeja están formadas exclusivamente por aragonito. La concha de mejillón está compuesta por una combinación de calcita y aragonito en una proporción que, dependiendo del ambiente de crecimiento, puede variar de unos ejemplares a otros. En este último caso, la proporción se determinó a partir de las intensidades relativas de las reflexiones más características de los diagramas de difracción de calcita y aragonito. En los ensayos se utilizaron también otros dos tipos de sólidos: A-calcita (calcita abiogénica) y A-aragonito (aragonito abiogénico).
Las conchas se lavaron con una disolución acuosa de hidróxido sódico, se trituraron y se tamizaron para obtener partículas con tamaño de grano en el rango 1-1,5 mm. Las partículas seleccionadas se limpiaron con etanol en un baño de ultrasonidos. Los sólidos etiquetados como A-aragonito y A-calcita se prepararon, respectivamente, mediante la fragmentación de cristales naturales de aragonito y calcita. El tamaño de grano seleccionado osciló entre 1 y 1,5 mm.
Todos los materiales utilizados en los ensayos se caracterizaron por fluorescencia de rayos-X para comprobar la ausencia de cadmio, plomo y manganeso en la composición de los mismos.
Las experiencias se llevaron a cabo a 25ºC y a la presión parcial ambiental de CO_{2}. Se realizaron mediante la inmersión de fragmentos del sorbente en disoluciones acuosas del metal en un vaso termostático cerrado y con agitación continua (100 rpm). En todos los casos se emplearon 2 g de fragmentos sólidos y 100 cm^{3} de disolución. La presión ambiente de CO_{2} se mantuvo mediante el burbujeo continuo de aire a través de la disolución. Para cada metal seleccionado se realizaron experiencias partiendo de 5 concentraciones iniciales diferentes (0,1; 0,5; 5 y 10 mM). Cada ensayo se realizó por triplicado y se prolongó durante un mes.
Durante los experimentos se siguió la evolución de la disolución acuosa a lo largo del tiempo tomándose medidas de pH, alcalinidad, concentraciones de calcio y del metal a las 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 6; 10; 24 y 72 horas, y a los 7, 15 y 30 días de dar comienzo cada ensayo. Dependiendo de la concentración, las disoluciones se analizaron mediante Espectrofotometría de Absorción Atómica ó ICP-MS. La evolución de la concentración de calcio se monitorizó, además, in situ mediante ionometría. El pH se determinó in situ mediante un equipo de alta precisión y los datos obtenidos se contrastaron con los calculados mediante balance de cargas. A partir de los datos analíticos y del pH se calculó la evolución de los índices de saturación de las fases sólidas implicadas y se determinaron los caminos de reacción y los valores límite hacia los que tiende el sistema para tiempos de reacción prolongados.
Se ha comprobado que la eliminación de los metales del medio acuoso se produce de forma drástica y en muy pocas horas cuando el material utilizado en el ensayo es aragonito. Así, en la Figura 1 se observa que, para una disolución 0,1mM de CdCl_{2} (11,24 ppm de Cd), la concentración cae por debajo del límite de detección de la Espectrofotometría de Absorción Atómica y alcanza valores en el rango "nanomolar" (ppb) en pocas horas. En ambos casos (aragonito abiogénico y biogénico) la concentración cae, en 24 horas, hasta valores inferiores a 0,0005 mM. La capacidad de sorción del aragonito biogénico es mayor que la del abiogénico, y esta es, a su vez, mucho más elevada que la de la calcita. También se ha comprobado que un aumento en el pH de la disolución hacia valores de pH más básicos favorece la eliminación de los metales contaminantes del medio acuoso.
Aunque el rango de tamaños de grano que ha resultado conveniente para realizar los experimentos de laboratorio es el que oscila entre 1 y 1,5 mm, si se utilizan fragmentos de menor tamaño el proceso es más rápido. En los experimentos se han empleado únicamente 2 g de sorbente por cada 100 cm^{3} de disolución. Si se emplea una mayor proporción relativa sorbente/disolución, la capacidad de sorción, lógicamente, es mucho mayor. Finalmente, el segundo lavado de las conchas con etanol no parece necesario en la utilización industrial de este producto.
La eficacia del procedimiento se ilustra adicionalmente mediante los siguientes ejemplos de realización, los cuales no pretenden ser limitativos de su alcance:
Ejemplo 1
2 g de A-aragonito (aragonito abiogénico) se mezclan con 100 ml de diferentes disoluciones acuosas de cloruro de cadmio y de cloruro de manganeso. La concentración del metal (Cd o Mn) presente en la disolución, al comienzo (C_{0}), transcurridas 10 horas (C_{10}) y después de un mes de reacción con el sorbente (C_{\infty}), se muestra en las Tablas 1 y 2. También se muestra el porcentaje eliminado al final del experimento.
TABLA 1
1
TABLA 2
2
Ejemplo 2
2 g de fragmentos de conchas de berberecho (B-aragonito) se mezclan con 100 ml de diferentes disoluciones acuosas de cloruro de cadmio y de cloruro de manganeso. La concentración del metal (Cd o Mn) presente en la disolución, al comienzo (C_{0}), transcurridas 10 horas (C_{10}) y después de un mes de reacción con el sorbente (C_{\infty}), se muestra en las Tablas 3 y 4. También se muestra el porcentaje eliminado al final del experimento.
TABLA 3
3
TABLA 4
4

Claims (4)

1. Procedimiento para la eliminación de metales divalentes, principalmente cadmio, plomo y manganeso, que contaminan un medio acuoso caracterizado por utilizar como sorbente carbonato cálcico tipo aragonito.
2. Procedimiento, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por utilizar fragmentos de conchas de moluscos ricas en carbonato cálcico tipo aragonito como sorbente de los metales.
3. Procedimiento, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por utilizar aragonito abiogénico como sorbente de los metales.
4. Procedimiento, de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque las conchas se lavan con una disolución acuosa de hidróxido sódico, se trituran y se tamizan.
ES200400003A 2003-12-23 2003-12-23 Procedimiento para la eliminacion de metales divalentes presentes en disolucion en un medio acuoso. Expired - Fee Related ES2235663B1 (es)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES200400003A ES2235663B1 (es) 2003-12-23 2003-12-23 Procedimiento para la eliminacion de metales divalentes presentes en disolucion en un medio acuoso.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES200400003A ES2235663B1 (es) 2003-12-23 2003-12-23 Procedimiento para la eliminacion de metales divalentes presentes en disolucion en un medio acuoso.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2235663A1 true ES2235663A1 (es) 2005-07-01
ES2235663B1 ES2235663B1 (es) 2006-11-01

Family

ID=34707602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES200400003A Expired - Fee Related ES2235663B1 (es) 2003-12-23 2003-12-23 Procedimiento para la eliminacion de metales divalentes presentes en disolucion en un medio acuoso.

Country Status (1)

Country Link
ES (1) ES2235663B1 (es)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2425807C1 (ru) * 2010-03-15 2011-08-10 Олег Павлович Акаев Способ очистки сточных вод от ионов кадмия

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4781841A (en) * 1985-12-20 1988-11-01 Nissho Co., Ltd. Heavy metal adsorbing agent and method of using same
JPH02203905A (ja) * 1989-02-02 1990-08-13 Masataka Hanashima 重金属の吸着除去方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4781841A (en) * 1985-12-20 1988-11-01 Nissho Co., Ltd. Heavy metal adsorbing agent and method of using same
JPH02203905A (ja) * 1989-02-02 1990-08-13 Masataka Hanashima 重金属の吸着除去方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EL-KORASHY, S.A "Studies on divalent ion uptake of transition metal cations by calcite through crystallization and cation exchange process" Journal of Materials Science. Abril 2003. Vol. 38. Paginas 1709-1719, todo el documento *
EL-KORASHY, S.A "Studies on divalent ion uptake of transition metal cations by calcite through crystallization and cation exchange process" Journal of Materials Science. Abril 2003. Vol. 38. Páginas 1709-1719, todo el documento *
KITANO, Y. ET AL. "Adsorption of zinc and copper ions on calcite and aragonite and its influence on the transformation of aragonite to calcite" Geochemical Journal, 1976, Vol. 10. Paginas 175-179, todo el documento *
KITANO, Y. ET AL. "Adsorption of zinc and copper ions on calcite and aragonite and its influence on the transformation of aragonite to calcite" Geochemical Journal, 1976, Vol. 10. Páginas 175-179, todo el documento *
PRIETO, M. ET AL "Uptake of dissolved Cd by biogenic and abiogenic aragonite: a comparison with sorption onto calcite" Geochimica et Cosmochimica Acta. 15-10-2003. Vol. 67 N‘20. Paginas 3859-3869, todo el documento. *
PRIETO, M. ET AL "Uptake of dissolved Cd by biogenic and abiogenic aragonite: a comparison with sorption onto calcite" Geochimica et Cosmochimica Acta. 15-10-2003. Vol. 67 Nº20. Páginas 3859-3869, todo el documento. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2425807C1 (ru) * 2010-03-15 2011-08-10 Олег Павлович Акаев Способ очистки сточных вод от ионов кадмия

Also Published As

Publication number Publication date
ES2235663B1 (es) 2006-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Al-Ghouti et al. Application of eggshell wastes for boron remediation from water
Zeng et al. Adsorption of Cr (VI) on hexadecylpyridinium bromide (HDPB) modified natural zeolites
Bibi et al. Evaluation of industrial based adsorbents for simultaneous removal of arsenic and fluoride from drinking water
Habuda-Stanić et al. Quality of groundwater in eastern Croatia. The problem of arsenic pollution
Gervais et al. The effects of carbonation and drying during intermittent leaching on the release of inorganic constituents from a cement-based matrix
Harja et al. Removal of heavy metal ions from aqueous solutions using low-cost sorbents obtained from ash
Stefan et al. Mechanism of simultaneous removal of Ca2+, Ni2+, Pb2+ and Al3+ ions from aqueous solutions using Purolite® S930 ion exchange resin
Khobragade et al. Adsorptive removal of Mn (II) from water and wastewater by surfactant-modified alumina
KR101420498B1 (ko) 해양 오염퇴적물 정화를 위한 피복 소재 개발과 그 이용
Chandrajith et al. Biomineralogy of human urinary calculi (kidney stones) from some geographic regions of Sri Lanka
ES2235663B1 (es) Procedimiento para la eliminacion de metales divalentes presentes en disolucion en un medio acuoso.
El-Said et al. The precipitation of fluoride, calcium and magnesium minerals from Egyptian Mediterranean Sea coast in relation to discharged waters
Shin et al. Adsorption of metal ions from aqueous solution by recycled aggregate: Estimation of pretreatment effect
Thole et al. Water defluoridation by bauxite-gypsum magnesite (BG-Mc) based filters calcined at 350 500C
Ghazy et al. Flotation-separation of aluminum from some water samples using powdered marble waste and oleic acid
Ostovan et al. Evaluation of the sawdust modified with diethylenetriamine as an effective adsorbent for Fe (III) removal from water
Mohammad Karami et al. Assessment of Toxic metals concentration using pearl oyster,‎ Pinctada radiate, as bioindicator on the coast of Persian Gulf, Iran‎
Mao et al. Adsorptive removal of fluoride from aqueous solution by a PES/LDH blend flat-sheet membrane
Jang Interaction of Microplastics with Trace Metals and Bacteria, and Potential Impacts on Fish
Shu et al. The removal of mercury from Wasterwater by using Fishwater fish scales
Xiao et al. Boron isotopic fractionation during incorporation of boron into Mg (OH) 2
Leon-Hidalgo et al. Study of the vapour pressure of saturated salt solutions and their influence on evaporation rate at room temperature
Birgėlaitė et al. Use of sapropel for removal of heavy metals from solution
Peres et al. Interaction of contaminated sediment from a salt marsh with estuarine water: evaluation by leaching and ecotoxicity assays and salts from leachate evaporation
Dhingra et al. Physico-chemical analysis of selected ground water samples of rural areas of Jaipur, Rajasthan

Legal Events

Date Code Title Description
EC2A Search report published

Date of ref document: 20050701

Kind code of ref document: A1

FG2A Definitive protection

Ref document number: 2235663B1

Country of ref document: ES

FD2A Announcement of lapse in spain

Effective date: 20240102