Biosorción de metales pesados empleando lodos activados

Abstract

Aunque las tecnologías existentes, tales como: precipitación química, osmosis inversa, intercambio iónico y separación por membranas representan una alternativa potencial para el tratamiento de drenajes ácidos de mina, presentan significativas desventajas como requerimientos altos de reactivos y energía; además de la generación de lodos tóxicos y otros subproductos a disponer. En este contexto, la biosorción empleando lodos activados procedentes de una planta de tratamiento de aguas residuales, se presenta como una alternativa viable para la remoción de metales pesados de las aguas residuales industriales. El proceso de biosorción es relativamente rápido, facilita la remoción del metal y la reutilización del material biosorbente, puede llevarse a cabo usando células que están metabólicamente activas, inactivas y/o muertas. Además, Ferro-García y colab., 1998 citado por Aydin y colab., 2007 concluyeron que el costo de los biosorbentes son insignificantes, en comparación con el costo del carbón activado o resinas de intercambio iónico. La desventaja de este proceso es la rápida saturación del biosorbente, siendo necesario remover el metal antes de utilizarlos nuevamente. En el presente trabajo de investigación, se emplearon lodos activados procedentes de una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas, como material biosorbente, con el objetivo de biosorber metales pesados (cobre y zinc) y determinar la influencia de los principales parámetros (capacidad de biosorción, tiempo de equilibrio y pH, entre otros), que influyen en el proceso de biosorción. Los metales pesados Cu y Zn fueron seleccionados debido a que son dos de los metales, cuyos niveles de concentración sobrepasan largamente los niveles máximos permitidos, para los efluentes descargados de unidades minero-metalúrgicas, que establece la legislación vigente. Para determinar el rango de las concentraciones de Cu y Zn, se tomarán como referencia los niveles de concentración de Cu y Zn encontrados en los efluentes provenientes dei Túnel Kingsmill (drenaje ácido de mina), cuyos niveles de concentración de metates pesados, descargados actualmente al medio ambiente sin ningún tratamiento previo, provoca efectos tóxicos a la salud y medio ambiente. Para poder emplear los iodos activados como biosorbente, éstos fueron sometidos a inactivación térmica, molidos y finalmente tamizados para luego ser empleados en cada una de las pruebas. El proceso de biosorción fue realizado empleando matraces Erlenmeyer de 125 mL como reactores, donde se ponían en contacto una determinada cantidad de biosorbente con una solución metálica de Cu o Zn, luego eran sometidas a agitación durante un tiempo determinado. Una vez culminado el tiempo fijado, se procedía a filtrar cada solución metálica para finalmente realizar la determinación de las concentraciones de los metales y de pH finales, mediante espectroscopia de absorción atómica. A partir de los resultados obtenidos, se determinaron tos siguientes parámetros de operación: masa óptima de biosorbente de 1,5 gramos, tiempo de equilibrio de 24 horas y rango de pH de 3,5 - 4. El modelo de la isoterma que más se ajustó a los datos experimentales para el Cu y Zn, fue el modelo de Freundlich, Y, el modelo cinético que más se ajustó a los datos experimentales fue el modelo de pseudo-segundo orden. En el sistema binario Zn-Cu, la presencia de cobre en una solución de zinc, o a ia inversa, ocasiona la reducción de los porcentajes de biosorción de Zn o Cu, según sea el caso, comprobándose de esta manera, la competición de los iones por los sitios activos en el biosorbente. Se realizaron pruebas de biosorción empleando muestras del drenaje ácido de mina proveniente de! Túnel Kingsmill, obtuviéndose eficiencias de remoción del 98,73 y 67,97% para el Zn y el Cu, respectivamente. Finalmente, se concluye que los lodos activados empleados como biosorbente, se presenta como una alternativa para la remoción de metales pesados de drenajes ácidos de mina. Cabe resaltar, que las eficiencias de remoción obtenidas fueron alcanzadas sin someter el biosorbente a mejoramiento o acondicionamiento alguno, como si ocurre en la mayoría de las investigaciones citadas.