Síntesis de hidróxidos dobles laminares (HDL) y su aplicación a la eliminación de colorantes aniónicos en disolución acuosa

Abstract

Se ha estudiado la capacidad de adsorción de aniones de NM en disolución del HDL sintetizado y de muestras sometidas a calcinación variando la velocidad de calentamiento del tratamiento térmico tal como se realizó en el análisis termogravimétrico. La calcinación del HDL a gran escala se ha llevado a cabo en un horno de pirólisis modelo CS 4035 de JH Hornos disponible en el laboratorio de QII. El montaje experimental ha constado de un horno, un reactor de cuarzo que se introduce en su interior, una bala de nitrógeno empleado como gas de purga, un caudalímetro para regular el flujo de gas y un programador PID modelo CN300P Conatec. El programador permite el control del método térmico al que se somete al HDL. La adsorción es el fenómeno físico en el que los componentes de una mezcla líquida o gaseosa se transfieren selectivamente a la superficie de un sólido. La sustancia que se concentra en la superficie del sólido se denomina adsorbato, en este caso es el NM y la fase sobre la que se adsorbe es el adsorbente, el HDL. El experimento de adsorción ha consistido en poner en contacto disoluciones de NM de diferentes concentraciones con 0,1 g de HDL sin calcinar (HDL SC) y de HDL sometido a cada uno de los tratamientos térmicos, HDL 5, 10, 20 y 50 ºC/min. Las concentraciones empleadas de NM fueron: 7,5·10 -5; 5,0·10 -5; 2,5·10 -5; 4,0·10 -5; 5,0·10 -6 y 2,5·10-6 mol/L. Las disoluciones se agitaban durante 30 minutos para conseguir que el contacto entre la disolución fuese homogénea y el sólido se dejaba reposar durante 24 horas para asegurar que se alcanza el equilibrio de adsorción. La concentración de las disoluciones en equilibrio tras el proceso de adsorción se ha determinado por espectrofotometría UV – Visible. La espectrofotometría permite medir la absorbancia (A) de una sustancia, es decir, la cantidad de energía radiante que absorbe. La concentración y la absorbancia se relación de forma lineal mediante la ley de Lambert – Beer. El equilibro de adsorción se ha representado en forma de isotermas de adsorción, es decir graficacando, la cantidad adsorbida de NM por masa de adsorbente frente a la concentración de la disolución en equilibrio. Los resultados muestran como la capacidad de adsorción por reconstrucción de la estructura laminar asociado a las muestras calcinadas es más eficaz que el mecanismos de adsorción por intercambio aniónico del HDL SC. En el primer caso se adsorben 0,0222 mg de NM de media por g de adsorbente, frente a los 0,0201 mg/g del HDL SC. En términos de rendimiento de eliminación del colorante, las muestras calcinadas consiguen eliminar en torno al 98% de la concentración inicial del NM mientras que el HDL SC elimina el 92%. En ambos casos se comprueba que el HDL presenta buenas características como material adsorbente del NM. Sin embargo, no se encuentran diferencias en el rendimiento de eliminación del colorante al variar la velocidad de calentamiento del tratamiento térmico. Como consecuencia, se supone que parámetros determinantes para la adsorción como el área superficial o la porosidad del material no se ven afectados por dicha variable. En definitiva, el estudio llevado a cabo abre las puertas a futuras investigaciones en el ámbito de los HDL y sus posibles campos de aplicación. Se concluye que la adsorción sobre HDL laminar sintetizado es una técnica eficaz para la eliminación del NM presente en disoluciones acuosas.