Diseño de un analizador de bajo coste para el control de la eliminación de boro en vertidos industriales

Abstract

En la actualidad, los vertidos industriales pueden ser de tipologías muy variadas en función del tipo de industria del que proceden, conteniendo compuestos de diferentes contaminantes. En concreto, en el presente Trabajo Fin de Grado se trabaja con vertidos acuosos con cierto contenido de boro en forma de boratos. Este elemento puede proceder de diversos sectores, entre los que destacan la agricultura dado que el boro es esencial para el desarrollo de las plantas. Más aún, su control ha de ser riguroso debido al estrecho rango que existe entre los niveles que causan deficiencia y toxicidad en las plantas. A su vez, los vertidos tratados deben cumplir unos requisitos mínimos para garantizar un correcto funcionamiento de los equipos industriales de depuración de aguas, midiendo de forma continua diversos parámetros. En el caso del boro, la Comunidad de Madrid establece un valor máximo instantáneo de vertido de 3 mg/L de boro, valor de referencia en este proyecto. Por otro lado, durante años se han desarrollado numerosos métodos y procedimientos para regular la cantidad de boro presente en los vertidos, no existiendo un método óptimo para todos los casos posibles. Así, por ejemplo, son destacables los métodos con membranas o la adsorción líquido-sólido, fenómeno del cual existen diversas líneas de investigación en torno a la depuración de boro. En particular, en este trabajo se estudia el proceso de intercambio iónico; un método muy utilizado en instalaciones industriales por su relativa sencillez y alta eficacia en relación a otros procesos existentes. El intercambio iónico describe un proceso químico específico en el que iones disueltos no deseados son intercambiados por otros iones con una carga similar. El proceso de intercambio tiene lugar entre un sólido, denominado resina, y un líquido, normalmente agua, en el que está solubilizada la sustancia a intercambiar. Existen diferentes tipos de resinas en función del material del que están compuestas, distinguiendo entre resinas naturales, artificiales y orgánicas. Las más empleadas son las resinas poliméricas obtenidas por policondensación o polimerización de otros compuestos. Al mismo tiempo, las resinas contienen ciertos grupos funcionales que se han introducido durante la preparación de la misma, los cuales son los responsables de que se produzca el proceso de intercambio. Según el grupo funcional añadido, se clasifican en resinas catiónicas, aniónicas o especiales. En lo que se refiere al boro, este elemento se encuentra en medio acuoso como ácido bórico o disociado como oxianión borato. Debido a la débil acidez del ácido bórico no es posible emplear resinas aniónicas de base fuerte ya que el ion borato es el primero en ser eluido por una resina de este tipo. Por este motivo deben emplearse resinas específicas para la depuración de boro en efluentes líquidos. En este trabajo se ha trabajado con la resina Amberlita IRA-743, compuesta por matrices de estireno entrecruzadas macroporosas, siendo su grupo activo el N-Metil-D-Glucamina (NMG). Este grupo se encarga de capturar el boro mediante un enlace covalente, formando un complejo de coordinación interna, reduciendo así el contenido de este contaminante en el vertido tratado.