Evaluación técnica-económica de la remoción de manganeso desde soluciones acuosas mediante el uso de procesos de adsorción

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de MinasHoy en día se ha hecho énfasis en el tratamiento de elementos y compuestos nocivos para la salud humana, como lo es el sulfato, arsénico entre otros. Otro metal pesado de interés el tratamiento de aguas es el manganeso, segundo metal pesado más abundante en el planeta, polivalente, cuya química compleja puede provocar que este metal no disminuya su concentración en aguas tratadas, provocando un impacto ambiental grave tanto para la flora y fauna (Schuster, 2017) y los seres humanos (Lucchini et al., 2009). Cabe mencionar que la norma chilena de calidad y muestreo de agua potable NCh 409 muestra que la concentración de manganeso en el agua de descarte no debe exceder 0.1 mg/L en solución. El objetivo principal de este trabajo es determinar la factibilidad técnico-económica con énfasis en la evaluación de capacidad de adsorción máxima y cinética de adsorción de manganeso (II) disuelto desde soluciones acuosas, utilizando procesos de adsorción, con la adición de sustratos eficientes y de bajo costo. Para el desarrollo del trabajo se eligió la tecnología de adsorción, por sobre otros procesos, como precipitación, osmosis reverse entre otros, debido a su bajo costo de implementación y operación. Por otro lado, se seleccionaron como como sustratos de estudio, las zeolitas, fly ash y oxi-hidróxidos férricos, por su eficiencia en la remoción de metales pesados en aguas residuales bajo procesos de adsorción. Se realizaron experimentos de adsorción de manganeso (II) termodinámico y cinético, durante 90 min, bajo concentraciones del metal de 100 mg/L, 50 mg/L ,25 mg/L y 10 mg/L. Se utilizó un porcentaje de solido en peso de 20% como condición base de trabajo, a un pH 7 y temperatura ambiente de 25ºC. Los resultados de capacidad de adsorción máxima muestran que el mejor sustrato utilizado para las diferentes concentraciones iniciales de manganeso (II), fue la zeolita seguido por el fly ash y por último el oxi-hidróxido férrico, con 0.247 mg/g, 0.247 mg/g y 0.239 mg/g respectivamente. En la evaluación técnico-económica, la implementación del uso de zeolitas posee el menor costo total asociado, siendo un 0.8% menor comparado al uso de fly ash y un 18% menor que el uso de oxi-hidróxidos férricos. Con un costo total para 10 toneladas de 35,200 US$, 35,500 US$ y 40,115 US$ respectivamente. Se concluye que, bajo el escenario anterior, el mejor sustrato para el tratamiento de Mn son las zeolitas, debido a que entregan un resultado por debajo de la norma NCh 409 y además es de fácil acceso y disponibilidad en todo el territorio nacional