Caracterización de la adsorcion de amonio y fosfato mediante zeolitas sintéticas modificadas

Abstract

En el contexto legal actual se exige una eliminación del fósforo y nitrógeno casi completa en las aguas residuales. Por otro lado, conseguir recuperar estos nutrientes conllevaría beneficios tanto económicos como ecológicos ya que se cerraría el ciclo natural de estos dos elementos evitando su acumulación y previniendo la eutrofización en el medio acuático. El objetivo del presente proyecto es caracterizar el proceso de adsorción de amonio y fosfato mediante una zeolita sintetizada a partir de cenizas volantes (Ze-Na), así como las en su forma cálcica (Ze-Ca) y magnésica (Ze-Mg). Se han estudiado los parámetros cinéticos y del equilibrio para los diferentes tipos de zeolitas. Se ha comprobado que la adsorción se rige mediante el modelo cinético de pseudo segundo orden mientras que el estudio del equilibrio muestra que los datos experimentales se ajustan al modelo de Langmuir. Se ha observado que la Ze-Na no adsorbe fosfato y las modificaciones realizadas con calcio y magnesio son efectivas para mejorar esta carencia. También se ha visto que para una disolución monocomponente de amonio, la Ze-Na es la que tiene mayor capacidad de adsorción en el equilibrio pero queda afectada significativamente con la presencia del fosfato en la disolución mientras que para la Ze-Ca la capacidad queda inalterada. En cuanto a la Ze-Mg muestra un ligero descenso de su capacidad de adsorción de amonio por la presencia del fosfato. Se ha estudiado el proceso de adsorción de amonio y fosfato en cada zeolita resultando el intercambio iónico el mecanismo principal de la adsorción de amonio en los tres tipos de zeolita mientras que la eliminación de fosfato se lleva a cabo mediante la formación de fosfato de calcio (Ze-Ca) y de estruvita (Ze-Mg). Se han empleado diferentes técnicas de caracterización como la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR en inglés), la espectroscopia Raman, la isoterma de Brunauer-Emmett-Teller (BET en inglés), el microscopio electrónico de barrido (SEM en inglés) y la fluorescencia de rayos X (EDS en inglés) para conocer la composición de las zeolitas antes y después de saturarse con amonio y fosfato. Los resultados obtenidos muestran un aumento del contenido en calcio (Ze-Ca) y magnesio (Ze-Mg) en detrimento del porcentaje másico del sodio después de la modificación. También se ha observado la disminución del porcentaje másico de sodio (Ze-Na), de calcio (Ze-Ca) y de magnesio (Ze-Mg) en sus respectivas formas zeolíticas saturadas de los dos nutrientes.