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Filtralite® HMR

 Elimina Metales Pesados con Eficiencia y bajo OPEX

Filtralite® HMR

# 0 ¿Cuál es la aplicación de FILTRALITE Heavy Metal Removal 0,5-2?

Eliminación de metales y metales pesados del agua, vía filtración. Aplicable como afino en el tratamiento de aguas de minería, aguas residuales, aguas industriales y agua potable. Funciona en filtros presurizados y también en filtros abiertos.

Estos son los cationes y aniones metálicos con los que muestra una altísima capacidad de eliminación: Níquel, Cadmio, Zinc, Cobre, Plomo, Hierro, Manganeso, Antimonio, entre otros elementos de transición.

# 1 Contexto del problema y limitaciones de materiales que trabajan adsorbiendo metales pesados

Los metales pesados pueden tener origen natural (geológico) y antrópico, descargas desde industrias, minas y domicilios. Son tóxicos y/o cancerígenos y pueden causar daños severos en los ecosistemas acuáticos. Asimismo, permanecen en el ciclo del agua por largos periodos de tiempo. Por ello, tanto las normativas de vertidos cómo las de agua potable, fijan unos estándares de concentración muy bajos para todos ellos.

El proceso de adsorción se usa de forma generalizada y desde hace mucho tiempo, para la eliminación de metales pesados ​​de las aguas residuales y el agua potable. Especialmente cuando las concentraciones de metales están en rangos por debajo de 1 mg/l. Concentraciones mayores suponen rápidas saturaciones. El enfoque de adsorción es razonablemente bueno en términos de coste por m3. Además, se trata de una solución con enfoque medioambiental óptimo, ya que no se genera un agua de rechazo cargada de metales cómo para la ósmosis inversa (OI) o las resinas catiónicas/aniónicas.

Existe una amplia gama de adsorbentes y bio-adsorbentes comerciales, sin embargo, en términos generales presentan 3 limitaciones frente a Filtralite® HMR (sus siglas vienen de Heavy Metal Revomal):

  1. Son muy específicos, solo funcionan bien para pocos cationes por lo que se reduce la capacidad de adsorción en aguas con diferentes metales, léase GAC.
  2. La isoterma es reducida y se agotan rápidamente.
  3. Su resistencia mecánica suele ser regular y los contralavados desgastan el material en poco tiempo.

#2 Descripción del Producto

Filtralite® HMR 0,5-2 es un medio filtrante de alta calidad, fabricado mediante el tratamiento térmico de minerales arcillosos seleccionados. El producto final es Filtralite® HMR 0,5-2, una arcilla “activada”, con un área de superficial extremadamente grande (> 37 m2/g). La activación del material y su enorme SSA permiten una gran capacidad de adsorción principalmente de cationes metálicos y en menor grado aniones. El medio filtrante está formado por aluminio silicatos y trazas de metales (óxidos ferrosos), procedentes de una selección de arcillas altamente tecnificada. La estructura se encuentra enriquecida con cationes que permiten que se produzcan fenómenos de intercambio iónico. Filtralite® HMR se produce en la planta que Saint-Gobain tiene en Dinamarca para producción de LWA, bajo un cuidado proceso industrial para garantizar la estabilidad y la reproducibilidad del producto.

A nivel de propiedades mecánicas, Filtralite® HMR está constituido por fuertes granos que permiten además de la adsorción, una notable filtración de materia particulada. Esta combinación de capacidad adsorción y resistencia mecánica es clave para lograr un material filtrante que puede ser contralavado con cierta frecuencia.

En el marco del proceso de fabricación y tras el proceso de activación térmica, los granos de Filtralite® HMR se trituran y tamizan a un tamaño específico adecuado, entre los 0,5 y 2 mm, con el objeto de tener la curva granulométrica perfecta para la filtración de agua y gases. Entre otras propiedades interesantes además de la gran retención de metales, Filtralite® HMR también es un excelente buffer de pH. En contacto con el agua, el material asegurará un pH de salida en la franja de valores neutros, lo que favorece además de la adsorción, ciertos procesos de precipitación de cationes y mejora la eficiencia del material en su conjunto.

En pocas palabras, Filtralite® HMR ofrece una gran área para la adsorción fisicoquímica, opera bajo mecanismo de intercambio iónico y es un buffer de pH, todo en un solo material.

# 3 Rendimiento de Eliminación de Metales Pesados

Diversos estudios de laboratorio, pruebas a escala industrial y aplicaciones en casos reales, han permitido una muy buena caracterización del producto y de su rendimiento.

En la siguiente gráfica se muestra una prueba certificada de rendimientos de eliminación porcentual versus diferentes tiempos de retención hidráulica de 6 cationes (Cobre, Cadmio, Manganeso, Níquel, Zinc, Hierro) con concentración cada uno de ellos de 500 ppb/l. La prueba se realizó con agua condiciones dureza y conductividad de agua potable y Ph de 7,5. Se aprecian tiempos de retención hidráulica, realmente reducidos. A partir del cuarto minuto se obtiene un rendimiento cercano al 100% máximo para todos ellos, a excepción del hierro (minuto 12) y el manganeso.

“Filtralite® HMR tiene una cinética de adsorción muy alta. Para concentraciones medias de cationes y aniones (<1 mg/l) y en condiciones estándar de agua, aproximadamente un 90 % de la adsorción tiene lugar en los primeros 10 minutos de TRH”

# 4 Rendimiento Comparado con Carbón Activado Especifico para Metales Pesados

La universidad noruega de Ciencia y Tecnología de Trondheim realizó en 2020 un estudio comparativo de Filtralite® HMR y GAC granular de alto rendimiento para metales pesados, con el objetivo de probar la adsorción de cuatro cationes típicos en el agua de escorrentía urbana. El propósito del test era validar Filtralite® HMR en las Guide Lines de diseño de Noruega para tratamiento de aguas de escorrentía. El test consistió en añadir 1 ppm/l de cada catión en un agua neutra y con un tiempo de contacto en lecho fijo de 20 minutos. Los resultados muestran el tiempo operativo en días que Filtralite® HMR y GAC trabajan con un rendimiento de eliminación por encima del 70 %.

Se observa que lo rendimientos de remoción para Cobre y Plomo son similares en ambos materiales para está matriz de contaminantes, ya que para el GAC son los cationes preferentes. Las diferencias se disparan -sin embargo- para el Níquel y el Zinc, cationes preferentes de Filtralite® HMR. El GAC apenas trabaja 20 días con eficiencias de remoción por encima del 70%, mientras que Filtralite® HMR mantiene su rendimiento más de 140 días para estos dos metales. Es decir, una capacidad 7 veces superior al GAC.

“La isoterma de Filtralite® HMR es de 38,3 g/kg frente a los 17,93 g/kg del GAC de metales. Es más, del doble de tiempo de vida útil para la misma matriz de contaminantes. El conjunto de metales que HMR puede tratar con efectividad es mucho más amplio que el de otros materiales. Este rendimiento hace que los costes operacionales por m3 tratado se reduzcan, cómo poco, a la mitad

# 5 Aplicaciones

Las aplicaciones más habituales de Filtralite® HMR 0,5-2 son la eliminación de metales disueltos del agua de escorrentía de áreas transitadas, agua de drenaje de túneles de la minería, agricultura, efluentes de la industria y agua potable.

# 6 Consideraciones sobre las condiciones operativas

  • Para aguas con matrices complejas, y con el objetivo de evitar sobredimensionar en exceso, es recomendable hacer un pilotaje en laboratorio para determinar tiempos de contacto, duración de la vida útil.
  • Al final de la vida útil, el material se gestiona como residuo convencional con un gestor de residuos autorizado.

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