Recuperació de fosfats en aigües residuals a escala de laboratori mitjançant l'ús de nanopartícules d'òxi-hidròxids de ferro

Abstract

En aquest Treball de Final de Grau s’estudia la recuperació dels fosfats en aigües residuals a escala de laboratori mitjançant l’ús de nanopartícules d’oxi-hidròxids de ferro. L’objectiu principal del treball és estudiar l’adsorció de fosfats observant les variacions que presenten els tres diàmetres diferents de l’adsorbent d’òxid hidròxid de ferro i posteriorment estudiar la recuperació de l’adsorbat mitjançant mecanismes de desorció i precipitació. El sòlid adsorbent del qual es parteix és un òxid hidròxid de ferro comercial granular que en aquest treball pren el nom de OF-G. Aplicant un bany d’ultrasons al sòlid OF-G s’obté l’adsorbent OF-U que té la mateixa composició química que l’anterior però el calibre de la partícula és un 20% inferior. Mitjançant un procés de mòlta amb boles de ferro de l’OF-G s’obté el tercer adsorbent, l’OF-M el calibre de la partícula del qual pateix una reducció del 50%. Per tal de caracteritzar la morfologia i la composició dels adsorbents s’han realitzat el BET, el SEM, la distribució granulomètrica, el potencial zeta i el punt de càrrega zero, PZC dels sòlids utilitzats. A l’hora d’estudiar el procés de recuperació, en primer lloc, es realitzen les isotermes d’equilibri i les cinètiques d’adsorció dels tres sòlids. A continuació, s’estudien dos tipus de desorció, per intercanvi iònic i per variació de pH, per tal de recuperar l’adsorbat del sòlid. Finalment es recuperen els fosfats en forma de precipitat mitjançant el mecanisme de precipitació. Els resultats obtinguts mostren que l’adsorbent que presenta una millor isoterma d’adsorció a concentracions de fosfat elevades és l’OF-G amb una capacitat màxima d’adsorció de 41,84 mg PO4 3- /g adsorbent. En canvi, l’adsorbent que presenta una millor cinètica d’adsorció és l’OF-U essent el temps necessari per arribar a l’equilibri aproximadament d’unes 35 hores. A l’hora de recuperar els fosfats que s’han adsorbit s’observa que la desorció per intercanvi iònic no permet la recuperació d’aquests, en canvi, amb la desorció per variació de pH s’aconsegueix recuperar els fosfats amb una concentració de 4M a 6M de NaOH. Finalment, es pot concloure que el procediment proposat en aquest Treball de Final de Grau és viable ja que l’adsorció amb partícules d’òxid hidròxid de ferro és un bon procediment per tal d’eliminar els fosfats en mostres d’aigües residuals i que és possible recuperar-los mitjançant la desorció per variació de pH i posteriorment per precipitació amb hidròxid de de calci.