Remoción de manganeso de efluentes acuosos empleando como nanoadsorbentes dióxido de manganeso y magnetita

Abstract

Frente a las actuales dificultades existentes en el tratamiento de efluentes mineros por sistemas convencionales debido a la presencia del manganeso, metal altamente resistente y que no se encuentra regulado por la actual normativa de calidad de efluentes mineros, el presente trabajo de investigación analizó el empleo de nanopartículas de dióxido de manganeso y de magnetita para la remoción de manganeso presente en efluentes acuosos. Las concentraciones de manganeso en el agua potable van usualmente desde 1 a 100 pg/L, pero la mayoría de las fuentes contienen menos de 10 pg/L. La Agencia de Protección Ambiental (APA) de los EE.UU. recomienda 0.05 mg/L (50 pg/L) como la máxima concentración de manganeso permitida en el agua potable. En el presente trabajo de tesis se utilizó nanopartículas de dióxido de manganeso (MnO2-a), magnetita y un residuo anódico industrial proveniente del proceso de electrolisis del zinc, como nanoadsorbentes para remover iones de manganeso presentes en efluentes acuosos industriales y en efluente sintético. Las nanopartículas fueron caracterizadas por Difracción de Rayos-X (DRX) y por Microscopia Electrónica de Barrido (MEB) cuyos resultados mostraron que los tamaños de cristalito de las muestras de MnO2 eran menores a 100nm y que tenían morfología en forma de varillas y cuasiesféricas. El primer efluente acuoso industrial tenía un pH casi inerte, pH=7.20, y con una concentración de manganeso de 27.24 mg/L mientras que el segundo efluente industrial tenía un pH=6.45 y una concentración de manganeso de 16.77 mg/L. El efluente sintético que fue preparado empleando MnSO4.H2O tenía un pH ligeramente ácido (pH=5.65) y una concentración de manganeso de 29.09 mg/L. De acuerdo con los resultados obtenidos se determinó que la mayor eficiencia para remover iones manganeso de efluentes acuosos industriales se logró empleando 0.08 gr de MnO2-a de residuo anódico en 20 ml de efluente acuoso a pH=6.45, tiempo de 60 minutos y una velocidad de agitación de 800RPM, alcanzando una remoción de manganeso del 86.88%.

In view of the current difficulties in the treatment of mining effluents by conventional systems due to the presence of manganese, a highly resistant metal that is not regulated by the current mining effluent quality standards, this research work analyzed the use of manganese dioxide and magnetite nanoparticles for the removal of manganese from aqueous effluents. Manganese concentrations in drinking water usually range from 1 to 100 gg/L, but most sources contain less than 10 gg/L. The U.S. Environmental Protection Agency (EPA) recommends 0.05 mg/L (50 gg/L) as the maximum allowable manganese concentration in drinking water. In the present thesis work, nanoparticles of manganese dioxide (MnÜ2-a), magnetite and an industrial anodic residue from the zinc electrolysis process were used as nanoadsorbents to remove manganese ions present in industrial aqueous effluents and synthetic effluent. The nanoparticles were characterized by X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) whose results showed that the crystallite sizes of the MnÜ2 samples were less than 100nm and had rod-like and quasi-spherical morphology. The first industrial aqueous effluent had an almost inert pH, pH=7.20, and with a manganese concentration of 27.24 mg/L while the second industrial effluent had a pH=6.45 and a manganese concentration of 16.77 mg/L. The synthetic effluent that was prepared using MnSÜ4.H2Ü had a slightly acidic pH (pH=5.65) and a manganese concentration of 29.09 mg/L. According to the results obtained, it was determined that the highest efficiency for removing manganese ions from industrial aqueous effluents was achieved using 0.08 g of MnÜ2-a anodic residue in 20 ml of aqueous effluent at pH=6.45, time of 60 minutes and an agitation speed of 800 RPM, reaching a manganese removal of 86.88%..