Modificación de carbón activado con La(III) para la remoción de fluoruros del agua

Abstract

"El flúor es benéfico para la salud a niveles de 0.7 mg/L, pero se considera peligroso cuando es ingerido a concentraciones superiores a 1.5 mg/L, que es el límite recomendado por la Organización Mundial de la Salud (OMS). La contaminación por fluoruros del agua es un problema que se encuentra presente a nivel mundial. El objetivo de esta investigación fue evaluar la viabilidad del carbón activado (CAG) modificado con lantano para la eliminación de fluoruro a partir de soluciones acuosas. Se realizó la caracterización del material mediante FT-IR, XRD, SEM, distribución de pKa¿s y punto de carga cero (PCC) con la finalidad de elucidar el posible mecanismo de anclaje del lantano sobre la superficie del carbón activado y el mecanismo de adsorción de fluoruros en el carbón modificado. Se realizaron experimentos de adsorción en batch para estudiar el efecto de pH, presencia de aniones co-existentes, presencia de materia orgánica y la capacidad máxima de adsorción en solución acuosa. Los resultados muestran que el lantano tiene preferencia por unirse a los grupos carboxilos y fenólicos. La titulación potenciométrica muestra que el carbón modificado (CAG-La) tiene una carga positiva a pH menores a 8. La capacidad de adsorción del CAG-La aumenta 5 veces con respecto al CAG sin modificar a una concentración inicial de F- de 20 mg/L. La presencia de aniones co-existentes no tiene ningún efecto en la capacidad de adsorción del fluoruro a concentraciones menores de 30 mg/L. Los experimentos de adsorción mostraron una alta afinidad del F- por el material adsorbente (CAG-La)."

"Fluoride is beneficial to humans health at levels of 0.7 mg L-1, but is considered dangerous when ingested at higher concentrations to 1.5 mg L-1, which is the limit recommended by the World Health Organization (WHO). The consumption of water with high fluoride levels for prolonged periods of time represents a health risk. The water contamination by fluoride is a problem that is present worldwide. In Mexico, the water fluoride concentration in the states of Aguascalientes, Durango, Guanajuato, Jalisco, Zacatecas and San Luis Potosi is above the maximum limit established by the NOM -127- SSA1- 1994. The literature reports the removal of fluoride by using lanthanum oxide, and modified activated carbon with aluminum, manganese or zirconium oxides. Some authors have reported that lanthanum oxides have a high adsorption capacity for fluorides, however, no reports have been found about the use of anchored lanthanum oxides on activated carbon for application in water treatment. The objective of this research was to evaluate the feasibility of activated carbon (GAC) modified with lanthanum oxides for defluoridation of aqueous solutions. Materials characterization was performed by FT-IR, XRD, SEM, pKa's distribution, and point of zero charge (PZC) in order to elucidate the possible mechanism of the lanthanum anchorage on the surface of activated carbon and the fluoride adsorption mechanism on the modified carbon. Adsorption experiments were conducted in batch and the effects of pH, presence of co-existing anions and organic matter were studied. The results showed that lanthanum prefers binding to the carboxyl and phenolic groups. Potentiometric titrations revealed that the modified carbon (GAC-La) has a positive charge at pH lower than 8. The adsorption capacity of the modified GAC increased five times in comparison to unmodified GAC, at an initial concentration of F- of 20 mg L-1. The presence of co-existing anions has not effect on the adsorption capacity of fluoride at concentrations below of 30 mg L-1. Adsorption experiments indicated high affinity of F- by the modified adsorbent material (GAG-La)."