Desarrollo de geopolímeros estables para aplicaciones de purificación de agua

Abstract

[ES] El ràpid creixement de la societat i de la indústria ha incrementat la demanda d'aigua, la quantitat d'aigua residual produïda, així com de subproductes industrials perillosos. S'entén com a residu perillós qualsevol residu que tinga en la seua composició elements tòxics i metalls pesants que provoquen o puguen provocar un perill per al medi ambient, la salut humana o animal, ja siga sol o en contacte amb altres residus o substàncies. Hui en dia, entre els residus industrials es troben cendres volants, escòries d'alt forn i Jarosita. El fet que les cendres volants i les escòries d'alt forn tinguen altes quantitats d'aluminosilicats en la seua estructura, les fa aptes per a ser estudiades en la producció de geopolímers, a fi de trobar una forma sostenible d'utilitzar-los. Els geopolímers són materials inorgànics obtinguts per mitjà d'una reacció de geopolimerització on es mescla una font sòlida d'aluminosilicat amb una solució activadora alcalina generant un material amb excel¿lents propietats, que pot ser utilitzat en moltes aplicacions diferents, com l'adsorció. Tenint en compte que les aigües residuals contenen gran quantitat de nitrogen i que l'amoni és un dels principals paràmetres que poden causar eutrofització, en este estudi, es sintetitzen sis geopolímers utilitzant Metakaolí (un material argilós) , cendres volants i escòria d'alt forn com a font sòlida d'aluminosilicats. Després de comprovar l'estabilitat física i química d¿aquests, es sotmeten a experiments d'adsorció a diferents condicions de pH, a fi d'analitzar la seua eficàcia en l'eliminació d'amoni. Per als geopolímers que han demostrat ser física i químicament estables, es realitza un altre estudi, on s'afegeix Jarosita com a matèria primera en la síntesi de geopolímers. Açò es du a terme a diferents composicions de cada reactiu i es comprova la seua estabilitat.

[EN] The rapid growth of society and industry has increased the demand of water, the amount of wastewater produced and the production of hazardous industrial by-products. Hazardous waste refers to any waste which has in its composition toxic elements and heavy metals that cause or may cause danger to the environment or to human or animal health, either alone or in contact with other waste or substances. Nowadays industrial hazardous waste includes fly ash, blast furnace slag and jarosite. The fact that fly Ash and blast furnace slag have high amounts of aluminosilicates in their structure makes them suitable for study in the production of geopolymers in order to find a sustainable way to use them. Geopolymers are inorganic materials obtained through a geopolymerization reaction in which a solid source of aluminosilicate is mixed with an alkaline activating solution, generating a material with excellent properties that can be used in many different applications e.g. adsorption. Since wastewater contains a large amount of nitrogen and ammonia is one of the main parameters that can cause eutrophication, in this study, six geopolymers are synthesized using metakaolin (a clay material), fly ash and blast furnace slag as a solid source of aluminosilicates. These materials are submited to several tests for checking their physical and chemical stability and then, they are subjected to batch adsorption experiments at different pH conditions in order to analyse their effectiveness in ammonium removal. For those geopolymers that have been shown to be physically and chemically stable, another study is carried out where Jarosite is added as a raw material in the synthesis of geopolymers. This is performed at different compositions for each reagent and is checked their physical stability with the aim to analyse their stability.