Mineralogía: Zeolitas

MARCO TEORICO
Definición:
La palabra "zeolita" palabra deriva del griego "zeo" hiervo y "litos" piedra por la propiedad de estos minerales a fundir con marcada intumescencia. Las zeolitas son aluminosilicatos con cavidades de dimensiones moleculares de 3 a 10 angstrom. Contienen iones grandes y moléculas de agua con libertad de movimiento, para así poder permitir el intercambio iónico. Existen varios tipos de zeolita, nueve principales, y que surgen en las rocas sedimentarias:

- Chabasita, Pentasil, Mordenita, Natrolita, Filipsita, Huelandita, Laumantita, Faujasita, Laumontitas.

CUADRO 1. Clasificación de algunas zeolitas.


Las zeolitas, debido a sus poros altamente cristalinos, se considera un tamiz molecular, pues sus cavidades son de dimensiones moleculares, de modo que al pasar las aguas duras, las moléculas más pequeñas se quedan y las más grandes siguen su curso, lo cual permite que salga un líquido más limpio, blando y cristalino.

Su estructura cristalina está formada por tetraedros que se reúnen dando lugar a una red tridimensional, en la que cada oxígeno es compartido por dos átomos de silicio, formando así parte de los minerales tectosilicatos. La zeolita tiene poros de dimensiones moleculares, por las cuales, pasa agua.

Las zeolitas son minerales secundarios originados por la acción lixiviante de aguas termales sobre feldespatos o feldespatoides. Es un mineral índice de zonas metamórficas de grado muy bajo, definiendo la llamada "facies zeolítica".


La clinoptilolita que es una zeolita natural formada por la desvitrificación de ceniza volcánica en lagos o aguas marinas hace millones de años. Este tipo es la más estudiada y considerada la de mayor utilidad.

Clinoptilolita: Aplicaciones:
Las aplicaciones de la Clinoptilolita son extremadamente diversas, entre otras:
Uso de zeolita natural en tratamiento de aguas
Tratamiento de aguas residuales y de efluentes
La zeolita natural es el mejor sistema de filtración natural que existe para tratamiento de agua. Ofrece un efecto superior al de la arena o al de los filtros de carbón, resultando en agua más pura con mejor productividad y requiriendo menos mantenimiento. La estructura altamente porosa de las zeolitas puede capturar partículas contaminantes de hasta 4 micras. Las zeolitas están cargadas negativamente de forma natural, por lo que pueden adsorber cationes, como metales pesados y amoníaco. También pueden absorber algunos contaminantes orgánicos y olores no deseados.

Investigaciones en este campo, han llegado a las siguientes conclusiones: Andrews, 1993.
En el estudio, se substituyeron los 20cms superiores de una cama de arena de origen silicio de un metro de espesor con las siguientes ventajas:
• Rendimiento más alto hasta 0.75m3/hr/m2 comparado con 0.15m3/hr/m2 mientras se mantiene la calidad del agua (se mide la turbidez).
• De 3 a 5 veces más agua procesada entre ciclos de mantenimiento de residuos.
• Series de tratamiento hasta 50% más largas, hasta con carga máxima.
Burtica et al., 1997 encontraron lo siguiente:
• La altura de la capa de un filtro de zeolita es un 35% del de un filtro de cuarzo.
• La zeolita reduce en un 30% la turbidez y la carga orgánica (segundo ciclo de filtración) respecto al 10% de la arena.
Potabilización de agua
Las zeolitas naturales tienen una excelente capacidad de intercambio iónico y de recuperación de cationes de metales pesados (Pb, Cu, Cd, Zn, Co, Cr, Mn y Fe; Pb, Cu tan alta como 97%) del agua potable y agua residual.
Uso de zeolita natural en filtros para piscinas
La zeolita natural se considera un medio ideal de filtración de piscinas, y está empezando a sustituir la arena como mejor alternativa para esta aplicación. Debido a su estructura extremadamente porosa, la zeolita natural es mucho más densa que la arena y por lo tanto necesita menos cantidad de zeolita para obtener el mismo efecto. Dada la capacidad de intercambio iónico, la zeolita tiene una ventaja añadida que es la eliminación de contaminantes que los filtros de tierras de diatomeas no pueden eliminar, como el amoníaco en disolución.
Ventajas de la zeolita natural
• Los filtros de arena eliminan partículas de un tamaño de hasta 40 micras. Los filtros de zeolita eliminan partículas de hasta 4 micras que equivalen a la capacidad de filtración de la tierra de diatomeas.
• Las zeolitas eliminan iones de amoníaco en disolución por intercambio iónico, cosa que no es posible con la arena ni con la tierra de diatomeas. El amoníaco en disolución reacciona con el cloro para formar cloraminas que causan irritación ocular y malas olores en agua de la piscina.
• Las zeolitas necesitan menos ciclos de lavado que los filtros de arena y los ciclos son más cortos, lo que puede reducir en un 30% la cantidad de agua necesaria para el mantenimiento de la piscina.
• Las zeolitas tienen una gran durabilidad y su vida útil es mucho más larga que la de la arena.
Resumiendo, las zeolitas naturales ofrecen una mejor calidad del agua, un mantenimiento más fácil y la reducción de la cantidad de agua necesaria.
Las zeolitas ofrecen la utilidad de los filtros de tierras de diatomeas con la simplicidad de los filtros de arena, con la ventaja añadida de la eliminación del amoníaco.
Las zeolitas podrían convertirse en el sistema de filtración para piscinas del siglo XXI.
Aplicaciones de la zeolita natural en Agricultura y Horticultura
Aditivo para piensos
Estudios han demostrado que la adición de Clinoptilolita al pienso para ganado bovino, porcino y aves de corral acelera el crecimiento de los animales, incrementa los ratios de conversión del pienso y reduce el contenido en amoníaco de los excrementos de los animales.
La Clinoptilolita actúa como punto de anclaje para las micotoxinas, absorbiendo toxinas que pueden ser nocivas para los animales. También ayudan a controlar las aflatoxinas en el pienso por lo que se reduce la mortalidad por estrés digestivo y reduce el uso de antibióticos. Como resultado, se ha visto un incremento en la productividad en gallinas ponedoras y en vacas lecheras debido a que los animales están más sanos. Se recomienda la adición entre un 3% y 6% en peso de zeolita de granulometría <0.5mm ó <0.9mm. La zeolita que ZeoCat subministra contiene niveles muy bajos de dioxinas, y está de acuerdo con la norma de la Unión Europea para el uso en la producción de ganado porcino y bovino. Tratamiento de purinos Las zeolitas naturales pueden utilizarse en el control de malos olores generados en granjas de cultivo intensivo. Si se utiliza como aditivo en el pienso, disminuye notablemente el contenido en amoniaco en los purinos, también puede utilizarse directamente en el pozo de los purinos. Tienen una gran capacidad de absorción de amoníaco y del H2S que provocan malos olores, y ayudan en el proceso de digestión anaeróbica de los purinos. El producto resultante es un fertilizante natural de liberación lenta. El nivel óptimo de zeolita para minimizar la emisión de malos olores es independiente del nivel de humedad y del contenido en nitrógeno de los residuos a tratar, aunque estudios han demostrado que niveles entre 2 y 4 gramos de zeolita/litro de residuo resultan en la reducción del tiempo de digestión anaeróbica más eficaz. El produce recomendado es el de granulometría <0.9mm. Las zeolitas naturales también se utilizan en planta de tratamiento de residuos para prevenir las emisiones de malos olores en la atmósfera. Eliminación de amoníaco en piscifactorías La capacidad de absorción de amoníaco de las zeolitas naturales, hace que sean una forma natural muy efectiva de controlar los altos niveles de amoníaco generados en las piscifactorías. Las zeolitas, pueden utilizarse en el sistema de filtración de agua o bien vertidas directamente en el agua ya que son completamente inofensivas para el medio acuático. Fabricación de fertilizantes de liberación lento. Las zeolitas son los fertilizantes de liberación lenta que existen de forma natural. Tienen una estructura cargada negativamente que contiene nutrientes como son el potasio y el nitrógeno. Las zeolitas pueden cargarse con estos iones antes de utilizarse como medio de cultivo para después poder liberar los nutrientes cerca del sistema de raíces donde son necesarios para el crecimiento. Esto prevendrá la pérdida de los alimentos en el agua, reducirá los niveles de contaminación del acuífero y reducirá también la cantidad de fertilizante necesaria. Corrección del suelo La adición de zeolita en el suelo reduce significativamente la cantidad de agua y el coste en fertilizantes mediante la retención de nutrientes en la zona de las raíces. Las zeolitas forman un depósito permanente de agua, asegurando un efecto de humedad prolongada hasta en épocas de sequedad. Durante la irrigación favorecen la difusión lateral del agua por el sistema de raíces. La estructura porosa de las zeolitas ayuda a mantener el suelo aireado. Una única aplicación de zeolita ofrece beneficios durante mucho tiempo debido a la estabilidad y la resistencia de esta sustancia. Las zeolitas se utilizan en el cultivo de cereales, diversas verduras y frutas, entre las más importantes la vid y las aceitunas. Se recomienda el uso en la construcción de campos de golf y estadios deportivos donde los costes de irrigación son substanciales. Medio de crecimiento de plantas Las zeolitas naturales pueden utilizarse como medio inerte de crecimiento de plantas destinadas a la exportación. Utilizando zeolita como único medio de cultivo se consiguen todos los beneficios destacados; reducción de la cantidad de fertilizante y consumo de agua, también se ha comprobado que se mejora la salud de las plantas, se incrementa la productividad y se reduce el tiempo de producción. Aplicaciones industriales de la zeolita Purificación y separación de gases Las zeolitas sintéticas se han utilizado desde hace mucho tiempo en la industria del petróleo, pero las zeolitas naturales se están utilizando cada vez más en ciertas aplicaciones como alternativa más económica siempre y cuando no haya una desventaja técnica. Las zeolitas naturales son particularmente efectivas en las siguientes aplicaciones; eliminación de agua y dióxido de carbono de hidrocarburos gaseosos, eliminación de ácido hidroclórico de un flujo gaseoso, eliminación de sulfito de hidrógeno de un flujo gaseoso, catálisis y separación de gas natural. Manipulación y destrucción de residuos nucleares La zeolita natural tiene una gran capacidad de intercambio iónico y una particular afinidad para los cationes de metales pesados. Puede absorber elementos como el Estroncio 90, Cesio 137 y otros isótopo radioactivos de una solución y mantenerlos atrapados en la estructura cristalina. Las zeolitas reaccionan fácilmente con sistemas de vidrio y cemento por lo que facilita que los residuos radioactivos queden atrapados de forma segura e inocua. Las zeolitas son físicamente muy robustas y son resistentes a la degradación nuclear y además son más baratas que las resinas de intercambio iónico. Materiales ligeros de construcción Las zeolitas naturales pueden utilizarse en la preparación de hormigón ligero para la construcción. Su estructura de silicato poroso hace que sean mucho más ligeros que la arena y dan más volumen por tonelada de producto con una dureza y resistencia similares. La zeolita no contiene barro que disminuye la resistencia del hormigón y su estructura porosa retiene la humedad lo que facilita que el hormigón cure más rápidamente. Control de la contaminación ambiental Las propiedades únicas de las zeolitas permiten que puedan utilizarse potencialmente para prevenir o eliminar contaminación medioambiental. Pueden utilizarse para filtrar flujos de gases o líquidos de instalaciones industriales y son muy efectivas para limpiar terrenos contaminados. Susa propiedades absorbentes las hace ideales para limpiar vertimientos de productos peligrosos. Otros usos de la zeolita natural Desodorizantes y deshumidificantes Las zeolitas naturales se utilizan en una gran variedad de productos de consumo para eliminar humedad y malos olores. Las zeolitas tienen una gran capacidad de absorción de humedad y pueden reutilizarse simplemente calentando para eliminar la humedad absorbida. También pueden absorber malos olores por lo que son de gran utilidad en nuestros hogares. Posibles ejemplos; desodorizantes para neveras, zapateros, armarios, coches, barcos, y eliminación de olores de mascotas. De hecho las zeolitas pueden utilizarse en cualquier situación donde la humedad i/o las malas olores representan un problema. Son completamente inofensivas para los seres humanos y animales y pueden ser utilizadas repetidamente. Cuida de mascotas Acuarios Las zeolitas se utilizan en filtros de acuarios para eliminar el amoníaco en solución producido por los peces. Niveles excesivos de amoníaco pueden ser perjudiciales para la salud de los peces, las zeolitas naturales pueden atrapar los iones de amoníaco gracias a su capacidad de intercambio iónico. Jaulas para pájaros Las zeolitas naturales pueden utilizarse en jaulas de pájaros para absorber los excrementos y para eliminar las malas olores. Pueden esparcirse por la base de la jaula y barrerse después de su uso. Son inocuas para los pájaros y hasta pueden comerse sin ningún problema. Gravilla para gatos Las zeolitas pueden añadirse a la gravilla de los gatos para eliminar malas olores. Aunque las zeolitas puedan absorber humedad no se forman grumos y los gránulos permanecerán separados. Son totalmente inofensivas para animales y seres humanos. La capacidad de absorber malas olores y humedad que tienen las zeolitas y el hecho de ser inocuas las hacen ideales para ser utilizadas en cualquier tipo de jaula de animal. El beneficio para los animales es tener un medio más sano y para los propietarios es la reducción de los malos olores y el fácil mantenimiento. Todas las variedades de zeolitas se encuentran constituidas por aluminio, silicio, hidrógeno, oxígeno, y un número variable de moléculas de agua. Las zeolitas tienen varios usos: Agricultura: se utiliza como fertilizante; permiten que las plantas crezcan más rápido, pues les facilita la fotosíntesis y las hace más frondosas. Reduce la cantidad y época de irrigación. Además: - Mantiene la humedad en la zona de crecimiento. - Mantiene el nitrógeno en la zona de crecimiento. En virtud su alta CIC, retiene el nitrógeno de modo que sea accesible a las plantas. Acuacultura: se utiliza como un ablandador de aguas, debido a su capacidad de intercambiar iones, y también se utiliza para hacer engordar más rápido a algunos peces, aunque el exceso puede ser mortal, por lo cual sólo se puede utilizar como un suplemento alimenticio. Alimentación de ganados: en la actualidad se utiliza como suplemento alimenticio para los ganados, pues los hace aprovechar más la comida. La zeolita actualmente se utiliza como un suplemento alimenticio para las aves, pues engordan de una 25% a un 29% más con respecto a las que no se les adiciona zeolita; la zeolita que permite esto es la clinoptilolita. La causa de que los animales engorden más es que la zeolita hace que los nutrimentos ingeridos queden retenidos por ella: se quedan un tiempo debido a los poros con los que cuenta la zeolita. Esto permite que la zeolita les haga aprovechar mucho más los alimentos. Como intercambio iónico: La mayor parte de los intercambios iónicos se lleva a cabo a través de la solución acuosa, por lo cual se utiliza para ablandar aguas pesadas residuales. Como catalizador en la industria química: muy importante para muchos procesos de la petroquímica. La zeolita además de estas utilidades tiene otras como las siguientes: - Limpieza ambiental. - Limpieza de alfombras. - Cama de animales. - Filtración de agua. - Filtración de agua residual. - Filtración de aire. - Puzolana para el cemento. - Materiales de construcción. - Control del olor. - Agentes del flujo. - Desecativos. - Portador de pesticida/herbicida. - Piedras sanitarias. - Charcas, tanques. - Aplicaciones en el hogar. - Limpieza de pisos. Acerca de la Zeolita Su capacidad de intercambiar un catión por otro se conoce como su capacidad de intercambio del catión - o CIC. La capacidad de intercambio catiónico es una medida del número de cationes por el peso de unidad disponible para dicho intercambio, expresado generalmente como miliequivalentes por 100 gramos de material. Las zeolitas también se refieren como tamices moleculares, porque las cavidades del canal dentro de la estructura cristalina son extremadamente pequeñas y pueden ser utilizadas para separar las moléculas grandes de moléculas más pequeñas. Para poder identificar el tipo y clase de zeolita que estamos tratando deberemos realizar el siguiente proceso correspondiente, por lo tanto necesitamos: 1. Un análisis elemental para determinar qué átomos componen la muestra. 2. Un estudio radiocristalográfico para saber cómo se distribuyen los átomos en el espacio, o sea de qué compuestos se trata, y 3. Un estudio por microscopía electrónica para conocer la homogeneidad del polvo. Bibliografía: - http://www.zeolita.com.ar/index.htm - http://www.listapop.com.ec/clasificados/ver-aviso-198045-Zeolita-Natural-del-Ecuador...-Exportamos - http://www.zeolitanatural.com/html/spanish/otrosusos.htm - http://www.infojardin.net/glosario/xantofila/zeolita-zeolitas.htm - http://www.ranchochinobampo.com.mx/Documentos/Presenta_Zeolitas.pdf - http://www.aquanovel.com/zeolitas.htm Ablandamiento del agua por zeolitas Este método sirve para eliminar dureza del agua y los constituyentes formadores de incrustaciones pero no reduce la cantidad total de sólidos disueltos, puesto que se forman carbonato y sulfato de sodio equivalentes a las sales productoras de dureza eliminadas. La palabra zeolita se aplica a un grupo de minerales que son esencialmente silicatos hidratados de aluminio, calcio, sodio, potasio o hierro. Las zeolitas que se utilizan para el ablandamiento de aguas son las de silicatos de aluminio y sodio, tanto naturales (natrolita y analcima) como sintéticas que tienen la propiedad de poder cambiar sus bases. Los iones aluminio y potasio sustituyen al ion silicio. El ion aluminio toma el lugar del ion silicio en el centro de un tetraedro del ion silicato y el ion potasio (que es monovalente) se coloca en algún lugar cercano en un orificio de la estructura cristalina. La natrolita, Na2(Al2Si3O10)2.H2O, y las zeolitas sintéticas se caracterizan por tener una estructura porosa a través de la cual puede pasar la molécula de agua con relativa facilidad. La zeolita natural se obtiene a partir de la glauconita que es un silicato amorfo hidratado de hierro y potasio que casi siempre contiene calcio y magnesio. Las zeolitas naturales no son muy reactivas comúnmente pero son más estables que las sintéticas. Cuando el agua que contiene disueltas las sales de calcio o de magnesio pasa lentamente a través de un lecho de zeolita de sodio insoluble triturada, los iones de calcio y de magnesio en solución tienden a ser atraídos por el mineral, y los iones potasio o sodio se desprenden de la zeolita y se intercambian por el ion calcio o el ion magnesio. A este proceso se le conoce como intercambio iónico. De esta manera la zeolita de sodio se convierte, gradualmente, en una zeolita insoluble de calcio y magnesio, mientras que el agua contiene los iones sodio en cantidad equivalente a los iones de calcio y magnesio que han sido eliminados. La zeolita inactiva puede regenerarse lavando el lecho con una solución concentrada de cloruro de sodio. De esta manera la zeolita puede volverse a utilizar para eliminar los iones de calcio y magnesio. La zeolita puede utilizarse casi indefinidamente alternando el uso y la regeneración con la solución de cloruro de sodio y el lavado. Siempre hay que reponer una cierta cantidad de zeolita ya que se desintegra cierta cantidad, especialmente si se utiliza agua caliente o si se deja que la zeolita se agote demasiado antes de la regeneración. Los minerales en la depuración de residuos líquidos Para la depuración de los residuos líquidos o aguas residuales se utilizan fundamentalmente minerales con alta superficie específica, capacidad de absorción y capacidad de intercambio catiónico, minerales que cambian el pH hacia valores básicos, o bien minerales que tienen la propiedad de absorber aniones o grupos aniónicos. Superficie Específica: La superficie específica o área superficial de un Mineral se define como el área de la superficie externa más el área de la superficie interna (en el caso de que esta exista) de las partículas constituyentes, por unidad de masa, expresada en m2/g Capacidad de Absorción: La capacidad de absorción está directamente relacionada con las características texturales (superficie específica y porosidad) y se puede hablar de dos tipos de procesos que difícilmente se dan de forma aislada: Absorción (cuando se trata fundamentalmente de procesos físicos como la retención por capilaridad) y Adsorción (cuando existe una interacción de tipo químico entre el adsorbente y el líquido o gas Adsorbido, denominado Adsorbato). Adsorción: es un proceso físico o químico por el cual átomos, iones o moléculas son atrapadas o retenidas en la superficie de un material. Absorción: es un proceso físico o químico en el cual átomos, moléculas o iones pasan de una primera fase a otra incorporándose al volumen de la segunda fase. Vamos a ver los diferentes minerales que se utilizan en la depuración de aguas industriales y sus diferentes usos: - Filtros de arenas de sílice: Es un material no consolidado, formado por granos minerales de tamaño entre los 0.06 y los 2 mm (si es mas gruesa se denomina grava). Según el tamaño se distingue entre arena fina (0,06-0,2 mm), arena media (0,2-0,6) y arena gruesa (0,6-2 mm). ANALISIS QUÍMICO Si O2 98.60 % Al2 O3 0,05 % Fe2O3 0,15 % Ca O 0,01 % P.F. 0,28% El filtrado se realiza cuando el agua atraviesa la arena reteniendo las impurezas que acompañan el agua. Los filtros de grava son muy efectivos pera retener sustancias orgánicas, pues pueden filtrar a través de todo el espesor de arena, acumulando grandes cantidades de contaminantes antes de que sea necesaria su limpieza. -Las Zeolitas: Las zeolitas son aluminosilicatos con cavidades de dimensiones moleculares de 3 a 10 amstrongs. Se utilizan para la depuración de aguas residuales por su capacidad de absorción y de intercambio catiónico. Existen varios tipos de zeolita, nueve principales, y que surgen en las rocas sedimentarias. La zeolita natural es el mejor sistema de filtración natural que existe para tratamiento de agua. Ofrece un efecto superior al de la arena o al de los filtros de carbón, resultando en agua más pura con mejor productividad y requiriendo menos mantenimiento. La estructura altamente porosa de las zeolitas puede capturar partículas contaminantes de hasta 4 micras. Las zeolitas están cargadas negativamente de forma natural, por lo que pueden adsorber cationes, como metales pesados y amoníaco. También pueden absorber algunos contaminantes orgánicos, olores no deseados y otras sustancias tóxicas contenidas en las aguas residuales. Debido a su estructura en estado deshidratado pueden absorber otras moléculas en las posiciones donde estaban las moléculas de agua, siempre que el tamaño total de sus canales sea lo suficientemente grande para acomodarlas. Las moléculas demasiado grandes para pasar a través de los canales quedan excluidas de este proceso, por lo que se convierten en . Esta propiedad se emplea cuando lo que se quiere eliminar son unas sustancias concretas y no otras.
Las zeolitas más empleadas en la depuración de aguas residuales son mordenita, chabazita, erionita, natrolita y zeolitas sintéticas.
• Un tamiz molecular es un material que contiene poros pequeños de un tamaño preciso y uniforme que se usa como agente adsorbente para gases y líquidos. La moléculas que son lo suficientemente pequeñas para pasar a través de los poros son adsorbidas, mientras que las moléculas mayores no. A diferencia de un filtro, el proceso opera a un nivel molecular. Por ejemplo, una molécula de agua puede ser lo suficientemente pequeña para pasar, mientras que otras moléculas más grandes no pueden hacerlo.
# # Ablandamiento del agua por zeolitas # #
En química, se denomina dureza del agua a la concentración de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio. Son éstas las causantes de la dureza del agua, y el grado de dureza es directamente proporcional a la concentración de sales metálicas.
Este método sirve para eliminar dureza del agua y los constituyentes formadores de incrustaciones pero no reduce la cantidad total de sólidos disueltos, puesto que se forman carbonato y sulfato de sodio equivalentes a las sales productoras de dureza eliminadas.
Cuando el agua que contiene disueltas las sales de calcio o de magnesio pasa lentamente a través de un lecho de zeolita de sodio insoluble triturada, los iones de calcio y de magnesio en solución tienden a ser atraídos por el mineral, y los iones potasio o sodio se desprenden de la zeolita y se intercambian por el ion calcio o el ion magnesio. A este proceso se le conoce como intercambio iónico. De esta manera la zeolita de sodio se convierte, gradualmente, en una zeolita insoluble de calcio y magnesio, mientras que el agua contiene los iones sodio en cantidad equivalente a los iones de calcio y magnesio que han sido eliminados.

La zeolita inactiva puede regenerarse lavando el lecho con una solución concentrada de cloruro de sodio. De esta manera la zeolita puede volverse a utilizar para eliminar los iones de calcio y magnesio. La zeolita puede utilizarse casi indefinidamente alternando el uso y la regeneración con la solución de cloruro de sodio y el lavado. Siempre hay que reponer una cierta cantidad de zeolita ya que se desintegra cierta cantidad, especialmente si se utiliza agua caliente o si se deja que la zeolita se agote demasiado antes de la regeneración.

-Los minerales de la arcilla:

Los más empleados son la sepiolita, palygorskita y esmectitas.
Estos minerales se utilizan en la depuración de aguas residuales por sus propiedades más características, que son su gran capacidad de absorción y su elevada superficie específica. En el caso de las esmectitas, éstas se utilizan también por su capacidad de intercambio catiónico y por la propiedad que poseen de formar una superficie impermeable al contacto con el agua. Debido a estas propiedades, los minerales de la arcilla pueden retener elementos y sustancias tóxicas, así como microorganismos patógenos o aquellos que intervienen en los procesos de depuración. Los elementosy sustancias tóxicas pueden ser retenidos bien en los canales de su estructura (sepiolita, palygorskita), o bien adsorbidos en su superficie.

-La calcita:

Se emplea para basificar el pH del agua cuando éste es ácido, lo que facilita la precipitación de elementos tóxicos. La calcita en medio ácido se descompone, para dar Ca2+ y CO2. Si la acidez ha sido producida por sulfatos, éstos precipitan como sulfato cálcido hidratado (yeso). El yeso obtenido como subproducto de este proceso se puede eliminar o incluso vender.

-La brucita:

La brucita (Mg(OH)2), o su análogo sintético, puede emplearse también para la neutralización de las aguas residuales. El hidróxido de magnesio se disocia en disolución, para dar Mg2+ y OH• . Los iónes OH• son los que actúan como neutralizantes, aumentando el pH. Una ventaja de la utilización de brucita es que produce muy pocos fangos, porque el sulfato magnésico que se forma como subproducto es muy soluble y apenas precipita, con lo que se iría con el efluente tratado, aunque normalmente se usa calcita por su amplia disponibilidad y bajo costo.



-Los óxidos e hidróxidos de hierro, manganeso y aluminio:

Poseen una elevada capacidad de adsorción de sustancias tóxicas (orgánicas e inorgánicas). Su presencia en los suelos favorece la depuración de aguas residuales cuando se emplea el método de filtros verdes.

Un filtro verde consiste en una superficie de terreno en la que se planta vegetación
de rápido crecimiento -normalmente chopos-, que se riega con las aguas residuales
de una población. Este caudal es canalizado hasta la finca, donde primero se
somete a un pretratamiento, que elimina los sólidos más gruesos, las arenas y las
grasa, para pasar luego, mediante un sistema de tuberías con electroválvulas, a
regar las parcelas en las que se divide el terreno. La depuración se realiza de forma
natural en el suelo, gracias a la acción conjunta de varios elementos: el propio
suelo, mediante la precipitación y el intercambio iónico, entre otros fenómenos, las
raíces de las plantas y árboles, que absorben nutrientes, y los microorganismos que
degradan la materia orgánica de esas aguas.





-La hidrotalcita y los minerales de su grupo:

Debido a que su composición y estuctura, tienen la facultad de absorber aniones o grupos aniónicos tóxicos presentes en las aguas residuales, así como compuestos orgánicos perjudiciales para la salud o el medio ambiente (pesticidas, fenoles, etc.).
El cromo aparece frecuentemente como contaminante en el medio ambiente proveniente de diferentes industrias, como la del curtido de pieles.
En sistemas acuosos, el cromo se presenta en dos estados de oxidación estables, el hexavalente (Cr (VI)) y el trivalente (Cr (III)).
En las aguas de desecho de las tenerías, el cromo existe principalmente en su estado trivalente, sin embargo, es fácilmente oxidado a cromo hexavalente. Esta forma de cromo es elevadamente tóxica, por lo que es necesario removerla de los desechos en los que esté presente, en este caso en los desechos de tenería. Para ello se utilizó una arcilla sintética (hidrotalcita) intercambidora de aniones. Existen en el agua de tenería otros aniones que se retienen también en la hidrotalcita, como el sulfato, bicarbonatos y cloruros.






-El grupo de la crandallita:

Los minerales del grupo de la crandallita son muy variados químicamente, aunque tienen en común el incluir grupos [PO4].


Esta amplia variabilidad composicional se traduce en una alta capacidad de intercambio iónico, en las tres posiciones estructurales que el grupo presenta (ver figura anterior): en los huecos tetraédricos de tipo XO4 (intercambiabilidad aniónica, de fósforo y/o azufre: por ejemplo el As puede entrar en estas posiciones, como arseniato), en los octaédricos (el aluminio puede ser sustituido por otros iones de carga y tamaño similares) y en las posiciones M, de coordinación 12 (el Ca y el Sr que normalmente ocupan estas posiciones pueden ser sustituidos por metales pesados como Hg, Pb, Cu, etc.). Esta propiedad hace que estos minerales puedan ser utilizados en la inmovilización de metales pesados de medios acuosos, aplicación que aún está ya desarrollada y patentada para el caso de elementos radioactivos del grupo de las Tierras Raras, y está en fase de estudio para otros metales pesados con mala consideración ambiental.


-Los filtros de carbón activo (excepción):

El carbón activo, un material estable, inerte y extremadamente poroso, obtenido a partir de materiales con alto contenido en carbono, como carbón mineral o productos vegetales.
Se sabe que ya en la antigüedad el grafito se utilizaba para filtrar el agua de bebida en la India, y que la madera carbonizada se usaba como adsorbente médico en el antiguo Egipto. Se cree que en el año 400 dC Hipócrates recomendaba filtrar con carbón el agua de bebida. Sin embargo, el carbón activo producido de forma industrial tal y como lo conocemos se desarrolló a principios de XX, para ser utilizado en el refinamiento del azúcar. Desde los años 30 se usó para eliminar el sabor y olor del agua, y desde entonces hasta nuestros días el carbón activo se ha utilizado de manera extensiva en muchas industrias, para eliminar o recuperar compuestos orgánicos como tintes o disolventes de las aguas o purificar el aire, así como en las plantas potabilizadoras, donde se usan los lechos de carbón activo para la depuración del agua de suministro urbano.
Adsorción con carbón activo
La adsorción es un proceso donde un sólido se utiliza para eliminar una sustancia soluble del agua. En este proceso el carbón activo es el sólido. El carbón activo se produce específicamente para alcanzar una superficie interna muy grande (entre 500 - 1500 m 2 /g). Esta superficie interna grande hace que el carbón tenga una adsorción ideal. El carbón activo viene en dos variaciones: Carbón activado en polvo (PAC) y carbón activado granular (GAC). La versión de GAC se utiliza sobre todo en el tratamiento de aguas, puede fijar las siguientes sustancias solubles por adsorción:
● Adsorción de sustancias no polares como:
 Aceite mineral
 BTEX
 Poli-hidrocarburos aromáticos (PACs)
 (Cloruro) Fenol
 Adsorción de sustancias halogenadas: I, Br, Cl, H y F
 Olor
 Sabor
 Levaduras
 Varios productos de fermentación
 Sustancias no polares (no solubles en agua)

El carbón activo se usa por ejemplo en los siguientes procesos:
 Depuración de agua subterránea
 Decloración del agua
 Depuración de aguas para piscinas
 Refinamiento de las aguas residuales tratadas

Descripción del proceso:
El agua es bombeada dentro de una columna que contiene el carbón activo, este agua deja la columna a través de un sistema de drenaje. La actividad del carbón activo de la columna depende de la temperatura y de la naturaleza de las sustancias. El agua pasa a través de la columna constantemente, con lo que produce una acumulación de sustancias en el filtro. Por esa razón el filtro necesita ser sustituído periódicamente. Un filtro usado se puede regenerar de diversas maneras, el carbón granular puede ser regenerado fácilmente oxidando la materia orgánica. La eficacia del carbón activo disminuye en un 5-10% tras cada regeneración.Una parte pequeña del carbón activo se destruye durante el proceso de la regeneración y debe ser sustituída.

Descripción de la adsorción:
Las moléculas en fase de gas o de líquido serán unidas físicamente a una superficie, en este caso la superficie es de carbón activo. El proceso de la adsorción ocurre en tres pasos:
 Macro transporte: Movimiento del material orgánico a través del sistema de macro-poros del carbón activo (macro-poros > 50nm)
 Micro transporte: Movimiento del material orgánico a través del sistema de micro-poros del carbón activo (microporo < 2nm; meso-poro 2-50nm)
 Absorción: Adhesión física del material orgánico a la superficie del carbón activo en los macro-poros y micro-poros del carbón activo.
El nivel de actividad de la adsorción depende de la concentración de la sustancia en el agua, la temperatura y la polaridad de la sustancia. Una sustancia polar (= soluble en agua) no puede ser eliminada o es malamente eliminada por el carbón activo, una sustancia no polar puede ser totalmente eliminada por el carbón activo.










Información obtenida de:

http://www.terra.org/articulos/art01206.html
http://turnkey.taiwantrade.com.tw/showpage.asp?subid=129&fdname=BEVERAGE&pagename=Planta+de+produccion+de+agua+mineral
http://www.practiciencia.com.ar/ctierrayesp/tierra/estructura/rocasymin/minerales/arena/index.html
http://www.autosuficiencia.com.ar/shop/detallenot.asp?notid=337
http://www2.cbm.uam.es/jalopez/personal/SeminariosVarios/ERARtexto.htm
http://es.wikipedia.org/
http://www.cepis.ops-oms.org/bvsaidis/mexico13/008.pdf
http://www.aredesisl.com
http://www.dracemedioambiente.com/pdf/HT/DRACEMA_HT_FUERTEVENTURA.pdf
http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-07642005000100002&script=sci_arttext
http://www.madrimasd.org/cienciaysociedad/entrevistas/quien-es-quien/pdf/24.pdf
http://www.quimicanuclear.org/pdf_memorias2002/martinez.pdf
http://www.uclm.es/users/higueras/mga/Tema09/Tema_09_OtrosMin_3.htm
http://www.lenntech.com/espanol/adsorcion.htm
http://www.mariogonzalez.es/historias/HH006.html






Trabajo realizado por: Samuel Acera Lucas