Tratamiento alternativo de drenaje ácido: sedimentación mediada por hierro y/o aluminio como coagulantes naturales

Abstract

Los drenajes ácidos presentan altas concentraciones de metales disueltos como hierro y aluminio, los que, debido a su superficie específica, tienen la capacidad de retener otros metales y co-precipitar con ellos, actuando como amortiguadores de los contaminantes que hay en estos sistemas. Existen estudios de drenajes sintéticos de mina, cuyas concentraciones de hierro y aluminio son elevadas (>50mgL), en donde se demuestra la eficacia al usar estos metales para tratar el drenaje ácido. Sin embargo, no existen estudios enfocados en el tratamiento de drenajes ácidos de roca, donde las concentraciones de hierro y aluminio son significativamente menores. El objetivo principal de esta memoria es evaluar la sedimentación de fases de hierro y aluminio como proceso de eliminación de contaminantes en aguas ácidas. Para esto lo primero que se hizo fue buscar en fuentes bibliográficas drenajes ácidos de roca naturales para definir los rangos de las variables con las que se trabajó. Estas variables incluyeron la concentración inicial de hierro (5 mg/L a 20 mg/L), la concentración inicial de aluminio (2 mg/L a 10 mg/L) y el pH (4 a 6). Una vez definidos los rangos de las variables, se diseñó un experimento factorial 3^3 para analizar los efectos de dichas variables en la concentración final de hierro y aluminio. En este diseño experimental, se utilizó una columna de sedimentación donde se añadieron los drenajes ácidos sintéticos de acuerdo con una aleatorización del diseño factorial. Luego de la adición de la solución, se extrajeron muestras en tiempos específicos de sedimentación, siendo estos 5, 10 y 20 minutos, tanto de un punto superior como de uno inferior en la torre. Posteriormente, las muestras fueron analizadas utilizando un espectrofotómetro UV- visible para determinar las concentraciones finales de los metales de interés. Los resultados obtenidos indican que se logró una remoción promedio del 70,4% para el hierro y del 81% para el aluminio, por lo que estos compuestos si son capaces de tratar químicamente el drenaje ácido sintético. En cuanto a los factores que influyen en la remoción, para el caso del hierro es la concentración inicial que se añade a la solución de este metal. Esto se debe a que la cantidad de partículas en suspensión tiene un papel fundamental en la precipitación y sedimentación de los oxihidróxidos. Por otro lado, se observó que el pH es el factor más relevante en la sedimentación del aluminio, debido a los diagramas de especiación de este, en donde si el pH es superior o igual a 6 se favorece la formación de oxihidróxidos y, por ende, su sedimentación y precipitación.