Evaluación de dióxido de titanio como removedor de boro proveniente de aguas subterráneas del manto acuífero del Distrito de Socabaya

Abstract

En este trabajo de investigación se propone desarrollar un sistema de remoción de boro presente en aguas subterráneas, puesto que el boro en cantidades muy pequeñas es necesario como micronutriente esencial pero se vuelve tóxico cuando sobrepasa los niveles de 1 a 2mg/l de boro. Las aguas superficiales rara vez contienen niveles tóxicos de boro, pero en aguas subterráneas (pozos de aguas) contienen concentraciones toxicas, principalmente en las cercanías de fallas sísmicas y áreas geotérmicas. El material adsorbente con el que se trabajo fue el dióxido de titanio, este se usó para pruebas de adsorción de boro en soluciones acuosas. Dichas pruebas se realizaron en tres etapas. La primera etapa consistió en obtener la muestra de agua subterránea del distrito de Socabaya y determinar su concentración de boro presente, para la obtención de la muestra se siguió el procedimiento para muestreo de aguas subterráneas. Dicha muestra fue analizada por ALS LS Perú S.A.C, mediante un análisis por ICP – MS, espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo. Esta es una variante de las técnicas de análisis por espectrometría de masas. Esta técnica está establecida de manera estándar en laboratorios, para analizar: aguas, suelos, alimentos, muestras clínicas, entre otras; permite analizar el mayor número de los elementos e isótopos de la tabla periódica, de forma simultánea en menor tiempo (máximo cinco minutos). El resultado obtenido para boro fue de 3.73 mg/l. La segunda etapa consistió en acondicionar el equipo de prueba de jarras para adsorción en un sistema batch a nivel de laboratorio. La tercera etapa consistió en poner en contacto la solución muestra con el adsorbente dióxido de titanio en un sistema batch, teniendo como parámetros la concentración de boro y el tamaño de partícula del material adsorbente y temperatura ambiente; tomando como variables independientes la cantidad de adsorbente, pH, tiempo de agitación. Se puso en contacto 250mL de la muestra agua subterráneas que contienen Boro con las diferentes dosis de adsorbente (0.5 y 1.5g) y pH (8y 10), el tiempo de agitación fue hasta 45 minutos. La agitación fue de 200 rpm. Culminadas las etapas de experimentación se midió la concentración de boro con el método de curcumina por espectrofotometría visible. Los datos experimentales del equilibrio de adsorción de Boro fueron evaluados aplicando isotermas de Freundlich y Langmuir. Los resultados del proceso demostraron que los iones de boro fueron eficazmente adsorbidos por dióxido de titanio, obteniéndose un porcentaje de adsorción de 72.24% para aguas subterráneas, la máxima adsorción de Boro, proveniente de agua subterránea, en dióxido de titanio fue a pH de 10 y la masa de adsorbente es 0,5 g de TiO2. Los resultados de la cinética de adsorción de Boro mostraron que los datos experimentales fueron mejor ajustados por el modelo de Freundlich teniendo como resultado n < 1, lo que confirma isoterma favorable para el proceso de adsorción de boro en agua subterránea usando dióxido de titanio como material adsorbente. Mediante el uso de la isoterma de Freundlich se determinó la capacidad máxima de adsorción de Boro siendo 1,345 mg/g TiO2.