Resumen de Modelo de sorción para la remoción de cobre y plomo de lixiviados de rellenos sanitarios
El siguiente documento presenta un modelo semifísico de base fenomenológica (MSBF) para la sorción de cobre y plomo de lixiviados de rellenos sanitarios con pulpa de café como material adsorbente. Del mismo modo, coma se muestran los resultados del componente experimental en el que se desarrollaron ensayos en lotes y en columna con los metales en solución individual y en mezcla, determinando las capacidades de adsorción y las eficiencias de remoción, con el fin de establecer comparaciones del comportamiento real con las predicciones del modelo. Inicialmente la pulpa de café fue modificada química y térmicamente para mejorar sus condiciones físicas y químicas. Fue caracterizada antes y después de su modificación en cuanto a su punto de carga cero, área superficial, identificación y cuantificación de grupos funcionales, análisis elemental y morfológico, así como en su contenido de lignina, celulosa y hemicelulosa. Los lixiviados fueron tomados del relleno sanitario Neil Road, de la ciudad de Chico, Norte de California, USA. Posterior a su caracterización fisicoquímica, fue necesario adicionarles estándares de plomo y cobre hasta alcanzar las concentraciones previstas en el estudio, debido a que en condiciones normales sus concentraciones fueron muy bajas. Se desarrolló un diseño experimental a través del método de superficies de respuesta, encontrando que los valores óptimos de las variables para soluciones individuales fueron pH de 4 para el cobre y de 3,3 para el plomo, concentración inicial de 2ppm y 1,5ppm para el cobre y plomo, respectivamente. Para soluciones en mezcla el valor del pH fue de 6,5 y concentración inicial para cada uno de los metales de 1ppm. El tiempo de contacto no fue una variable estadísticamente significativa, no obstante, con el fin de fijar un valor para la realización de ensayos en lotes y en columnas, se tomó como valor óptimo 12 horas para la solución con mezcla de metales, 9 horas para el plomo y 15 horas para el cobre. En cuanto al componente experimental, las cinéticas de adsorción para ambos metales evidenciaron que no es posible tipificar un orden de reacción para cada ensayo propuesto, motivo por el cual se analizaron por tramos o etapas. La mayoría de cinéticas corresponden a una reacción de segundo orden en cada uno de los tramos estudiados, lo que indica que los metales desaparecieron a una tasa proporcional al cuadrado de sus concentraciones. En los ensayos en lotes de manera individual, el modelo de Freundlich presenta el mejor ajuste a los datos experimentales del Cu y Pb para las mayoría de las dosis usadas. Para ensayos con mezcla de metales, el mejor ajuste corresponde al modelo de Freundlich multicomponente. Las capacidades de adsorción en continuo en soluciones individuales son mayores que cuando se encuentran en mezcla, lo cual podría obedecer a que, en el último caso al contar con presencia simultánea de metales, se presenta competencia de ambos por ser retenidos en los sitios activos del lecho. Finalmente, se encontró que el MSBF reproduce de manera aceptable los datos experimentales de las soluciones individuales y en menor proporción las soluciones en mezcla. Se presenta un mejor ajuste respecto de propuestas teóricas de coeficientes en el caso del cobre, debido a que el coeficiente de transferencia de masa no requirió un factor de corrección, contrario a lo sucedido con el plomo. Pese a lo anterior, se puede mencionar que el modelo presenta incertidumbre debido a que en su formulación matemática sólo se incluyó el mecanismo de transferencia de masa relacionado con el gradiente de concentración, y no se consideraron factores de interacción entre los metales, efectos internos o externos del proceso, así como otras características físicas o químicas de los metales, puesto que no se cuentan con expresiones matemáticas para poder incluirlas y mejorar la predicción del modelo.
