Estudio de la adsorción de boro en hidróxidos dobles laminares (HDL)

Abstract

Este Trabajo de Fin de Grado (TFG) surge como continuación de algunas investigaciones ya iniciadas en cursos anteriores en el departamento de Ingeniería Química Industrial y Medio Ambiente. Durante los cursos 2015-2016 y 2016-2017 se llevaron a cabo investigaciones basadas en la síntesis de hidróxidos dobles laminares (HDL) y su aplicación en la adsorción de colorantes como el Naranja de Metilo. Recientemente en el curso 2017-2018 se prosiguió con esta línea de investigación, pero esta vez se sintetizaron HDLs con cuatro composiciones diferentes de hierro y aluminio, y se apostó por indagar en la adsorción de boro en disoluciones acuosas, por consiguiente, se analizó el rendimiento de operación manteniendo fijala cantidad de adsorbente.Partiendo de las conclusiones de los estudios anteriores, se plantean nuevas cuestiones para este trabajo. Se observó que la cantidad de HDL utilizada en el estudio de 2017-2018 proporcionaba buenos rendimientos de operación, pero la masa podía ser optimizada ya que este es un parámetro importante a la hora de utilizar estos procedimientos en procesos industriales reales de eliminación de contaminantes acuosos y determinar sus costes. Por lo tanto en este TFG se ha analizado la variación del rendimiento de adsorción en función de la masa de sólido. En base a los resultados de estudios anteriores se han sintetizado los HDL con la proporción de hierro y aluminio que obtuvieron mejores rendimientos (50%-50%) y para poder realizar comparaciones los experimentos se llevan a cabo con HDLs calcinados y sin calcinar.Para avanzar en la investigación de la adsorción de boro, se han realizado las isotermas de adsorción para cada tipo de HDL, con la intención de modelizar el proceso y poder concluir qué tipo de adsorción predomina. Por último, también se ha iniciado una línea de investigación sobre la influencia del pH del medio en el proceso adsorbente, con el objetivo de comenzar un análisis sobre cómo varían los puntos activos de la superficie adsorbente y sobre la posible disolución de las especies metálicas que conforman la estructura del HDL.Por otro lado, este trabajo pretende ser una base experimental para tratar un problema real que existe a día de hoy: la eliminación de boro en aguas residuales industriales y en aguas destinadas al consumo humano. La presencia de boro en efluentes industriales viene dada por la utilización de compuestos como el ácido bórico y sus derivados en multitud de procesos químicos, como fertilizante al ser unnutriente esencial, así como en labores de limpieza, pues es un compuesto que aparece comúnmente en detergentes, desinfectantes o herbicidas. Una alta exposición al boro puede provocar daños en los organismos vivos.Por todo lo mencionado es necesario encontrar un método de eliminación sencillo y de bajo coste para poder implementarlo en las estaciones depuradoras y en las industrias que trabajen con este tipo de compuestos, y así mantener los límites de seguridad establecidos.Debido a la multitud de HDLs diferentes que se pueden sintetizar, hoy en día y desde hace décadas se intenta avanzar poco a poco en el estudio del comportamiento de estos sólidos que proporcionan propiedades interesantes para muchos sectores, el presente trabajo pretende ser una aportación más al amplio ámbito de los hidróxidos dobles laminares, de los que aún hay mucho por descubrir.