Desarrollo de diferentes tcnicas de recuperacin de plata y determinacin de la eficiencia

Resumen

Se presentan diversas metodologas que tienen como fin la recuperacin de plata y determinacin de la eficiencia. Estas metodologas son:

I) recuperacin de plata a partir de reacciones de oxido-reduccin, II) recuperacin de plata por electrodeposicin y

III) recuperacin de plata por fusin.

En cada una de ellas se forma cloruro de plata, a partir de reactivo analtico de nitrato de plata, se lleva a cabo la recuperacin de la plata y se reporta el por ciento de la recuperacin. Finalmente, una de estas tcnicas se aplica para la recuperacin de plata a partir de radiografas y cintas fotogrficas reveladas.

Para los mtodos I y II se aplican las escalas de prediccin de reacciones de xido reduccin /1/. Para el mtodo I, se estudian cuatro reductores, que son zinc en medio cido y medio bsico; cido ascrbico y hierro en medio cido, cobre en medio cido y bsico. De estos mtodos se determina que el ms eficiente es zinc en medio cido y el de menor eficiencia es el de cido ascrbico. En referencia los mtodos II y III el mejor es el de potencial controlado. Cada uno de los mtodos aqu mostrados presenta ventajas y desventajas las cuales son discutidas.

Palabras claves: plata, recuperacin, fusin, electrodeposicin, oxidorreducin.Introduccin

En las reacciones qumicas, generalmente se parte de reactivos que pasan por diversos procesos qumicos para obtener productos tiles al hombre. Dentro de estos procesos qumicos, se obtienen, adems del producto til, residuos que la mayora de las veces son contaminantes y que generalmente, son desechados sin ningn tratamiento previo que disminuya este carcter, esto es porque en general en el mundo no se sabe qu hacer con estos residuos. En algunos pases desarrollados, estos residuos cuando son txicos, se estabilizan para posteriormente ser desechados en lugares especiales para este fin. Desafortunadamente en Mxico, al igual que en otros pases, la mayora de los desechos que se obtienen en los procesos qumicos son tirados sin ningn tratamiento al mar, ros o a lotes baldos, lo cual provoca un dao grave al ambiente. Es por ello que es urgente que se desarrolle tcnicas que, adems de ser eficientes, sean econmicas para el tratamiento de estos residuos.

Antecedentes

Desde siempre ha sido importante darle un manejo adecuado a los desechos generados en los laboratorios. Para el caso de los residuos de plata se encuentran reportados diversos mtodos para la recuperacin de plata a partir de estos residuos como el de Willbenks /2/, quien convierte los residuos de plata a cloruro de plata para una posterior fusin con hidrxido de sodio; Hayes /3/ hace lo mismo usando carbonato de potasio para lograr la fusin; Dihel /4/ lleva a cabo la recuperacin por medio de una electrodeposicin, mientras que Hill y Bellows /5/ usan el cido ascrbico como reductor. Foust /7/ recupera plata reduciendo el cloruro de plata con polvo de zinc en una solucin diluida de cido sulfrico;Mrquez /10/ desarrolla experimentalmente, en un mismo trabajo, la mayora de los mtodos mencionados, aunque en ningn mtodo puede reportar el por ciento de recuperacin, porque se parte de residuos cuyo contenido de plata es desconocido.

Mtodos experimentales

I. Recuperacin de plata a partir de cloruro de plata mediante reacciones de oxido- reduccinElaboracin del cloruro de plata

Se forma cloruro de plata, el cual es la base para el desarrollo de todas las tcnicas, mezclando 25 cc de solucin de nitrato de plata de concentracin 0,048 M con 15 cc de solucin de cloruro de sodio de concentracin 0,1M (se forma aproximadamente 0,173 g de slido).

a) Medio cido

Al cloruro de plata formado, se le agrega 5 cc de cido sulfrico 1:4, y se hace reaccionar con 0,3 g de polvo de zinc durante 5 min y con 0,15 g de hierro durante 5 min, respectivamente.

La justificacin de las reacciones se hace en funcin de las escalas de prediccin de reacciones redox (anexo ) mostradas en la tabla 1. Los datos de los potenciales se obtuvieron del Langes Handbook /11/ .

En los dos casos, transcurrida la reaccin, la solucin se decanta y se lava el precipitado hasta que el agua decantada no forme cloruro de plata al agregar5 gotas de solucin de nitrato de plata 0,1 M.

b) Medio bsico

Al cloruro de plata formado, como se mencion anteriormente, se le agrega hidrxido de amonio 1:1 hasta su disolucin completa (manteniendo cerrado el sistema). A la solucin del complejo de plata con amoniaco, se le agrega 0,3 g de polvo de zinc y se deja reaccionar durante 5 min. Este mismo procedimiento se repite con 0,2 g de cobre metlico y con 6 cc de cido ascrbico reducido 1 M (a este ltimo reactivo se le ajusta el pH a 5).

La justificacin de las reacciones se hace en funcin de las escalas de prediccin de reacciones redox mostradas en la tabla 1.

En los tres casos, la solucin se decanta y se lava el precipitado hasta que el agua de lavado no forme cloruro de plata al agregar 5 gotas de solucin de nitrato de plata 0,1 M.

Determinacin del por ciento de recuperacin de plata

A la plata recuperada se le determina la pureza de la siguiente forma:

A la plata obtenida, se le agrega cido ntrico 1:4; se calienta hasta disolucin completa, la solucin, a temperatura ambiente, se diluye con 25 cc de agua destilada. Por medio de hidrxido de sodio, se fija el pH a 5,5; finalmente se valora potenciomtricamente con cloruro de sodio 0,1 N, como se muestra en la figura 1.

1.- Electrodo de calomel.

2.- Electrodo de plata.

3.- Bureta. con solucin valorante de cloruro de sodio

4.- Potencimetro.

5.-Agitador Magntico.

6.- Puente salino.

7.- Solucin Problema.

8.- Solucin de cloruro de potasioAI. Recuperacin de plata por electrodepsito

a) Intensidad de corriente constante

Al precipitado de cloruro de plata (aprox. 0,173 g) se le ajusta el pH a 11 con hidrxido de sodio; se aade cianuro de potasio 2 M hasta la disolucin total del slido (por la presencia de cianuros se recomienda efectuar las reacciones en una campana de extraccin y en ausencia de cidos). A esta solucin, se le introduce dos electrodos, previamente pesados (ctodo y nodo) de acero inoxidable 304 de aproximadamente 16 cm2; se conectan a una fuente de poder y se aplica una intensidad de corriente de 0,05 A/dm2 (figura 2). Esta reaccin se contina hasta que no se forme ms deposito de plata (aproximadamente 6 h). Se sacan las placas de la solucin. Previamente secado, se pesa el ctodo, determinando por diferencia con la pesada inicial, la cantidad de depsito de la plata. La pureza de la plata obtenida se determina con cloruro de sodio a partir de la metodologa descrita anteriormente.b) Potencial controlado

Se mezcla 20 cc de nitrato de plata 0,09080 M con 20 cc de nitrato de cobre 0,1 M. En la solucin se sumergen dos electrodos de acero inoxidable 304, previamente pesados, conectados a una fuente de poder. Para controlar el potencial del ctodo, se conecta ste a un potencimetro Corning modelo 7, utilizando como referencia, un electrodo de calomel saturado, separado de la solucin problema por medio de un puente salino, aplicando un potencial fijo de 0,2 V, respecto al electrodo de calomel (figura 3). El ctodo se seca y se pesa determinando, de esta manera, la cantidad de plata electrodepositada. La pureza de la plata obtenida se determina con cloruro de sodio por la metodologa descrita anteriormente.

1.- Potencimetro corning modelo 7.

2.- Electrodo indicador de potencial, acero 304.

3.- Electrodo de referencia de calomel corning.

4.- Puente salino de agar.

5.- nodo de acero 304.

6.- Ctodo de acero 304.

7.- Agitador magntico.

8.- Fuente de poder lodstar modelo PS-305

III. Fusin con hidrxido de sodio

El precipitado de cloruro de plata seco (3,58 g) se mezcla con una cantidad estequiomtrica de hidrxido de sodio. La mezcla seca, se somete a calentamiento (960 C) por una hora; el lquido formado ( Ag), se vaca en un molde. La pureza de la plata obtenida se determina con cloruro de sodio siguiendo la metodologa descrita anteriormente.

IV. Recuperacin de plata de radiografas y cintas fotogrficas reveladas

Las radiografas o cintas fotogrficas reveladas se colocan en una bandeja a la cual se le agrega cido ntrico (1:1), se agita hasta la disolucin de la plata que se encuentra sobre el acetato, formando un gel en el que se encuentra disuelto el nitrato de plata, y se decanta. A la solucin resultante, se le agrega cloruro de sodio; el cloruro de plata formado se separa decantando la solucin y se lleva a sequedad para ser tratado por el mtodo de fusin con hidrxido de sodio, el cual se describi anteriormente.

Discusin y conclusiones

El inters por investigar metodologas de recuperacin de plata en residuos, a pesar de ser antiguo (por el aspecto econmico) no deja de ser actual, por las normas que rigen hoy en da sobre la contaminacin ambiental /13,14/ o por el afn de recuperar materiales adjuntos a la industrializacin de la plata /15/.

En la literatura se presentan diversas metodologas de recuperacin como son, flotacin inica /16/; electrorrefinado pirometalrgico/17/; microbiolgico /18/; resinas de intercambio inico /6/; electroqumica /19/; extraccin por disolventes /20/; que carecen, en algunos casos, de aspectosrelevantes como son, el fundamento analtico sobre el que se basan para la tcnica de recuperacin y resultados confiables del porcentaje de recuperacin del metal.

En el presente trabajo se presentan ocho tcnicas de recuperacin de plata divididas en tres diseos metodolgicos: I. recuperacin de plata por medio de reacciones de oxidorreduccin; II. recuperacin de plata por electrodeposicin y III. recuperacin de plata por fusin. Las ocho tcnicas se pueden fundamentar en las escalas de prediccin de oxidorreduccin (tabla 1). La aplicacin de los datos tericos de estas escalas permite obtener el producto deseado (plata metlica), quedando adems el aspecto propositivo, de que estas escalas son aplicables para la recuperacin de otro tipo de metales. Cabe mencionar, que la aplicacin de estas escalas muestra que este tipo de reacciones son espontneas, pero no informan sobre la cintica de la reaccin; por ejemplo, en el caso del cobre en medio bsico (E = 0,496 V) se determina que la reaccin es posible, pero en la experimentacin se observa, que la reaccin es lenta (procede aproximadamente en 24 h) debido, probablemente, a que la reaccin se lleva a cabo en un medio heterogneo (cobre metlico y el complejo amoniacal de plata).

Bibliografa

1. G. Charlot, Qumica Analtica General, Editorial Toray Masson ,1971.

2. O. L Willbanks. "Reclaiming silver from silver chloride residues", en J. of Chem. Educ. 1953, nm. 30, pg. 347.

3. J. M. Hayes, S. P. Steed "Procedure for recovering elemental silver from silver residues", en J. of Chem. Educ.1972, nm. 49, pg. 156.

4. H. Diehl, K. J. Bush "Recovery of silver from laboratory wastes", en J. of Chem. Educ, 1979, nm. 56/1, pgs. 54-5.

5. J. W. Hill , Bellows. L "Production or recovery of silver for laboratory use"en J. of Chem. Educ, 1972, nm. 63-4, pg. 357.

6. S. M. Kamoonpuri, J. P. Rawat "Recovery of silver from laboratory wastes"en J. of Chem. Educ, 1986, nm. 63 -6, pg. 537-538.

7. D. F. Foust, "Recovery of silver and cobalt from laboratory wastes", en J. of Chem. Educ, 1984, nm. 61, pg. 924.

8. L. Bellolws, J. W. Hill "Production or recovery of silver for laboratory use", en J. of Chem. Educ, 1986, nm. 63 / 4, pg. 357.

9. R, Kirk; y D. Othmer, Enciclopedia de Tecnologa Qumica, 12/ 1a. Edicin, Brcelona, Espaa , 1962, pgs. 675-676,

10. V. Ma S, Mrquez, " Recuperacin de plata para la obtencin de nitrato de plata a partir de residuos de laboratorio", Tesis profesional: Facultas de Estudios Superiores Cuautitln U.N.A.M., 1987.