Eliminación del colorante azul de metileno de disoluciones acuosas mediante adsorción en adsorbentes compuestos basados en zeolitas

Abstract

Entre los distintos problemas medioambientales generados por la industrialización, la producción de efluentes con colorantes orgánicos constituye un ámbito de preocupación creciente. Distintos tipos de colorantes orgánicos, definidos como compuestos orgánicos ionizados y aromáticos que pueden unirse a las superficies para impartir color [1], están presentes en las aguas residuales de numerosas industrias como las textil, caucho, alimentaria, curtido, papelera cosmética, combustibles, farmacéutica, etc. [2]. Se estima que el consumo mundial de colorantes es de unas 700.000 toneladas/año [3,4], de las cuales, aproximadamente, 100 toneladas/año se vierten en aguas residuales [5]. Los colorantes suelen ser tóxicos para los seres vivos, teniendo efectos adversos en el hígado, los riñones, el sistema nervioso central y el sistema reproductivo en humanos [6]. Pueden tener efectos tóxicos en los ojos, la piel y el sistema respiratorio humanos, pueden causar cáncer debido a su mutagenicidad y pueden aumentar la incidencia de shock, necrosis tisular, vómitos, cianosis, ictericia y aumento de la frecuencia cardíaca [7]. Por otra parte, la presencia de colorantes en el agua interfiere en los procesos de la vida acuática al impedir el paso de la luz, lo que afecta negativamente las capacidades fotosintéticas de las especies acuáticas y a su bienestar general [8]. El azul de metileno (MB) es un colorante, utilizado en las industrias de tintes, textiles y plásticos, que puede causar problemas graves a los seres humanos, como aumento de la presión arterial, náuseas, conmoción, vómitos, ictericia y confusión mental [9]. Se hace, por tanto, necesario el tratamiento de los efluentes que contengan este colorante, de manera que sea eliminado o reducido a concentraciones mínimas, medioambientalmente tolerables. Se encuentran descritas en la bibliografía distintas técnicas utilizadas para la eliminación de azul de metileno de los efluentes acuosos, entre ellas, extracción[10], oxidación avanzada [11], procesos de membrana [10, 12] y adsorción [13]. De entre ellas, la adsorción es una de las que más está siendo investigada en la actualidad como consecuencia de su sencillez, bajo costo inicial, simplicidad de diseño, facilidad de operación, insensibilidad a la toxicidad de los contaminantes, alta eficacia de eliminación incluso en disoluciones diluidas, no generación de sustancias tóxicas y posibilidad de estudios cinéticos y de equilibrio sin necesidad de instrumentos sofisticados [14]. Dentro de los adsorbentes orgánicos, el carbón activo ha sido el adsorbente tradicionalmente utilizado en la eliminación de colorantes [15] debido a su gran área de superficie porosa, estructura de poros controlable, termoestabilidad, amplio espectro de grupos funcionales superficiales alta capacidad de adsorción, cinética de adsorción rápida y facilidad de regeneración. Entre los adsorbentes inorgánicos, las zeolitas han sido ampliamente investigadas para eliminar este tipo de contaminantes [16,17], observándose en los últimos años un incremento en el número de estudios que buscan la mejora de sus propiedades adsorbentes mediante su modificación utilizando distintos procesos [18,19].