Desarrollo de membranas porosas a partir de arcilla para el ablandamiento de agua

En base a las propiedades que tienen las arcillas son consideradas como materia prima para la elaboración de membranas. Se sabe que estos materiales son aglomerados fácilmente y que poseen características de intercambio iónico, así como la capacidad de adsorción en el tratamiento de aguas. El propósito de este trabajo es utilizar arcillas naturales mexicanas para obtener membranas porosas. La técnica para la elaboración de estas membranas consta de la compactación de la arcilla y su posterior sinterización. En el prensado de la materia prima (arcilla) fueron utilizados aditivos como lubricantes y aglutinantes. El prensado se realizó en una prensa hidráulica de 2.5 a 7.5 toneladas. La sinterización se realizó en una mufla de 500 °C a1, 000 °C. La materia prima se caracterizó mediante difracción de rayos X (XRD), fluorescencia de rayos X (XRF) y fisisorción de nitrógeno. La membrana se caracterizó mediante difracción de rayos X (XRD), fisisorción de nitrógeno así como microscopia electrónica de barrido (MEB). Por fluorescencia de rayos X se determinó que la arcilla está compuesta principalmente de óxidos de silicio, aluminio, hierro, calcio y potasio. Por fisisorción de nitrógeno se obtuvieron las isotermas de adsorcióndesorción de la arcilla y membrana calcinada a 500 ºC y 800 °C respectivamente. De acuerdo con las isotermas se deduce que la arcilla es un material mesoporoso. Por los anteriores resultados se infiere que las membranas desarrolladas pueden ser aplicadas en los procesos de microfiltración. Finalmente en la evaluación de las membranas se obtuvo una disminución de un 40 % en la dureza total, por lo cual se concluye que las arcillas son una buena opción para el desarrollo de membranas porosas, debido a su bajo costo y abundancia.

Based on the properties that clays have, they are considered raw material for membrane preparation, it is known that these materials agglomerate easily and that they possess ion exchange characteristics as well as adsorption capacity for water treatment. The purpose of this work is to use natural Mexican clays to obtain porous membranes. The technique to elaborate the membranes developed in this work consists of the compaction of clay and its subsequent sintering. In the pressing of the raw material additives were used as lubricants and binders. The pressing was performed in a hydraulic press at 2 to 4 tons. The sintering was realized in a muffle at 500 °C to 1,000°C. The raw material was characterized using X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), and nitrogen physisorption. The membrane was characterized using X-ray diffraction (XRD), nitrogen physisorption as well as scanning electron microscopy (SEM). By X-ray fluorescence it is determinate that clay is mainly composed of oxides such as silicon, aluminum, iron, calcium and potassium. By nitrogen physisorption, the adsorption and desorption isotherms were obtained of the calcined clay and membrane at 500 °C and 800 °C respectively , according to the isotherms it is infer that the clay is a mesoporous material. From these results, it is inferred that the membranes developed in this study can be applied in microfiltration processes. Finally, in the evaluation of the membrane it was obtained up to 40 % decrease in total hardness , so it is concluded that the clay is a good option for the development of porous membranes, due to their low cost and abundance.