Preparación de zeolitas sintéticas modificadas orgánicamente para la remoción de nitritos y nitratos en agua

Abstract

En los últimos años se ha investigado el uso de nuevos materiales adsorbentes, en especial los materiales de tipo zeolítico modificados (ZMS), los cuales se preparan cambiando la superficie externa de la zeolita por medio de la adsorción de surfactantes catiónicos, tal como el bromuro de hexadeciltrimetilamonio (HDTMA-Br). La funcionalización del los sólidos, les confiere la capacidad de adsorber moléculas orgánicas y aniones inorgánicos como cromatos, cromitos, sulfatos, arsenatos, arsenitos, nitritos y nitratos. La finalidad del presente Trabajo Especial de Grado es el estudio del comportamiento de las zeolitas ZSM-5 a distintas relaciones de Si/Al, modificada con surfactantes, para explorar su aplicabilidad como material adsorbente en la remoción de nitritos y nitratos en aguas potables. Se emplearon métodos basados en la bibliografía para la síntesis de los zeolitas de tipo ZSM-5 nanométricos y convencionales respectivamente, las cuales fueron y caracterizados a través de las técnicas de: difracción de rayos X (DRX), área superficial específica (ASE), análisis químico elemental (AQE), espectroscopia infrarroja (FT-IR) y microscopia electrónica de barrido (MEB). Se evaluó la capacidad de intercambio catiónico externo de los sólidos nanométricos modificados y se realizaron estudios a los ZMS, para la cuantificación de la adsorción del surfactante, a través del método de titulación para agentes tensoactivos. Se empleo un sistema de lechos fijo para la adsorción de iones NO2 - y NO3 – en solución acuosa, con los distintos ZMS preparados, cuantificando los iones adsorbidos a través la técnica de cromatografía iónica. Se demostró la capacidad adsorción en iones nitritos y nitratos en los sólidos, observándose una mayor adsorción de iones nitratos en todos los casos, con respecto a los iones nitritos. Además se observaron mayores capacidades de adsorción en los sólidos de mayores relaciones Si/Al. Así como una mayor capacidad de adsorción en los sólidos de tipo nanométricos con respecto a los sólidos convencionales. Se obtuvo un aumento de la capacidad de adsorción de los sólidos después de su modificación, siendo de hasta 36 veces para el caso de los iones nitritos y 27 veces para el caso de los iones nitratos en los ZSM preparado a una relación de Si/Al 80, logrando una remoción de dichos iones de 91 y 97 % respectivamente. Se realizó un estudio de los efectos de la variación de pH en la solución tratante, notándose mayores capacidades de adsorción de NO2 - a pH ácidos y mayores valores de capacidad de adsorción de NO3 - a pH básicos.