Valorización de cobre y zinc contenidos en residuos líquidos industriales mediante integración de tecnologías de membrana e intercambio iónico
Visualitza/Obre
Correu electrònic de l'autorrodmanzug.uchile.cl
Tipus de documentProjecte Final de Màster Oficial
Data2017-09-22
Condicions d'accésAccés obert
Tots els drets reservats. Aquesta obra està protegida pels drets de propietat intel·lectual i
industrial corresponents. Sense perjudici de les exempcions legals existents, queda prohibida la seva
reproducció, distribució, comunicació pública o transformació sense l'autorització del titular dels drets
Abstract
En el presente Trabajo de Final de Máster (TFM) se estudió la separación de cobre (Cu),
zinc (Zn) y arsénico (As), contenidos en una disolución sintética, la que simula un
efluente industrial ácido de la industria metalúrgica del cobre, mediante la integración de
tecnologías de membrana y resinas de intercambio iónico. La tecnología de membrana
utilizada, selectrodiálisis (SED), fue utilizada para la generación de dos corrientes, una
rica en contenido de Cu y Zn, y otra, rica en As. Por otra parte, se estudió la capacidad de
las resinas de intercambio iónico (RII), para tratar la corriente rica en Cu y Zn, y de esta
forma, recuperar y concentrar ambos metales en corrientes independientes. La aplicación
de estas tecnologías a corrientes residuales de industrias mineras, caracterizados por su
bajo pH y su alto contenido en metales pesados, minimizaría la cantidad de residuos
generados, al ser reintroducidos al proceso productivo como materias primas,
promoviendo así un esquema de economía circular.
Las pruebas de SED se realizaron en una planta piloto a escala de laboratorio, utilizando
membranas de intercambio aniónico (MA), catiónico (MC) y catiónico monovalente
(MVC). Se determinó la concentración de Cu, Zn y As, así como parámetros de
conductividad, pH, consumo energético y rendimiento farádico. Por otro lado, se estudió
la separación de Cu y Zn con las resinas Purolite S960 y Lewatit VP OC 1026, mediante
ensayos tipo batch y en columna. En éstos se estudió la cinética de intercambio iónico el
efecto del pH sobre la capacidad de intercambio, la máxima captación de metales y su
recuperación.
Los resultados indicaron que la SED permite separar correctamente el Cu y el Zn del As,
alcanzando un porcentaje de separación de Cu+Zn de 83%, con un consumo energético
promedio de 4,8 kWh/kg de Cu+Zn. Por otra parte, se evaluó la separación de Cu y Zn
mediante intercambio iónico, observándose que la utilización de la resina impregnada con
un grupo órgano-fosforado (Lewatit VP OC 1026) proporcionaba los mejores resultados.
La resina proporciona su separación en base al control de pH (2,6-2,7), alcanzando
porcentajes de recuperación de Cu del 98% y de un 69% de Zn, con factores de
concentración de 23 y 30 para Cu y Zn, respectivamente utilizando disoluciones de
sulfúrico 5 M. In the present TFM, it is studied the separation of copper (Cu), zinc (Zn) and arsenic (As),
contained in a synthetic solution, which simulates an acidic industrial effluent from the
metallurgical industry of copper, through the integration of membrane technologies and
ion exchange resins. The membrane technology used is the selectrodialysis (SED) and it
was used for the generation of two independent currents, one rich in Cu and Zn, and
another, rich in As. Ion-exchange resins (RII provided from Spanish abbreviation) were
used to treat the Cu- and Zn-rich current, and thus recover and concentrate both metals in
separate streams. Both technologies are studied to be applied in the treatment of mining
industrial waste, characterized by its low pH and high heavy metal content and, thus,
minimize the amount of waste generated, by recovering waste materials and reintroduce
them into the production process as raw materials, promoting a circular economy scheme.
SED tests were performed in a laboratory scale pilot plant using anionic (MA), cationic
(MC) and cationic monovalent (MVC) membranes. The concentration of the mentioned
metals and parameters such as conductivity, pH, energy consumption and faradic yield
were determined. On the other hand, the separation of Cu and Zn with the Purolite S960
and Lewatit VP OC 1026 resins were performed by means of batch and column type tests,
in which the adsorption kinetics, the effect of pH on the uptake capacity, the maximum
uptake of metals and their recovery were studied. The content of metals was analyzed by
atomic absorption spectrophotometry (AA).
The results indicated that SED allows to separate correctly Cu and Zn from As, reaching
a separation of Cu+Zn of 83%, with an average energy consumption of 4,8 kWh/kg of
Cu+Zn. Meanwhile, the separation of Cu and Zn by ion exchange was evaluated, with the
use of a resin impregnated with an organophosphorus group (Lewatit VP OC 1026)
providing the best results. The resin provides its separation based on the pH control (2,6-
2,7), reaching a 98% of Cu recovery and a 78% of Zn recovery, with concentration factors
of 10 and 34 for Cu and Zn respectively, using a 5 M sulfuric acid solution.
MatèriesCircular economy, Materials -- Testing, Zinc, Copper, Assaigs de materials, Zinc, Coure, Economia circular
TitulacióMÀSTER UNIVERSITARI EN ENGINYERIA AMBIENTAL (Pla 2014)
Col·leccions
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
Memoria TFM Rodrigo Manzano.pdf | 2,168Mb | Visualitza/Obre |