Removal of arsenic (V) using natural zeolite: Fixed bed column tests | Remoción de arsénico (V) utilizando zeolita natural: pruebas de columna de lecho fijo

Inglés. Water pollution with arsenic has received special attention due to its health implications for the population. Therefore, its removal from groundwater is of vital importance. The main objective of this work was to investigate the removal performance of dissolved arsenic in multi-ionic solutions using a low-cost mineral material and, in parallel, to be able to compare its sorption capacity from its nature as a chemically modified form. To do this, fixed bed columns packed with natural zeolites (ZN) and chemically modified (ZMQ) with 1 M H2SO4 were implemented. Sorption studies showed that chemical conditioning improved the maximum sorption capacity (qe), the breakthrough time, the exhaustion time and the effluent volume with a concentration equal to or less than 10 μg/L, correspondingly by 150, 45, 88 and 281 %, concerning the ZN. The breakthrough curves for the removal of As (V) were fitted with various mathematical models, being the Thomas nonlinear model the one that best reproduced the kinetics of sorption under the implemented operating conditions. The X-ray diffraction concluded that there is no structural change in the zeolite after the chemical modification, therefore, the increase in the sorption capacity of the ZMQ was attributed to the morphological and elemental chemical composition changes on their surface. These results show that the ZMQ can be used as a viable alternative, from the point of view of purifying efficiency, concerning its non-acidified form, for the removal of As (V).

Español; castellano. La contaminación hídrica con arsénico ha recibido especial atención debido a sus implicaciones sanitarias para la población. Por ello, su remoción del agua subterránea es de vital importancia. El principal objetivo de este trabajo fue investigar el desempeño de remoción y la capacidad de sorción de arsénico disuelto en soluciones multiiónicas utilizando un material mineral natural de bajo costo y, paralelamente, poder comparar su capacidad de sorción a partir de su forma tanto natural como modificada químicamente. Para ello, se implementaron columnas de lecho fijo empacadas con zeolitas naturales (ZN) y modificadas químicamente (ZMQ) con H2SO4 1 M. Los estudios de sorción demostraron que el acondicionamiento químico mejoró la capacidad máxima de sorción (qe), el tiempo de ruptura, el tiempo de saturación y el volumen efluente con concentración igual o menor a 10 μg/l en 150, 45, 88 y 281 %, de manera correspondiente, respecto de la ZN. Las curvas de ruptura para la remoción de As (V) se ajustaron con varios modelos matemáticos, siendo el modelo no lineal de Thomas el que mejor reprodujo la cinética de sorción bajo las condiciones operativas implementadas. La difracción de rayos X concluyó que no hay cambio estructural en la zeolita posterior a la modificación química, por lo que el incremento de la capacidad de sorción de la ZMQ se atribuyó a los cambios morfológicos y de composición química elemental en la superficie de las mismas. Estos resultados muestran que la ZMQ puede utilizarse como una alternativa viable, desde el punto de vista de eficiencia depurativa respecto de su forma no acidificada, para la remoción de As (V).