Caracterización físico-química y textural de una bentonita y su aplicación como adsorbente

Abstract

La bentonita es una arcilla compuesta fundamentalmente por minerales del grupo de las esmectitas. Posee alta capacidad de intercambio iónico, y numerosos estudios demuestran su eficiencia como adsorbente de especies metálicas. La adsorción aplicada a la remoción de metales pesados de aguas contaminadas es una tecnología prometedora, aunque es condición sine qua non poder contar con una completa caracterización del material adsorbente, y así, relacionar las características fisicoquímicas-texturales con el desempeño en la adsorción del catión de interés. En este trabajo se realizó la caracterización fisicoquímica de una muestra de arcilla bentonítica. Posteriormente, se llevaron a cabo ensayos en batch para evaluar su capacidad para la remoción de As a partir de soluciones sintéticas. La variable estudiada fue la concentración inicial de As (0,45; 2,7; 4,5; 45 y 90 ppm), para un tiempo de contacto de 24 horas. El análisis químico efectuado a la bentonita reportó concentraciones similares a las informadas para arcillas esmectíticas. El estudio de su estructura cristalina por DRX permitió determinar que la fase mayoritaria estaba compuesta por montmorillonita. Los espectros de FTIR presentaron bandas características de una esmectita con alto contenido de Al en la capa octaédrica. Se analizó la evolución de la estructura con la temperatura por TG-DTG, y se calculó su área superficial específica por el método BET (8,81 m2 /g). En los ensayos de adsorción, todos los sistemas evaluados alcanzaron remociones por encima del 66%, sugiriendo que la bentonita podría ser usada como adsorbente en los procesos de remoción de As de aguas contaminadas.

Bentonite is a clay composed mainly by the smectite group minerals. It has high ion exchange capacity, and numerous studies have shown its efficiency as metal adsorbent. Adsorption applied to the removal of heavy metals from contaminated water is a promising technology, but it is sine qua non to have a complete characterization of the adsorbent material, and thus relating the physicochemical and textural characteristics with the performance on the adsorption of the cation of interest. In this paper the characterization of a bentonite clay was done. Batch adsorption tests were performed to evaluate arsenic removal capability at different initial concentrations of As in synthetic solution. Arsenic initial concentration was studied (0.45; 2.7; 4.5; 45 and 90 ppm) for a contact time of 24 hours. The chemical analysis reported similar concentrations as those reported for smectite clays. The crystalline structure was studied by XRD, and montmorillonite was the principal phase. FTIR spectra showed bands characteristic of a smectite with high Al-content in the octahedral layer. The evolution of the structure with temperature was analyzed by TGA-DTA, and BET specific surface area was calculated (8.81 m 2 /g). In adsorption tests, all systems reached above 66% arsenic removal suggesting that the bentonite could be used as adsorbent in the process of removal of As contaminated water.