Evaluación de la eficiencia de nanopartículas de CeO2, TiO2 y zeolitas 5A para la remoción de plomo presente en aguas contaminadas

Abstract

En la presente tesis se evaluó la eficiencia de las nanopartículas de dióxido de cerio (CeO2), dióxido de titanio (TiO2) y zeolita 5A para la remoción de Plomo (Pb) en muestras de agua del canal CIMIRM, El Mantaro – Jauja. Las nanopartículas de CeO2, TiO2, se obtuvieron de la empresa Sigma Aldrich (Burlington, MA, USA), las que se utilizaron sin purificación adicional y la zeolita 5A fue sintetizada a partir de caolín de Sigma Aldrich, la cual mediante un tratamiento térmico permitió obtener la fase amorfa (metacaolín). Seguidamente, se sintetizó la zeolita 4A por medio de una reacción hidrotermal y la síntesis de zeolitas 5A se llevó a cabo por intercambio iónico haciendo uso de la zeolita 4A y cloruro de calcio (CaCl2). Los adsorbentes fueron caracterizados por Difracción de Rayos X (DRX) que permitió la identificación de fases cristalinas presentes en las tres muestras, por refinamiento Rietveld que permitió determinar diferentes parámetros cristalográficos y microestructurales además de la determinación del tamaño de nanocristalito que se halla en el rango de 10-60 nm. Las muestras de agua fueron analizadas antes y después de la adsorción por Espectroscopía de Emisión Atómica de Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-MS) para la cuantificación del Pb y otros metales. Para el proceso de adsorción de plomo en agua del canal CIMIRM se trabajó con los tres adsorbentes anteriormente mencionados, variando el pH en 4,5, 5,5 y 6,5 a un tiempo de contacto de 1 h con una dosis de adsorbente de 1 g L–1 a temperatura ambiente. Obteniendo una alta eficiencia de remoción, mayor al 80% en todos los casos. Se determinó que el nanoadsorbente con mayor eficiencia para remover Pb(II) fue el nano- TiO2, con un porcentaje de remoción del 96,63 % a un pH de 6,5, con una concentración final de Pb en el agua de 0,0006 mg L–1, valor que se encuentra por debajo del Estándar de Calidad Ambiental (ECA) 0,01 mg L–1 de Pb. Los datos experimentales de la adsorción de Pb en el nano-TiO2 se ajustaron mejor al modelo de isoterma de Langmuir y Temkin con un coeficiente de correlación R2 = 0,86, en ambos casos, obteniendo así una capacidad máxima de adsorción del 39.47 mg g–1.