remoción de arsénico en aguas de consumo domiciliario mediante el empleo de la técnica zvi...
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Remoción de arsénico en aguas de consumo domiciliario mediante el empleo
de la técnica ZVI (Hierro Cero Valente).
LABORATORIO DE INGENIERIA SANITARIA (LIS),
DEPARTAMENTO DE HIDRAULICA, FACULTAD DE INGENIERIA, UNLP.
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA.
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES FISICOQUIMICAS TEORICAS Y APLICADAS (INIFTA), DEPARTAMENTO DE QUIMICA, FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, UNLP.
Juan M. Triszcz, Elena M. Rosales, Fernando S. García Einschlag
Temas a desarrollar
Introducción: Aspectos generales. Especies de Arsénico en aguas. Esquema simplificado de remoción. Procesos fisicoquímicos involucrados en la técnica ZVI.
Ensayos realizados: Características del reactor empleado. Selección del material con Fe0. Parámetros relevantes en la dinámica del sistema. Estudio del efecto de (conductividad), masa de Fe0, pH y [O2] disuelto sobre la cinética de producción de Fe(III) y la remoción de As(V).
Conclusiones Preliminares. Estudios en ejecución.
Aspectos generales
* Limites de Arsénico en Agua de consumo CAA
OMS
50 ppb
10 ppb
* Acción inhibitoria sobre varias Enzimas.
* Se fija a proteínas: piel, pelos y uñas, originando hipo / hiperpigmentación, queratosis y cáncer de piel.
* Ingesta Crónica produce cáncer de:
RUTA PRIMARIA DE EXPOSICION:* Agua de bebida especialmente en zonas rurales
* Otrosefectos
* Se acumula en:
Sistema NerviosoAp. RespiratorioTubo Digestivo
HuesosMúsculosPiel
RiñónHígadoPulmón
Nivel Máx. Aceptable
EFECTOS SOBRE LA SALUD:
CONCENTRACIONES LIMITE:
Ensayos con clavos: Perfiles cinéticos de Fe(III)
CONDICIONES:
Fe0: 0.5 a 20 g
pH Inicial: 8.4
[O2]disuelto: 8.5 ppm
(σ): 1500 µS.(cm)-1
Agua Sintética.
Ausencia de Arsenico.
Tiempo / min
0 10 20 30 40 50 60
Fe(
III)
/ mg
(Vol
.Rea
ctor
)-1
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Masa de Fe0 inicial
[Fe(III)]Tot vs. tiempo
Tiempo / min
0 10 20 30 40 50 60
pH
8.3
8.4
8.5
8.6
8.7
8.8
Ensayos con clavos: Evolución temporal de pH
pH vs. tiempo
CONDICIONES:
Fe0: 0.5 a 20 g
pH Inicial: 8.4
[O2]disuelto: 8.5 ppm
(σ): 1500 µS.(cm)-1
Agua Sintética.
Ausencia de Arsenico.
Masa de Fe0 / gClavos de cabeza escondida
0 10 20 30 40
v F
e(III
) (m
g L
-1 m
in-1
)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
Ensayos con clavos: Efecto de la masa de Fe0
CONDICIONES:
Fe0: 0.5 a 20 g
pH Inicial: 8.4
[O2]disuelto: 8.5 ppm
(σ): 1500 µS.(cm)-1
Agua Sintética.
Ausencia de Arsenico.
d[Fe(III)Tot]/dt vs. masa de Fe0
Ensayos con clavos: Efecto del área de contacto
CONDICIONES:
Fe0: 0.9 g (limaduras)
pH Inicial: 8.4
[O2]disuelto: 8.5 ppm
(σ): 1500 µS.(cm)-1
Agua Sintética.
Ausencia de Arsenico.
[Fe(III)Tot] vs área de contacto
Tiempo (min)
0 20 40 60 80 100 120 140
Fe(
III)
/ mg
(Vol
. Rea
ctor
)-1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
3 Clavos2 Clavos + Limaduras
Ensayos con virulana: Perfiles cinéticos de Fe(III)
[Fe(III)]Tot vs. tiempo
CONDICIONES:
Fe0: 0.5 a 6 g
pH Inicial: 7.4
[O2]disuelto: 8.5 ppm
(σ): 1500 µS.(cm)-1
Agua Sintética.
Ausencia de Arsenico.
Tiempo / min
0 10 20 30 40 50 60
pH
7.0
7.3
7.5
7.8
8.0
8.3
8.5
Ensayos con virulana: Evolución temporal de pH
CONDICIONES:
Fe0: 0.5 a 6 g
pH Inicial: 7.4
[O2]disuelto: 8.5 ppm
(σ): 1500 µS.(cm)-1
Agua Sintética.
Ausencia de Arsenico.
pH vs. tiempo
Masa de Fe0 / gVirulana de acero
0 1 2 3 4 5 6
v Fe(
III) /
mg
L-1
min
-1
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
Ensayos con virulana: Efecto de la masa de Fe0
CONDICIONES:
Fe0: 0.5 a 6 g
pH Inicial: 7.4
[O2]disuelto: 8.5 ppm
(σ): 1500 µS.(cm)-1
Agua Sintética.
Ausencia de Arsenico.
d[Fe(III)Tot]/dt vs. masa de Fe0
Ensayos con virulana: Efecto del pH inicial
CONDICIONES:
Fe0: 1.3 g
pH Inicial: Variable
[O2]disuelto: 8.5 ppm
(σ): 1500 µS.(cm)-1
Agua Sintética.
Ausencia de Arsenico.
pH
5 6 7 8 9 10
v [Fe(
III)] /(
mg
L-1
min
-1)
0.00
0.03
0.06
0.09
0.12
0.15
d[Fe(III)Tot]/dt vs. pH
Ensayos con virulana: Efecto del caudal de aire
CONDICIONES:
Fe0: 1.3 g
pH Inicial: 7.0
[O2]disuelto: Variable
(σ): 1500 µS.(cm)-1
Agua Sintética.
Ausencia de Arsenico.
d[Fe(III)Tot]/dt vs. caudal
Caudal de Aire / (L min-1)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
v [Fe(
III)]
/ (
mg
L-1
min
-1)
0.00
0.03
0.06
0.09
0.12
0.15
Ensayos con virulana: Efecto de la conductividad
CONDICIONES:
Fe0: 1.5 g
pH Inicial: 7.4
[O2]disuelto: 8.5 ppm
(σ): Variable µS.(cm)-1
Agua Sintética.
Ausencia de Arsenico.
d[Fe(III)Tot]/dt vs. conductividad
Conductividad / S.cm-1
0 500 1000 1500 2000 2500
v F
e(III
) / (
mg.
L-1
.min
-1)
x 10
-3
0
3
5
8
10
13
15
18
Ensayos con virulana: Efecto del tipo de aniones
CONDICIONES:
Fe0: 1.5 g
pH Inicial: 7.4
[O2]disuelto: 8.5 ppm
(σ): 1000 µS.(cm)-1
Agua Sint. (Aniones)
Ausencia de Arsenico.
[Fe(III)]Tot vs. tiempo
Tiempo / min
0 10 20 30 40 50 60
Fe(
III)
/ mg
(Vol
.Rea
ctor
)-1
0
1
2
3
4 NitratoCloruroFosfatoSulfato
pH (i) = 7.40
= 1000 S/cm
Tiempo /min
0 20 40 60 80 100 120
mg
(Vol
.Rea
ctor
)-1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5 [As(V)] [Fe(III)] con As.[Fe(III)] sin As.
821 S/cm
pH (i) = 7.40
Tiempo / min
0 20 40 60 80 100 120
mg
(Vol
.Rea
ctor
)-1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5 [As(V)][Fe(III)] con As.[Fe(III)] sin As.
1250 S/cm
pH (i) = 7.40
Ensayos c/Arsénico: Efecto de la conductividad
CONDICIONES: Masa Constante de Fe0 = 1.50 g (Virulana) Aguas Sintéticas: [As(V)] = 1 mg/L.
σA= 821 µS.(cm)-1; σB= 1250 µS.(cm)-1
pH Inicial = 7.4
[O2] disuelto = 8.8 ppm
A B
Conclusiones preliminares
Perspectivas futuras
• Estudio detallado de procesos de adsorción y coagulación.
• Optimización de los procesos de sedimentación y filtración.
• Diseño de un prototipo de reactor de alta eficiencia, sencilla operación y bajo costo.
• La técnica ZVI es una tecnología viable para el tratamiento de aguas con alto contenido de arsénico.
• El incremento de la relación área/masa del Fe0 proporciona una remoción mas eficiente.
• Oxidación de Fe0 fuertemente dependiente de la [O2] disuelto y la conductividad de la matriz en estudio.
• Remoción asociada a la adsorción de As sobre Fe(III)-flocular producido por procesos de corrosión electroquímica.