Memoria para optar al Título de Químico / En esta Memoria de Título se estudió la remoción del anión sulfato en presencia
de Cu(II) y Zn(II) desde soluciones acuosas que simulan un agua ácida residual de
mina, empleando mezclas de cal, policloruro de aluminio y silicatos de calcio nanoestructurados.
Los experimentos se realizaron en una celda de flotación de aire
disuelto (DAF).Se logró una buena remoción de sulfato, utilizando diferentes
dosificaciones de cal y PAC, alcanzándose concentraciones finales de este anión en
las soluciones refinos, muy por debajo de la norma ambiental vigente y en un tiempo
relativamente corto. El mecanismo de remoción de este anión está basado en la
formación de etringita. Los resultados confirmaron también que la adición de sólo cal
no remueve ion sulfato en un grado suficiente.
Se preparó un silicato de calcio nano-estructurados mediante la reacción de una
solución de silicato de sodio y Ca(OH)2, manteniendo una intensa agitación durante
el proceso. Análisis indican que el sólido obtenido es de estructura más bien amorfa,
con nano-capas de placas tetraédricas de silicatos de calcio de espesor variable
entre 10-20 nm y diámetros entre 80 y 100 nm, presentando una superficie BET
variable entre 200 y 300 m2/g. Los resultados experimentales indican que los
silicatos de calcio nano-estructurados por si solos, no poseen suficiente capacidad
adsortiva para remover sulfatos. Sin embargo, su uso en conjunto con PAC, genera
precipitados más granulares y fáciles de separar mediante decantación o filtración
convencional. Su empleo aseguró una excelente adsorción sobre ellos de los
contenidos de Cu(II) y Zn(II), no siendo afectada ésta por la presencia de ion SO4
2-.
La adición de silicatos de calcio nano-estructurados permitió reducir la
dosificación de cal, obteniéndose un medio básico estable, dado el efecto buffer que
generarían los nano-silicatos agregados.
Los resultados experimentales de la remoción de sulfato con cal y PAC, se
explicó mediante un modelo fisicoquímico basado en las reacciones químicas del
proceso y el cual corresponde a un sistema de ecuaciones diferenciales ordinario,
que se resolvió eficazmente utilizando el método numérico de Runge-Kutta de cuarto
orden / In this Thesis it was studied the removal of sulfate anion in presence of Cu(II) and
Zn(II) ions from aqueous solutions that simulate an acidic mine water, by using
mixtures of lime, nano-structured calcium silicates and poly-aluminium chloride
(PAC). The experiments were conducted in a dissolve air flotation cell, being
obtained in a short period of time, an efficient removal of sulfate, using different
proportions of the reagents. The content of sulfate in the resulting solution
accomplishes with the national environmental regulations. The SO4
2-removal
mechanism is base on the formation of etringite, a basic calcium and aluminium
salt.It was proved that lime by itself does not remove completely the contents of this
anion in the treated solutions.
It was prepared a nano-structured calcium silicates from the chemical reaction
between a liquid solution of sodium silicate and Ca(OH)2, keeping and intense stirring
speed during the process. Analysis indicate the achieved solid possess an
amorphous structure with plates of a thickness around of 10 nm and diameter
between 80 and 100 nm, consisting of a tetrahedral silicate with Ca(II) ions and
silanol groups on the surface and presenting a BET surface area of200-300 m2/g.
Experimental results indicate that nano-structured calcium silicate alone have not the
sufficient capacity for removing adequately sulfate. However, their use together with
PAC generates more granular precipitates easy to separate by settle down or
filtration. Their use also ensured an excellent sorption of content of Cu(II) y Zn(II)
existent in the treated solutions, which was not affected by the presence of sulfate in
the aqueous phase. The addition of nano-structured calcium silicate allows also the
reduction of the dosage of lime to use in the process, being obtained an stable basic
medium, given the buffereffect produced by the added nano-silicates.
The experimental results of sulfate removal using lime and PAC were explained
using a physico-chemical model base on the chemical reactionsand their
corresponding equilibrium and kinetics relationships that would govern the process.
The proposed model corresponds to an ordinary differential equations system, which
was effectively solved by using a fourth order Runge-Kutta numerical method / Fondecyt
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/115113 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Verdugo Gallegos, Luis Alberto |
| Contributors | Valenzuela Lozano, Fernando, Sapag Hagar, Jaime, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas, Departamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnología Química, Laboratorio de Operaciones Unitarias e Hidrometalurgia |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
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