Eliminación y recuperación de metales estrategicos presentes en aguas mediante materiales zeoliticos y carbonosos-remewater (CTQ R)

Transcripción

1 Eliminación y recuperación de metales estrategicos presentes en aguas mediante materiales zeoliticos y carbonosos-remewater (CTQ R) A. Rodriguez, G. Ovejero, J.M. Gómez, E. Díez, S. Alvarez-Torrellas, J. García Grupo de Catálisis y Procesos de Separación (CyPS) Departamento de Ingeniería Química. Facultad de Ciencias Químicas Universidad Complutense

2 Guía Introducción Objetivos Resultados preliminares

3 introducción Metales estratégicos Riesgo de suministro Importancia económica

4 introducción Metales estratégicos Bajos niveles de producción Prestaciones únicas: difícilmente sustituibles Bajos niveles de reciclado Producción primaria dependiendo de otros metales Juega un papel clave en sectores estratégicos para la UE: IT, energía, aeronáutico, defensa.

5 introducción Metales estratégicos Tierras raras (Nd, Pr, Sm, Dy), In, Ga Tierras raras (Nd, Pr, La, Ce), Li, Grafito, Ti Tierras raras (Ce), Mn Tierras raras (Eu, Y), In, Ge, Ga

6 introducción Metales estratégicos Porcentaje de reciclaje Fuente: UNEP (United Nations Environment Programme), Recycling rates of metals, 2011

7 introducción Metales estratégicos

8 introducción Metales estratégicos Incremento en las inversiones en investigación sobre tecnologías que permitan su recuperación, tanto de residuos sólidos como de aguas procedentes de minería y actividades metalúrgicas (procesos asociados a su extracción y procesado). Producción de metales para la actividad industrial esta relacionada principalmente con la industria minera, metalúrgica y la industria quimica.

9 Introducción Aguas residuales Las aguas residuales metalúrgicas y procedentes de la minería: Aceites y grasas Toxicidad Aditivos (inorgánicos, orgánicos) Emulsionantes (orgánicos y tensioactivos) Espumas Gases disueltos: CO 2, H 2 S, NH 3 Sulfatos, nitratos, cloruros, cianuros Concentración de metales, debido a disolución metálica de las piezas de trabajo

10 Introducción Tecnologías aplicables Lixiviación y precipitación química, extracción con disolventes: contaminación ambiental asociada con el uso de disolventes orgánicos Oxidación-reducción: se combina con la precipitación química Membranas de ósmosis inversa Adsorción / intercambio iónico La tecnología de adsorción ofrece ventajas como la estabilidad o la posibilidad de la regeneración de los adsorbentes agotados

11 Objetivos Proyecto Objetivo General: Aplicación de la adsorción / intercambio iónico como método de eliminación y recuperación de metales considerados estratégicos como son el galio, indio, talio y cobalto, presentes en aguas de origen minero y metalúrgico empleando materiales zeolíticos y carbonosos. Las zeolitas, debido a su estructura cristalina microporosa, son especialmente adecuadas como adsorbentes, por su relativamente alta superficie especifica, estabilidad térmica y estructura quimica. Los materiales carbonosos, presentan la ventaja de su bajo coste, altas capacidades y dependiendo de la jerarquía de sus poros, tiempos de operación comparables a los de otros materiales adsorbentes.

12 Objetivos Proyecto Objetivos específicos: Zeolitas comerciales - Ensayos previos para determinar la combinación más adecuada metal / adsorbente (intercambio iónico). Materiales carbonosos Clinoptilolita Mordenita Carbón activado F-400 (Microporoso) CA a partir de material lignocelulósico (Mesoporoso) Zeolita Y Zeolita 4A Nanotubos de carbono (Mesoporoso) CA a partir de material lignocelulósico (Mesoporoso)

13 Objetivos Proyecto Objetivos específicos: - Selección de materiales y estudio de las técnicas de modificación (carbonización, tratamiento con ácidos) que permitan obtener la funcionalidad adecuada mediante ensayos de adsorción/intercambio iónico en discontinuo. - Realización de ensayos de adsorción / intercambio iónico en lecho para la obtención de curvas de rotura con los materiales definitivos. Se llevara a cabo el modelado del proceso a fin de determinar la importancia relativa de las distintas etapas por las que trascurre, y el ajuste de los datos experimentales a distintos modelos. - Estudio de la regeneración de los materiales saturados, estableciendo etapas de regeneración (adsorción-desorción o elución con gradiente de concentración en el caso de intercambio iónico) que permitan recuperar los metales extraídos.

14 Resultados preliminares Proyecto Síntesis de materiales Chitosan Clinoptilolita Chit-Cli

15 Resultados preliminares Proyecto Síntesis de materiales XC Adsorption

16 Resultados preliminares Proyecto Co 2+ adsorbido / % Zeolitas Tiempo / min CHITOSAN CLINOPTILOLITA CHITOSAN/CLINOPTILOLITA [Co 2+ ]=20 ppm T=25ºC Tamaño partícula =1,0-0,8 mm ph=6 Carbón activado Co 2+ adsorbido / % Co 2+ adsorbido / % 80 Carbón F-400 [Co2+]=20 ppm T=25ºC 70 ph=6 Dosis=12,5 g/l ,18-1,00 1,0-0,8 0,8-0,71 0,71-0,56 0,56-0,5 Carbón F-400 [Co 2+ ]=20 ppm T=25ºC Tamaño partícula =1,0-0,8 mm ph=6 Tamaño / mm Dosis / mg/l

17 AGRADECIMIENTOS PROYECTOS: - MINISTERIO DE ECONOMÍA Y COMPETITIVIDAD: REMEWATER CTQ R RED TRAGUANET CTM REDC - COMUNIDAD DE MADRID: RED REMTAVARES S2013/MAE UNIVERSIDAD COMPLUTENSE: AYUDA GRUPOS INVESTIGACION 152GR10602

18 GRACIAS Información de contacto Grupo de Catálisis y Procesos de Separación (CyPS) Dep. Ingeniería Química. Facultad de Ciencias Químicas Universidad Complutense de Madrid Avda. Complutense s/n Madrid, Spain World Wide Web: jgarciar@ucm.es