Aplicación de carbón activado de cascarón de coco en adsorción de especies metálicas contenidas en el licor de desecho (WL) de la lixiviación ácida de mineral laterítico

ARTICULO ORIGINAL Aplicación de carbón activado de cascarón de coco en adsorción de especies metálicas contenidas en el licor de desecho (WL) de la lixiviación ácida de mineral laterítico Application of Activated Carbon of Coconut shell in Adsorption of Metal species Contained in Waste liquor (WL) Acid leaching of Lateritic Mineral MSc. Enma M. Manals Cutiño, MSc. Frank Vendrell Calzadilla, Dra. Margarita Penedo Medina Facultad de Ingeniería Química, Universidad de Oriente, Santiago de Cuba, Cuba. RESUMEN El presente trabajo estudia la capacidad del carbón activado de cascarón de coco para adsorber iones metálicos presentes en el residual de desecho de lixiviación ácida de mineral laterítico. Los experimentos se realizaron a escala de laboratorio en reactores batch con agitación magnética, a las condiciones siguientes: velocidad de agitación de 200 rpm, temperatura 21ºC, tiempo de contacto 20, 40 y 60 min. Como resultado se alcanzaron porcentajes de adsorción de níquel de hasta 39,5 % y capacidad de adsorción de Ni (II) de 1,125 mg/g de carbón activado granular (CAG). La adsorción de Co (II) fue de hasta 48,9 % y la capacidad de adsorción del carbón de 0,24 mg/g de CAG. En los experimentos desarrollados variando la dosis de adsorbente entre 20 y 200 g de CAG/L de licor, para analizar la influencia de la masa de adsorbente en la capacidad, porcentaje de adsorción y modificación del pH del licor, se obtuvo como aspecto más significativo la reducción de la alta acidez del licor desde 1,23 hasta valores que oscilaron entre 7,22 y 7,35. Palabras clave: adsorción, carbón activado, cascarón de coco, licor de desecho WL. 93 ABSTRACT The present work studies the ability of coconut shell activated to adsorb metal ions present in the residual waste acid leaching of lateritic coal. Experiments were performed in laboratory scale batch reactor with magnetic stirring, to the following conditions: agitation speed of 200 rpm, temperature 21 °C, contact time 20, 40 and 60 min. As a result adsorption percentages up to 39.5% nickel and adsorption capacity of Ni (II) 1,125 mg/g of granular activated carbon (GAC) they are reached. The adsorption of Co (II) was up to 48, 9 % and the carbon adsorption capacity of 0.24 mg/g of GAC. In the experiments carried varying the dose of adsorbent between 20 and 200 g of GAC/L liquor, to analyze the influence of the mass of adsorbent capacity, adsorption rate and change in pH of the liquor was obtained as most significant aspect the reduction of the high acidity of the liquor from 1,23 to values ranging between 7,22 and 7,35. Keywords: adsorption, activated carbon, coconut shell, waste liquor WL. INTRODUCCION La presencia de metales pesados en residuales líquidos industriales constituye un riesgo para el medio ambiente y en especial para la salud humana, por ser tóxicos y no biodegradables. Metales pesados como cobre, cromo, níquel, cinc, plomo, cobalto, cadmio, entre otros pueden dar lugar a la polución de fuentes de aguas naturales como resultado de los vertimientos de plantas metalúrgicas o de la actividad minera. Varios son los procesos de separación aplicados para tratar estos residuales, entre ellos se encuentran la adsorción, intercambio iónico, coagulación/floculación, precipitación, extracción por solventes, cementación, formación de complejos, operaciones electroquímicas y biológicas, evaporación, filtración y procesos de membranas. Se destacan las aplicaciones y avances de los procesos de adsorción y de intercambio iónico, dada la alta capacidad de adsorción y de intercambio que poseen algunos adsorbentes y resinas. Sin embargo los costos de algunos de estos materiales así como su regeneración pueden resultar elevados [9, 10, 16, 22, 27]. Por su parte, la adsorción ha demostrado ser una excelente vía de tratamiento de efluentes residuales industriales, que ofrece importantes ventajas como bajo costo, disponibilidad, rentabilidad, facilidad de operación y eficiencia, en comparación con métodos convencionales, especialmente desde el punto de vista económico y ambiental [10]. Entre los adsorbentes más utilizados se encuentra el carbón activado, por su alta porosidad y superficie específica, que le confieren elevada capacidad de adsorción; siendo efectivo en la remoción de compuestos orgánicos y eliminación de metales pesados de residuos hidrometalúrgicos [2, 12, 14, 31]. Sin embargo su aplicación puede tener también desventajas como son la pérdida de carbón activado durante las etapas de regeneración térmica, así como la disminución de la capacidad de adsorción de los carbones regenerados [21]. En Cuba, las industrias niquelíferas generan gran cantidad de residuos líquidos, sólidos y gaseosos que contienen sustancias contaminantes como amoníaco, sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono, metales pesados tóxicos, entre otras sustancias. 94 Así, en el proceso de obtención de sulfuros de níquel y cobalto por lixiviación ácida a presión, se genera el licor de desecho denominado WL por sus siglas en idioma inglés (waste liquor); el mismo es vertido al río Cabañas, contaminando sus aguas, las del río Moa y las del litoral, además de la atmósfera. El WL es de coloración azulosa y olor desagradable por su contenido de sulfuro de hidrógeno; contiene partículas en suspensión de sulfuros de Ni y Co, elevada acidez y metales pesados disueltos [8]. Además de la contaminación de las aguas, el vertimiento de este residuo da lugar a la pérdida de elementos metálicos que pudieran ser recuperados, con el consiguiente beneficio económico. Tanto el problema ambiental como la pérdida de metales valiosos han conducido a la realización de diferentes estudios con relación al tratamiento del licor de desecho. Entre las alternativas se encuentra la neutralización del ácido libre y la precipitación de los metales disueltos [24, 28]. Sovol [30] y Cueto [7] propusieron como alternativa para la neutralización del licor WL, su utilización en la lixiviación de colas amoniacales, que es un residual sólido del proceso carbonato amoniacal de extracción de níquel y cobalto. Otros trabajos relacionados con la recuperación de metales contenidos en el licor residual WL fueron desarrollados por Fonseca [15], Morrell [20] y Landazury et al. [18]. Resultados sobre el equilibrio y cinética de la adsorción de metales pesados utilizando como adsorbente carbón activado se refieren generalmente a la adsorción de un elemento metálico en diferentes condiciones de reacción. Valirunova et al. [33] estudiaron la adsorción de Ni (II), Co (II) y Cu (II) con carbón activado; demostrando que la adsorción estuvo influenciada por el pH, grado de mineralización del agua y textura del carbón adsorbente. Se comprobó además la influencia de determinados grupos funcionales en el carbón. Estos autores lograron una recuperación de níquel y cobalto de 100%, y de 93 % para el Cu, con el carbón de mayor contenido de grupos funcionales carboxilos, fenólicos y lactonas. Demirbas [13] reporta resultados (...truncated)