Remoción de fluoruro en aguas mediante el uso de biochar de cáscara de arroz modificado con aluminio.

Abstract

El flúor es un elemento necesario para la salud, pero cuando sobrepasa el límite permisible de 1,5 mg/l puede ocasionar fluorosis dental y esquelética. Las personas se exponen al flúor principalmente mediante el agua de consumo donde se libera mediante la meteorización de minerales ricos en flúor. La contaminación de agua por fluoruros es un problema a nivel mundial. En Bolivia en el municipio de San Pedro del departamento de Santa Cruz se han encontrado concentraciones de fluoruro por encima de los límites permisibles. Para poder remover el fluoruro presente en aguas se han empleado diversas técnicas siendo la adsorción la que presenta mayores ventajas. El biochar es un material adsorbente novedoso, ambientalmente amigable y de bajo costo que ha sido empleado para la desfluorización de aguas, sin embargo, este debe ser sometido a modificaciones químicas para mejorar su capacidad de adsorción. El objetivo del presente proyecto fue determinar la eficiencia de remoción de fluoruro presente en aguas utilizando biochar de cáscara de arroz modificado con aluminio (BC-Al) como adsorbente. Se realizó la caracterización del material determinando su área superficial, PZC y SEM – EDS. Se realizaron experimentos a nivel batch para determinar el efecto del pH, dosis de adsorbente, tiempo de contacto, concentración inicial, presencia de iones interferentes en la eficiencia de remoción de fluoruro, además de determinarse su capacidad de regeneración, capacidad máxima de adsorción y cinética de adsorción. Se evaluó la efectividad del BC-Al al tratar soluciones sintéticas con características similares a las aguas del municipio de San Pedro. Finalmente se realizaron experimentos a nivel continuo para analizar la influencia de la altura de lecho y flujo de alimentación en el desarrollo y modelado de las curvas de ruptura. Con esta información se determinaron las dimensiones preliminares de una columna de lecho fijo a nivel piloto capaz de tratar suficiente agua para satisfacer las necesidades requeridas a nivel doméstico. Los resultados muestran que el BC-Al remueve el fluoruro por debajo de los límites permisibles en un rango de pH de 2,5 a 7, con una dosis de adsorbente de 3,33 g/l y a un tiempo de contacto de 9 horas. La presencia de HCO3- presenta un efecto negativo en la eficiencia de remoción que puede ser subsanado realizando la remoción en condiciones ácidas. A nivel continuo se logra tratar mayor cantidad de agua cuando se trabaja con 28,5 cm de altura de lecho y a un caudal de 10 ml/min. El escalamiento a nivel piloto preliminar indica que al trabajar con una altura de lecho de 126,89 cm y a un caudal de 210,25 ml/min se podrán tratar 85,78 litros en un tiempo de 6,80 horas. Así, los experimentos de adsorción mostraron que el material BC-Al presenta una gran afinidad por el fluoruro y que es una buena alternativa para la desfluorización de aguas.