Proyectos
Intensificación mediante el uso de microondas del proceso de síntesis de zeolitas y aluminosilicatos amorfos a partir de residuos mineros microparticulados producidos en la sabana de Bogotá
Resumen
La conversión de los residuos sólidos microparticulados, producidos por la industria minera de agregados para la construcción, en zeolitas y aluminosilicatos amorfos es una alternativa viable para la aplicación de estos materiales que debido a su disposición final a cielo abierto son la fuente de problemas ambientales relacionados con la contaminación con material microparticulado de corrientes de agua y de aire. La viabilidad técnica de la conversión se sustenta en el contenido alto de óxido de silicio convertible a silicatos que presentan estos materiales, lo que los hace un precursor libre de costo para los procesos de zeolitización y de precipitación de aluminosilicatos amorfos. La viabilidad económica del proceso debe considerar además del valor agregado alto que tienen las zeolitas y los sólidos amorfos, la eficiencia energética del proceso establecida en función de los tiempos de reacción requeridos para conversiones de interés o la obtención de un material particular. En una tesis de maestría efectuada en el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Nacional sede Bogotá se desarrollaron procesos conducentes a la obtención de materiales zeolíticos tipo X, A, P, sodalita, analcima y cancrinita. Los procesos desarrollados están en general integrados por las etapas de hidrólisis alcalina del material residual produciendo silicatos solubles (silicato de sodio) y de copolimerización del silicato con aluminatos para producir zeolitas (zeolitización) y aluminosilicatos amorfos. En el desarrollo de estas investigaciones se empleó calentamiento convencional para la promoción de las reacciones de las dos etapas, encontrándose un consumo intensivo de energía debido a los tiempos prolongados de reacción. Este consumo intensivo le resta factibilidad al proceso basado en calentamiento convencional. El objetivo de esta propuesta es el de intensificar el proceso de conversión del sólido minero en zeolitas y aluminosilicatos amorfos desarrollado previamente empleando microondas como medio no convencional de promoción de las reacciones que integran las dos etapas del proceso: hidrólisis y condensación. El uso de microondas en el proceso pretende inducir tanto la aceleración apreciable de las reacciones químicas como el calentamiento homogéneo de los medios de reacción (ausencia de gradientes de temperatura en los medios de reacción), llevando por lo tanto a una reducción apreciable de los tiempos de reacción y a la obtención de materiales uniformes. La investigación de la hidrólisis hidrotérmica del sólido residual, promovida con microondas, abarcará la evaluación de las variables tiempo y temperatura de reacción; la relación másica hidróxido de sodio a residuo sólido será la misma para todos los ensayos y la conversión del material particulado hacia silicato de sodio será la variable respuesta. La condensación del silicato en zeolitas y aluminosilicatos amorfos, empleando microondas, abarcará el estudio de las variables relación másica donor de silicatos a donor de aluminatos, relación másica donor de silicatos a donor de agente mineralizante y tiempo de reacción; la variable respuesta será el tipo de material obtenido: zeolitas o amorfos. Los materiales zeolíticos y los precipitados amorfos producidos serán caracterizados mediante difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM), análisis termogravimétrico (ATG), espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) y fluorescencia de rayos X (XRF). En las aplicaciones para las zeolitas producidas se evaluará la capacidad de remoción de plomo y de mercurio de muestras sintéticas de aguas contaminadas con estos metales. La capacidad de adsorción de asfaltenos será la aplicación evaluada para los aluminosilicatos amorfos. Finalmente este proyecto también abarcará una validación del proceso de conversión, basado en microondas, empleando cenizas volantes como fuente de silicatos
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:Convocatoria externa
Modalidad:Convocatoria externa
Responsable