Desarrollo de membranas porosas a partir de zeolita natural para la disminución de cadmio contenido en agua

La remoción de contaminantes del agua se ha vuelto una prioridad, en los últimos años, con la finalidad de garantizar agua potable a la población. La eliminación de metales pesados, como el cadmio, ha adquirido mayor importancia por los riesgos a la salud asociados a su exposición, a través de diferentes matrices ambientales, debido a que este metal es neurotóxico, nefrotóxico y carcinógeno. Existen numerosas técnicas disponibles para cumplir con este objetivo, entre las que se encuentra el intercambio iónico con ventajas como un alto rendimiento. Las zeolitas naturales representan una buena opción para llevar a cabo este proceso, siendo un material con gran disponibilidad y bajo costo. Asimismo, en las últimas décadas se ha incrementado el uso de membranas porosas para el tratamiento del agua debido a su estabilidad química, térmica y mecánica. Por lo tanto, la presente investigación consistió en el desarrollo de membranas porosas, constituidas de zeolita natural, para la disminución de la concentración de cadmio contenido en agua. En primer lugar, se determinaron las características y especie de la materia prima, posteriormente se diseñaron y desarrollaron las membranas porosas constituidas de zeolita natural y se analizaron sus propiedades estructurales. Se seleccionó un tipo de membrana, de acuerdo con los resultados de caracterización, para evaluar la capacidad de disminución de cadmio en soluciones acuosas utilizando un diseño factorial completo 23 considerando la concentración inicial de cadmio, pH de la solución y flujo suministrado a través de la membrana. Los resultados obtenidos permitieron determinar las condiciones óptimas de operación, obteniendo un porcentaje máximo de remoción de 25.109% con una concentración inicial de 80 mg/l de cadmio, y su funcionamiento con un tiempo prolongado.

The removal of contaminants from water has become a priority, in recent years, in order to ensure drinking water for the population. The elimination of heavy metals, such as cadmium, has become a matter of concern due to the health risks associated with its exposure, through different environmental matrices, since this metal is neurotoxic, nephrotoxic and carcinogenic. There are numerous techniques available to meet this goal, among which is ion exchange with advantages such as a high performance. Natural zeolites represent a good option to carry out this process, being a material with high availability and low cost. Furthermore, in recent decades the use of porous membranes for water treatment has increased due to its chemical, thermal and mechanical stability. Therefore, the present research consisted of the development of porous membranes, constituted of natural zeolite, for decreasing the concentration of cadmium contained in water. First, the characteristics and species of the raw material were determined, then the porous membranes constituted of natural zeolite were designed and developed and their structural properties were analyzed. A type of membrane was selected, according to the characterization results, to evaluate the removal capacity of cadmium in aqueous solutions by using a complete factorial design 23 considering the initial concentration of cadmium, pH of the solution and flow supplied through the membrane. The obtained results allowed to determine the optimal operating conditions, obtaining a maximum removal percentage of 25.109% with an initial concentration of 80 mg/l of cadmium, and its operation with a prolonged time.