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RECUPERACIÓN DE PLATA DE PLACAS RADIOGRÁFICAS Y EFLUENTES DE LA INDUSTRIA RADIOGRÁFICA CON APLICACIÓN DEL DIAGRAMA DE POURBAIX. 1. RESUMEN. La plata es única en su habilidad para reaccionar con la luz y producir imágenes en aplicaciones tales como la fotografía y radiografía, ningún otro metal posee estas propiedades. Es por eso el motivo de su gran empleo en el sector de la fotografía y radiografía, por lo que la recuperación de plata contenida en efluentes de la industria radiográfica, y de las placas radiográficas es atractiva por su alto valor económico. Los efluentes del sector radiográfico que ya han cumplido con su función son desechadas por completo, lo cual representa cerca del 46% de la plata destinada al sector radiográfico [1]. Los recicladores de este sector, solo extraen plata de efluentes donde el beneficio de la extracción sea atractivo. Y por tal motivo, los recicladores buscan residuos de efluentes, de las empresas privadas; donde las soluciones están bien concentradas de plata y no buscan efluentes del sector estatal, porque ellos votan la solución, cuando alcanzan el limite permisible para desechar esta solución, lo cual en el tiempo hace que haya una contaminación del metal pesado. En la actualidad, algunos recicladores inescrupulosos, precipitan toda la plata, a sulfuro de plata y seguidamente lo calientan hasta que se libere todo el dióxido de azufre, provocando una contaminación que con el tiempo nos afectaría considerablemente. Por tal motivo se ha buscado alternativas para la recuperación de este metal, pero a su vez los nuevos métodos deben de tener el compromiso medio ambiental.
ABSTRACT: ABSTRACT: Silver is unique in its ability to react to light and produce images in applications such as photography and radiography, no other metal has these properties. That's why the reason for their great job in the field of photography and radiography, so that the recovery of silver contained in effluents from industry radiographic X-rays and is attractive for its high economic value. Radiographic industry effluents that have already fulfilled its function are completely discarded, which represents about 46% of the money intended for the radiographic field [1]. These sector recyclers only extract silver from effluent where the benefit is attractive extraction. And for that reason, looking for waste recyclers reuse and private companies, where the solutions are well concentrated effluent silver and do not seek state sector because they vote the solution, when they reach the allowable limit for disposal this solution, time which makes for a heavy metal pollution. Today, some unscrupulous recyclers, precipitate all the silver, silver sulfide and then heat it until it releases all sulfur dioxide, causing pollution that eventually affect us significantly. For this reason we have sought alternatives for the recovery of this metal, but at the same time new methods must have the environmental commitment.
2. INTRODUCCION. El material radiográfico, el más común y el más importante, es la "emulsión" de gelatina-haluro de plata. Este material 1|Página
consiste esencialmente en una dispersión de partículas de haluro de plata, que contiene vestigios en una capa de gelatina. Se utiliza sobre un soporte de vidrio, de un plástico tipo celuloide (acetato de celulosa).
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Se expone la emulsión fotográfica a la energía radiante en un dispositivo apropiado. Se produce una imagen latente invisible, que se hace visible por acción del revelador, que reduce selectivamente a plata el haluro de plata expuesto a luz con rapidez mucho mayor que el haluro de plata no expuesto. Las emulsiones para rayos X, son esencialmente emulsiones de bromuro de plata:
Luego se fija la imagen tratándola con una solución que disuelve el haluro de plata no reducido o lo convierte en un material invisible a la luz [2]. Actualmente, los reactores electroquímicos representan una alternativa viable en la recuperación de metales y específicamente en la recuperación de plata de productos pos-consumidos de los efluentes de la industria radiográfica debido a que estos tienen un bajo costo de operación [3]. Pero es indispensable buscar nuevas alternativas para la recuperación de plata de efluentes de la industria radiográfica y de las placas radiográficas. Recuperación radiografías: radiografías:
de
la
plata
de
las
Las placas radiográficas contienen un porcentaje de plata de 0.947% por unidad de radiografía [4]. Como se mencionó anteriormente las placas radiográficas ya reveladas contienen plata ya reducida ( ), es ento entonc nces es que que se se bus busca ca dilu diluir ir las las emulsiones de las placas sin que la plata se vuelva a oxidar, o en otro caso hay que formar complejos para que se pueda obtener plata por electrolisis. Las emulsiones son plata metálica y una capa orgánica, llamada gelatina que endurece la superficie. Los ácidos y bases disuelven fácilmente los materiales orgánicos. En trabajos pasados se usaba ácidos fuertes que disuelvan la gelatina, y requerían otros métodos para obtener la plata. Entonces se opto por utilizar bases fuertes; pero si las bases, tienen en su composición iones , se formará un 2|Página
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oxido de plata según las siguientes reacciones:
Entonces utilicé una base de Lewis, el ion hipoclorito. Las emulsiones de las placas radiográficas son diluidas en hipoclorito de sodio ( ), el cual retirara toda la plata, dejando el soporte de acetato de celulosa transparente. Seguidamente se aplicara dos métodos para que se pueda comparar el camino más beneficioso, los cuales se llevaran a cabo una vez se haya filtrado la mezcla de hipoclorito de sodio que disolvió la placa radiográfica: Fundir el sólido filtrado. Acomplejamiento del sólido que se obtiene de las emulsiones. Y llevarlo a electrólisis. Recuperación de plata de efluentes de la industria radiográfica: radiográfica: El fundamental aspecto recuperación de la plata de efluentes radiográficos, es el prevenir una reacción indeseable [5], que sucede en el cátodo: Esta reacción evita que se obtenga plata metálica en el cátodo. Para evitar que esta reacción se produzca en la electrolisis, es necesario que el complejo de tíosulfato de plata sea estable; y para que sea estable es necesario analizar cada uno de los componentes de la solución fijadora [2]. La función primordial del baño fijador es convertir el haluro de plata no revelado en un complejo soluble que puede ser separado de la capa de gelatina por el lavado y hacer esto sin afectar apreciablemente la imagen de plata [2,4]. El ion tiosulfato es el agente fijador, y forma un complejo soluble, , que tiene una constante de disociación aproximadamente de a 25°C [2]. El tiosulfato se descompone en la solución débi débilm lmeente nte ácid ácida, a, en , y segú según n la ecuación [2,6]:
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Y como esta descomposición puede retardarse en presencia de iones bisulfito. No se producirá una descomposición seria de la solución, hasta que se formen los núcleos de azufre. Es por eso que en la composición de la solución fijadora se utiliza estos iones. En la solución conocida comúnmente como "Solución Manual ", ", es necesario el control del pH. El pH óptimo para una buena fijación es de aproximadamente 5, en este pH, el lavado de las placas después de la fijación, la sal de plata es completamente eliminada por el lavado normal. Entonces si la solución es muy básica, se acidificara usando tetraborato de sodio (Bórax ), y para que la gelatina que cubre la emulsión de las placas se endurecerá por la adición de alumbre [2]. Y finalmente la composición será: Bisulfito de Sodio Bisulfito de Amonio Tiosulfato de Amonio
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Sulfato de Aluminio Tetraborato de sodio (Bórax) -
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Figura 1. Diagrama de Pourbaix de la Plata.
3. DATOS EXPERIMENTALES. Recuperación de la plata de las radiografías. Una muestra de 100 gramos de placas radiográficas, para disolver la gelatina, se uso hipoclorito de sodio. El cual disuelve por completo, la gelatina de la placa y deja caer la plata metálica en polvo. Para esto en dos vaso de , se puso de hipoclorito de sodio, en cada vaso y se disolvió las placas radiográficas como se ve la figura 2.
Uso del diagrama de Pourbaix: En el diagrama de Pourbaix, que indican los campos de estabilidad de los metales y de sus compuestos en función del potencial y el pH. Como se puede apreciar en el diagrama (Figura 1), a pH basicos la electrolisis del complejo , es factible, y con pequeños potenciales se puede reducir la plata a , entonces la electrolisis para obtener plata de efluentes radiográficos es posible [7].
Figura 2: Lavado de las placas radiográficas .
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Seguidamente la mezcla obtenida, se filtró. Pero aun el sólido no es plata pura, ya que en él había impurezas de la gelatina (Figura 3).
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Masa Obtenida (gramos)
Masa de Radiografías (gramos)
0.22
100.01
Porcentaje de plata recuperado de las placas. 0.22%
Cuadro 1: Porcentaje recuperado de las placas, por electrólisis cianurada.
Figura 3: Filtración de la Placas diluidas.
Seguidamente a partir de la filtración, se puede recuperar la plata, por dos métodos: Acomplejamiento de la plata con cianuro, y llevado a electrolisis. Para la electrolisis, se cianuro la plata, y fue llevado a electrolisis. Y se obtuvo una placa de plata sobre el cátodo de acero (figura 4).
a
Cuadro 2: Rendimiento por placas utilizadas.
b
Figura 4: a) Acomplejamiento con cianuro del sólido. b) Placa de plata obtenida por electrolisis.
Según las siguientes reacciones:
La masa recuperada de plata se muestra en el siguiente cuadro:
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Fundición del sólido. El sólido obtenido por filtración, contiene algunas impurezas, por lo que se requiere de eliminar estas, elevando a altas temperaturas. El sólido obtenido se deposito en un crisol, y con un soplete, se calentó hasta que se formase un fase liquida uniforme. Masa Masa de Porcentaje Obtenida Radiografías de plata (gramos) (gramos) recuperado de las placas. 1.6 382.68 0.42%
Figura 5: Plata fundida en un crisol.
Recuperación de plata de efluentes de la industria radiográfica. Se tomo un muestra de en un vaso de precipitado de , se le llevo a electrolisis con un ánodo de acero, y un cátodo de acero. Se le puso un agitador magnético para que haya convección forzada, y esto ayude homogenizar la concentración. Según la figura 6.
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de la solución que disolvió las placas, se pueden volver a reutilizar el hipoclorito de sodio.
Figura 6: Sistema formado. Cable azul: cátodo , cable amarillo: ánodo ánodo..
A pequeños potenciales empezaba a formarse una capa en el cátodo, que empezaba a tornarse negra, y luego empezaba a precipitar . Por lo que se midió el pH=4. Por lo que en la grafica de Pourbaix (Figura 1), se puede constatar que el estado de plata será . Entonces usando el diagrama de Pourbaix de la figura 1, para que la plata quelada pase a estado de , hay que hacer que la solución este en estado básico. Se agrego hidróxido de sodio (25 gramos) a de solución manual, hasta obtener un pH de 10-12 y se le agito constantemente hasta diluir por completo el hidróxido. En La electrolisis se observo la reducción de la plata a , por un tiempo de 30 min. La reacción que ocurre en el cátodo es: El rendimiento catódico de dos de varias pruebas, la masa recuperada de plata se muestra en el siguiente cuadro: Masa Obtenida (gramos) 0.07
Masa Teórica (gramos) 0.33
Rendimiento
0.12
0.33
36.36%
El potencial adecuado para que la plata sea reducida, es de 0.8 o potenciales más bajos. Lo cual se comprueba en el diagrama de Pourbaix. La extracción se llevo a cabo en un cátodo de acero, del modo que se pueda extraer la plata, despegándolo por su poca adherencia.
5. CONCLUSIONES. La base adecuada para disolver las placas radiográficas es el hipoclorito de sodio. El diagrama de Pourbaix, es una herramienta muy útil, para controlar las condiciones para que no suceda reacciones indeseadas. Los métodos presentes, nos dan unas alternativas de reciclaje más amigables con el medio ambiente.
6. COMENTARIO. 21.21%
Cuadro 1: Rendimiento catódico.
4. DISCUSIÓN DE RESULTADOS. El hipoclorito disuelve por completo las placas radiográficas, y no produce una reacción, por lo que después de la filtración 5|Página
La recuperación por electrolisis cianurada, es una buena alternativa, para la recuperación de la plata de radiografía, y en la actualidad, hay tratamientos para efluentes cianurados [8]. Sin embargo, el método que a de emplearse dependerá de que sea lo que se quiere hacer con la plata. El porcentaje de plata obtenido, dependerá mucho de plata contenida en las placas radiográficas.
Los efluentes de desechos son liberados sin la debida precaución a los desagües de Lima. Pero la tecnología empieza a avanzar de un modo muy veloz, y este método de usar placas radiográficas en el futuro será desfasado, así como sucedió con las fotos. En mi búsqueda de material para hacer las pruebas, me gusto mucho encontrar tal cambio en nuestra ciudad, ya que ahora algunos hospitales y clínicas, cuentan con equipo en el que ya no se usan placas
. radiográficas, sino que todo el proceso es electrónico. Entonces ya no hay efluentes que desechar, y esto hace que la ciudad tenga menos contaminación y seamos más generosos con el ambiente. 7. REFERENCIA BIBLIOGRAFÍA.
[1]N. [1]N. Mejía Domínguez, V. E. Reyes Cruz, M.A. Veloz Rodríguez. "Electrorecuperación de Ag proveniente de efluentes radiográficos sobre A304 a diferentes potenciales en un reactor Batch." Batch." SOCIEDAD MEXICANA DE ELECTROQUÍMICA 3RD MEETING OF THE MEXICAN SECTION OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY. México 2010. [2] Raymon E. Kirk. "Enciclopedia de tecnología química". Impreso en México. 1962. Tomo VIII: "Fibras-Grasas". Páginas: 573, 584, 599, 604, 605,607. [3]N. [3]N. Mejía Domínguez, V. E. Reyes Cruz, M.A. Veloz Rodríguez. "Electrorecuperación de Ag proveniente de efluentes radiográficos sobre A304 a diferentes potenciales en un reactor batch." batch ." XXV CONGRESO DE LA SOCIEDAD MEXICANA DE ELECTROQUÍMICA; 3RD MEETING OF THE MEXICAN SECTION ECS. México 2010. [4] Jordio Fábregas Mauri. Mauri. "Recuperación de la plata de las radiografías". radiografías ". Técnica Industrial. Página: 34. Junio 2002. [5] Javier M. Grau & José M. Bisang. "Silver Electrodeposition from Photographic Processing Solutions" . J. Chem. Tech. Biotechnol. Páginas: 105-110. 1992. [6] V.N. Alexeiev. Alexeiev. "Semimicroanalisis Químico Cualitativo". Cualitativo". Impreso en la URSS. Editorial Mir. 1975. Páginas: 538, 539. [7] J.G. Carriazo, Marisol Uribe Pérez, O. Hernández Fandiño. Fandiño. "Diagramas de predominancia, de Frost y de Pourbaix: Tres contextos para desarrollar competencias en procesos de Óxido-Reducción". Óxido-Reducción". Scientia et 6|Página
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Technica. Universidad Tecnológica Pereira. Páginas 569 -574. Mayo 2007.
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[8] FMC Foret. Foret. "Eliminación "Eliminación de Cianuros del Agua con Peróxido de Hidrógeno". Hidrógeno". España 2010.
