UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA
Presentado al: Dr. Salvador Teódulo ORE VIDALON Facilitador del curso de: "Tratamiento de la Contaminación Ambiental "
Realizado por:
VILCAHUAMAN VILCAHUAMAN QUISPE, Noé Alumno del X Ciclo de Ingeniería Química
HUANCAYO-PERU 2017
RESUMEN: Se realizaron dos experimentos de laboratorio, el primero de estos dos empleos el proceso HDS para poder precipitar cuatro metales pesados: Fe, Cu, Zn y Mn, las concentraciones de estos metales se basó con el que se preparó en el laboratorio; de este experimento se buscó los pH de precipitación de cada metal. Estos valores servirían para el siguiente experimento que consistió en precipitar cada metal selectivamente modificando el PH con Hidróxido de Sodio en el orden de menor a mayor: Fe+++, Cu++, Mn++ y Zn++. De esta manera se pudo comprobar esta tecnología muy eficiente en el tratamiento de DAM, también concluyendo que la precipitación selectiva haría económica el proceso, ya que de aquí se sacarían productos industrialmente muy usados, y con posteriores investigaciones mejorar este proceso que descontamina las aguas acidas de la actividad minera.
OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL:
Describir los procesos de recuperación de agua combinados con metales de Fe, Cu, Zn y Mn.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Determinar
los pH de precipitación de los metales Fe+++, Mn++, Cu++,
Zn++. Ordenar
de menor a mayor los metales pesados de acuerdo al pH de
precipitación
Realizar la precipitación selectiva con estos metales
INTRODUCCION: La aparición de una fase sólida en el seno de un líquido, bien por adición de un reactivo que forma un producto insoluble con algunos de los iones de la disolución, o bien por concentración del mismo líquido hasta sobrepasar la saturación, se llama precipitación y se denomina precipitado al producto sólido que se origina. El fenómeno de precipitación, así como el de disolución de precipitados ocupan un lugar muy importante en la Química. Sus principales aplicaciones son las identificaciones y las separaciones. Esto es debido a que existe una gran cantidad de especies químicas que pueden ser identificadas por los precipitados que forman, los cuales en algunos casos presentan, además, un color característico. Por otra parte, antes de llegar al proceso de identificación, la separación de especies interferentes suele ser necesaria y, entre l as técnicas de separación, es de uso común la precipitación.
MARCO TEORICO: Precipitación Selectiva El tratamiento más generalmente aplicada de AMD implica la adición de reactivos alcalinos para aumentar el pH y precipitar el metales disueltos como hidróxidos, seguido de la recogida y procesamiento y, por lo general, el entierro de los lodos que contiene tóxico metales. Aunque este tratamiento puede proporcionar eficaz remediación, tiene las desventajas de los altos costos operativos y los problemas relacionados con la eliminación de los lodos que es voluminoso producido, y el otro problema es que selectivo extracción es muy difícil. Una opción más sostenible debería ser basada en la recuperación y reutilización de los metales pesados. El uso de sulfuro de no sólo permite la producción de efluentes con concentración de metales tracciones en el orden de magnitud de ppm y ppb, pero también da la posibilidad de precipitación a pH bajo y precipitación selectiva para la reutilización de metal. La precipitación de sulfuro puede efectuarse utilizando ya sea sólidos (FeS, CAS), acuosa (Na 2S, NaHS, NH4S) o fuentes de sulfuros gaseosos (H2S). También existe la posibilidad de usando la reacción de degeneración de tiosulfato de sodio (Na 2S2O3) como una fuente de sulfuro para la precipitación de metal.El uso de etapas químicas y biológicas discretas, y Macingova Luptáková eliminado selectivamente Fe, Cu, Al, Zn y Mn de AMD en un proceso selectivo precipitación secuencial (SSP). En esto proceso, el hierro se eliminó completamente en dos pasos por oxidación de hierro ferroso utilizando hidrógeno seguido por precipitación usando hidróxido de sodio.
Gráfica 1. Se muestra el efecto de precipitación de metales como hidróxidos a diferentes valores de pH.
En la etapa inicial, una precipitación parcial de hierro se logró debido a la disminución en el pH durante la oxidación del hierro. En la etapa biológica, bacterias sulfito reductor se utilizó para producir sulfuro de hidrógeno que luego fue transportado al contactor lleno de AMD (en la etapa química) donde la precipitación de sulfuro de metal se produjo. Después de la filtración de precipitado, el pH filtrado se ajustó a un valor más alto usando hidróxido de sodio. El ajuste del pH precipitante simultáneamente hidróxido de metal ed. Después de la filtración de precipitado de hidróxido de metal, el filtrado se devuelve al contactor y todo el proceso se repitió en el valor pH más alto. Tabla 7 muestra los resultados obtenido. Como puede verse a partir de la tabla, la recuperación selectiva dese logró varios precipitados de metal. En un estudio realizado por (Sampaio et), Cu era continua y precipitada selectivamente de Zn usando Na 2S. La precipitación selectiva se basaba en el control de PS (= - log [S 2-]). Y el pH. Aquí, teniendo el producto de solubilidad se define como KSP = (Me2+) (S2-), esto significa que diferentes concentraciones de sulfuro (S 2potenciales) son necesarios para precipitar diferentes metales. Por lo tanto, la adición de sulfuro de selectivamente precipitado de metales pesados se puede controlar con un ion electrodo selectivo para el sulfuro (S 2-), Un denominado electrodo pS. En este estudio, la precipitación selectiva de cobre de zinc era logrado en la PS y el pH de 25 y 3, respectivamente.
PARTE EXPERIMENTAL: MATERIALES Y EQUIPOS Materiales
Vasos de precipitación 10, 50,250 y 1000 ml
Varilla
Gotero
Piceta
Fiolas
Embudos
Matraz
Soporte universal
Papel filtro
Equipo
Balanza
Agitador Magnético
Medidor de pH
Reactivos
Sales de: Fe, Mn, Cu, Zn,
Agua destilada
Ácido Sulfúrico
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL a) Pesar la cantidad necesaria de cada sal que contiene el metal pesado para tener la concentración respectiva que se quiere del ion Metal necesaria para un volumen de 500 ml En este caso las concentraciones que se requieren son:
+++ 25 ppm ++ 10 ppm ++ 40 ppm ++ 100 ppm
Ejemplo Se tiene sulfato Manganoso monohidratado y se quiere calcular la masa necesaria para tener una concentración de ion metal
++
de 25 ppm:
/ ++ × (.) × ( ) × ( ) ++
El peso molecular (PM) de la sal es 169
De aquí se obtiene:
. De esta misma manera se realizan los cálculos para los demás iones, dependiendo que sal se tiene. b) Se afora en una fiola de 500ml cada sal pesada con agua destilada. c) Se sacan una muestra de 200 ml de cada solución de ion metal pesado. d) Se regula el pH hasta la cifra de 3 con unas gotas de ácido sulfúrico, se mide las variaciones con el pHchimetro para cada muestra por separado. e) Anote el pH en el cual precipita cada metal.
Tabla 1. Condiciones y resultados de proceso de precipitación secuencial selectiva
Paso pH Reactivo Metal removido
1 2.8 H2O2 Fe
2 3.7 NaOH Fe
3 3.7 NaOH Cu
4 5 NaOH Zn
5 9.5 NaOH Mn
DATOS OBTENIDOS: Los resultados son:
ION METAL
CONCENTRACION (mg)
pH
+++ ++ ++ ++
100
3.21
25
5.19
10
6.25
40
7.45
RESULTADOS: ION METAL
pH
+++ ++ ++ ++
3.21 5.19 6.25 7.45
DISCUSION DE RESULTADOS: Los datos obtenidos de precipitación por influencia de valor de pH se puede contrastar con la siguiente gráfica:
En esta grafica el primer elemento que precipita es el Fe, le continua el Cu, Zinc, y Mn por lo cual se pudo comprobar satisfactoriamente la precipitación. En el caso del
+++, el pH medido no es confiable porque no se pudo observar su
precipitación, debido a que la velocidad de agitación era muy rápida, y se anota la cifra cuando ya la precipitación era mucho mayor, comparando con la gráfica se puede ver este error. En el segundo experimento se vertió mucho ion Fe+++, que no se pudo apreciar la precipitación de los otros elementos, por lo cual ya no se presentaron los resultados
CONCLUSIONES:
S describió los procesos de recuperación de agua combinados con metales de Fe+++, Cu++, Zn y Mn++.
Se determinó los pH requeridos para la precipitación de cada metal
Se ordenó de menor a mayor los metales de acuerdo a pH de precipitación: Fe+++, Cu++, Zn y Mn++
BIBLIOGRAFIA:
Ata Akcil (2006) Acid Mine Drainage (AMD) causes, treatment and case studies.
Geoffrey S. Simate, Sehliselo Ndlovu (2014), Acid mine drainage Challenges and opportunities.
Javier Sánchez (2008), Acid Mine Drainage in the Iberian Pyrite Belt: an Overview with Special Emphasis on Generation Mechanisms, Aqueous Composition and Associated Mineral Phases.
D. Barrie Johnson (2005), Acid mine drainage remediation options: a review
R.W.GAIKWAD (2008), Review on removal of heavy metals from acid mine drainage
Bernhard Dold (2014), Evolution of Acid Mine Drainage Formatio in Sulphidic Mine Tailings.
Osvaldo Aduvire (2008), Drenaje acido de mina generación y tratamiento.
B. M. Ribeiro, , T.S. Paim, (2008), Utilización de hidróxido de magnesio en la precipitación de metales pesados
