UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

FACULTAD DE INGENIERIA QUMICA

REMOCION DEL CONTENIDO DE PLOMO DE LOS EFLUENTES DEL RIO SHULLCAS POR ADSORCION EMPLEANDO BENTONITA PILAREADA

TESIS

Para optar el ttulo profesional de Ingeniero Qumico

Presentado por:

Bachiller: FERNANDEZ CHUQUIRACHI, Gary Arthur

HUANCAYO - PER

2013

ASESOR:

ING.................................................

DEDICATORIA

A mis padres Edgar y Nancy, amigos y a las personas que han contribuido para la realizacin de este proyecto, sin los cuales la preparacin y ejecucin de este trabajo no hubiera sido posible.

Autor

AGRADECIMIENTO

A Dios por permitirnos la vida y cumplir con nuestras metas trazadas a lo largo de estos aos. A nuestros queridos y apreciados Docentes, por el apoyo incondicional en nuestro proceso de formacin profesional y personal, asimismo agradecer a los seores encargados de los laboratorios por su buena voluntad sin los cuales no hubiese logrado materializar este proyecto. A mi asesor por su ayuda y aporte brindado, por la experiencia que posee referido al tema tratado y por la invalorable amistad que profesa a todos.

INTRODUCCIN

Actualmente la contaminacin generada por los desechos industriales, residuos orgnicos, tintes, metales pesados, etc. Los cuales son vertidos hacia los ros han ocasionado daos a los recursos hidrobiolgicos y deterioran al ecosistema. Entre las industrias encontramos a las empresas metalrgicas, su trabajo de obtencin de metales con fines industriales, generan ganancias econmicas para el Pas juntamente con la minera, lamentablemente emplean agua, las cuales despus de ser usadas en el proceso son vertidas hacia los ros sin un tratamiento adecuado, conteniendo metales pesados, entre estos contaminantes encontramos al plomo, altamente peligroso y causante de enfermedades en su mayora irreversibles, provocando una principal atencin en estos ltimos aos, en cuanto al tratamiento que se les pueda dar, utilizando para ello recursos naturales disponibles, para disminuir su presencia y preservar el medio ambiente.De lo mencionado, la remocin de plomo de efluentes metalrgicos empleando bentonita pilareada es una buena alternativa debido a las propiedades adsorbentes de sta en fase lquida. En este proceso de remocin el tiempo, la temperatura y el pH en el contacto de la bentonita pilareada con la solucin del efluente es importantsimo, puesto que son variables que determinan el grado y porcentaje de remocin.Enfocando este problema, se realizara el trabajo de remocin de plomo dando la posibilidad de uso de la bentonita pilareada con aluminio polihidroxipolimrico preparada a partir de una muestra de bentonita existente en la regin como adsorbente.

RESUMEN

La contaminacin generada por las industrias en nuestro pas, ha provocado la presencia de metales disueltos en concentraciones que superan los lmites mximos permisibles para efluentes lquidos, tal como los efluentes del RIO SHULLCAS, ocasionando daos al ecosistema, entre ellos el plomo divalente. Este trabajo est dirigido a disminuir la concentracin de este metal empleando Bentonita Pilareada con aluminio polihidroxipolimrico.Para lograrlo, se modific una muestra de bentonita, proveniente del distrito de Chongos Alto de la Provincia de Chupaca con un alto contenido de montmorillonita, mediante el proceso de pilareo, con el fin de colocar pilares entre las hojuelas de las arcillas, para hacerlos ms estables y no puedan alargarse o contraerse al momento de ponerlas en contacto con el efluente. Se emple como agente pilareante al aluminio polihidroxipolimrico que se obtiene por un tratamiento del cloruro de aluminio con hidrxido de sodio. El diseo experimental propuesto es un diseo factorial de 23 dando 8 experimentos, para las variables independientes: tiempo de remocin, temperatura y pH, y variable dependiente el porcentaje de remocin de plomo, despus del anlisis de varianza y clculo de F se encontraran las variables que son significativas en la remocin, para este proyecto de tesis se analizara el comportamiento de la bentonita como adsorbente del plomo mediante el proceso de pilareado y la parte experimental donde se realizar el anlisis de agua con residuos de plomo, tendr lugar en el Laboratorio de Aguas de la Facultad de Ingeniera Qumica de la Universidad Nacional del Centro del Per.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Remover el contenido de plomo de los efluentes del RIO SHULLCAS empleando bentonita pilareada como adsorbente con aluminio polihidroxipolimrico como agente pilareante

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar la superficie especfica y capacidad de intercambio catinico de la muestra pilareada con aluminio polihidroxipolimrico.

Determinar la cantidad de plomo presente en una muestra representativa de los efluentes del rio Shullcas.

Evaluar la disminucin de plomo de los efluentes del rio Shullcas en funcin a las condiciones de temperatura encontradas.

Evaluar la disminucin de plomo de los efluentes del rio Shullcas en funcin a las condiciones de tiempo de contacto encontradas.

Evaluar la disminucin de plomo de los efluentes del rio Shullcas en funcin a las condiciones de pH encontradas.

NOMENCLATURA

ABS Absorbancia

ABSmuestraAbsorbancia de la muestra

BETBrunauer Emmett Teller

BNBentonita natural

BPBentonita pilareada

CICCapacidad de intercambio catinico

CoConcentracin inicial, g/L

C Concentracin final, g/L

CCmuestra Concentracin de azul de metileno de la muestra, g/L

CCstandConcentracin de azul de metileno del estndar, g/L

CRmuestraConcentracin real de azul de metileno de la muestra, g/L

CleidaPbConcentracin leda de plomo, ppm

CprcstandPbConcentracin prctica del estndar de plomo, ppm

CRPbConcentracin real de plomo, ppm

CTestandPbConcentracin terica del estndar de plomo

DRXDifraccin de rayos X

FdilFactor de dilucin de azul de metileno

FdilPbFactor de dilucin de plomo

FstandPbFactor del estndar de plomo

fccFactor de concentracin

JCPDSCentro Internacional de datos de Difraccin

MBAzul de metileno (Methylene Blue)

PxCPrdidas por calcinacin

T-O-TLmina tetradrica, octadrica, tetradrica

UV visUltravioleta visible

WBPPeso de bentonita pilareada, g

INDICE

PginaASESORiiDEDICATORIA iiiAGRADECIMIENTO ivINTRODUCCION vRESUMEN viOBJETIVOS viiNOMENCLATRURA viii INDICE ixCAPTULO I: ASPECTOS GENERALES 131.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 131.2 HIPTESIS 131.3 JUSTIFICACIN 14CAPITULO II: MARCO TEORICO 152.1 ANTECEDENTES 152.2 REVISION BIBLIOGRAFICA 172.2.1 BENTONITA 172.2.1.1 Definicin: 172.2.1.2 Estructura de las Bentonitas (Sistema de Cristalizacin) 172.2.1.3 Propiedades Fisicoqumicas 192.2.1.4 Usos y Aplicaciones Relevantes 21

2.2.2 PILAREADO DE BENTONITA 232.2.2.1 Descripcin 232.2.2.2 Materiales Pilareantes 242.2.2.3 Pilareado de Bentonita con Aluminio 24

2.2.3 EFLUENTES DEL RIO SHULLCAS 272.2.3.1 Influencia en la Contaminacin Ambiental 282.2.3.2 Contenido de plomo 282.2.4 ADSORCIN. 292.2.4.1 Caractersticas de la Adsorcin 292.2.4.2 Tipos de Adsorcin 302.2.4.3 Isoterma de Adsorcin 31

CAPTULO III: DISEO EXPERIMENTAL 350. MATERIALES, EQUIPOS, REACTIVOS E INTRUMENTOS 350. EQUIPOS 350. INSTRUMENTOS 350. MATERIALES 350. REACTIVOS 363.2 TOMA DE MUESTRAS 373.2.1 BENTONITA 373.2.2 EFLUENTE DEL RO SHULLCAS 37

3.3 PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES 383.3.1 PARA LA MUESTRA DE BENTONITA 383.3.1.1 Determinacin de la Composicin Mineralgica 383.3.1.2 Determinacin de la Composicin Qumica 393.1.1.3 Determinacin de la Capacidad de Intercambio Catinico 40

3.3.2 PILAREADO DE LA BENTONITA 413.3.2.1 Preparacin de la muestra 413.3.2.2 Preparacin de la Solucin Pilareante (Al13Polihidroxipolimrico) 413.3.2.3 Pilareado de la Bentonita con (Al13Polihidroxipolimrico) 42

3.3.3 RECONOCIMIENTO DE LA BENTONITA PILAREADA 423.3.3.1 Determinacin de la Distancia Interplanar 423.3.3.2 Determinacin de la Capacidad de Intercambio Catinico 433.3.4 REMOCIN DE PLOMO 433.3.4.1 Solucin de plomo divalente 433.3.4.2 Dosificacin de la Bentonita Pilareada 44

3.3.5 EVALUACIN DE LA REMOCIN DE PLOMO EN EL EFLUENTE. 44CAPTULO IV: RESULTADOS 464.1 MUESTRA DE BENTONITA 464.1.1 COMPOSICIN MINERALGICA 464.1.2 COMPOSICIN QUMICA 484.1.3 CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATINICO 484.2 Bentonita Pilareada 494.2.1 DISTANCIA INTERPLANAR 494.2.2 CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATINICO 504.3 Plomo en el Efluente del rio shullcas 514.3.1 CONCENTRACIN DE PLOMO 514.4 Remocin de Plomo 514.4.1 DOSIFICACIN DE BENTONITA PILAREADA 514.4.1.1 Concentracin de plomo obtenido despus de la 52dosificacin.4.4.1.2 Balance de plomo obtenida despus de la dosificacin 534.4.1.3 Porcentaje de remocin de plomo despus de la dosificacin. 54

4.4.2 CONCENTRACIN DE PLOMO OBTENIDO DESPUS DE CADA EXPERIMENTO 56

4.4.2.1 Balance de plomo obtenido despus de cada experimento 564.4.2.2 Porcentaje de remocin de plomo despus de cada experimento. 584.5 Condicion Favorable Para la Remocion de plomo 59

4.5.1 BALANCE DE PLOMO PROMEDIO OBTENIDO DELOS EXPERIMENTOS 604.5.2 PORCENTAJE DE REMOCIN PROMEDIO DE LOS EXPERIMENTOS 604.5.3 RENDIMIENTO DE LA BENTONITA PILAREADA EN LA REMOCIN DE PLOMO DE CADA EXPERIMENTO 624.6 Evaluacion de la remocion de plomo en la muestra de efluente 62

4.6.1 CONCENTRACIN DE PLOMO EN LA MUESTRA DE EFLUENTE DESPUS DE LA REMOCIN 624.6.2 BALANCE DE PLOMO EN LA MUESTRA DE EFLUENTE DESPUS DE LA REMOCIN 634.6.3 PORCENTAJE DE REMOCIN DE PLOMO EN LA MUESTRA DE EFLUENTE 644.6.4 RENDIMIENTO DE LA BENTONITA PILAREADA EN LA REMOCIN DE PLOMO DE LA MUESTRA DE EFLUENTE 654.7 ETAPAS DE REMOCIN DE PLOMO EN EL EFLUENTE 65

CONCLUSIONES 67RECOMENDACIONES 68BIBLIOGRAFIA 69

xii