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Zeolita – Un Material Superior para la Purificación del Agua

Por Dennis Abraham Thazhamon

La tecnología evoluciona y cambia constantemente para satisfacer las necesidades de la humanidad, y una de esas necesidades es el agua limpia. La industria del tratamiento de agua siempre está investigando, probando y desarrollando métodos nuevos y mejorados con los que tratar las aguas residuales y el agua potable que son a la vez eficientes y respetuosos con el medio ambiente. Los medios de filtración de agua de zeolita pueden ser una solución de tratamiento natural y sostenible para el tratamiento de agua potable, aguas grises y aguas residuales.
Algunas zeolitas poseen propiedades físicas y químicas excepcionales y particulares. Estas características los hacen muy útiles en una variedad de aplicaciones que incluyen agronomía, ecología, ciertas manufacturas, procesos industriales, medicina y cosmética. Recientemente, se ha estudiado ampliamente una aplicación más específica de un material de zeolita natural, la clinoptilolita, en el tratamiento del agua y la medicina humana. Debido a una serie de efectos positivos en la salud, incluidas las propiedades de desintoxicación, el uso de productos a base de clinoptilolita in vivo ha aumentado enormemente. Sin embargo, se han planteado preocupaciones sobre la seguridad de los materiales de clinoptilolita para aplicaciones in vivo.
Durante cientos de años, los seres humanos han utilizado los recursos proporcionados por la naturaleza para mejorar la calidad de vida. A veces los usamos de la forma en que están disponibles en el medio ambiente y otras veces encontramos formas nuevas e innovadoras de implementarlos. Por ejemplo, la arena y el carbón vegetal son ejemplos típicos de esto. Los utilizamos en el tratamiento del agua como medio filtrante. La arena logra esto en la naturaleza, reduciendo las combinaciones de partículas. El carbón vegetal se ha considerado principalmente un portador de energía térmica hasta los últimos años. Ahora se utiliza en numerosos productos, desde el cuidado de la piel hasta los suplementos vitamínicos. También se ha demostrado que es un medio de filtrado eficaz para el agua contaminada con ciertas toxinas y otros contaminantes. Centrémonos ahora en el mineral zeolita.

¿Qué es la zeolita?
Cuando la roca volcánica o la ceniza reaccionan con aguas alcalinas, pueden formar zeolita. La palabra zeolita se ha utilizado para describir diferentes tipos de zeolitas, tobas y arcillas. En el tratamiento del agua, el más común son los aluminosilicatos de la familia de las clinoptilolitas, compuestos por concentraciones variables de sílice de aluminio, oxígeno y otros elementos como calcio (Ca), potasio (K) y sodio (Na). Su estructura y composición pueden hacerlos microporosos y muy inclinados a las capacidades de intercambio catiónico. El grado de tales propiedades de intercambio varía de un tipo a otro y son notablemente más débiles en las zeolitas naturales debido a las posibles impurezas. Sin embargo, las zeolitas se pueden producir fácilmente de forma sintética con una solución calentada de alúmina, sílice e hidróxido de sodio. Los conjuntos minerales de los casos de zeolita más comunes en la naturaleza son tobas que contienen clinoptilolita y mordenita, en las que el contenido de clinoptilolita y mordenita de zeolita es alto (80 por ciento o más).
Una ventaja única de la clinoptilolita son sus propiedades físicas, químicas, de adsorción, ionización, reducción y catalíticas. La clinoptilolita puede adsorber amoniaco, nitrato, nitrógeno, sulfuro de hidrógeno, metales pesados, carbono-oxígeno, derivados del petróleo, etc. También puede adsorber y/o separar lo siguiente con efecto catalítico: potasio (K), hierro (Fe), manganeso (Mn), estroncio (Sr), plomo (Pb), cobre (Cu), plata (Ag), mercurio (Hg), etc. La principal ventaja de la tecnología de zeolita es su adsorción físico-química, intercambio iónico y propiedades catalíticas. que puede ser como sigue:
• Estructura de poros uniforme y gran volumen de poros
• Diámetro de poro 0.1-1.0 nanómetros (nm)
• Filtra las partículas de más de un micrón
• Gran área específica
• Reduce los compuestos de metales pesados, amonio e hidrógeno a través de sus capacidades de adsorción únicas.
• Adsorbe productos químicos y derivados del petróleo
En base a sus propiedades fisicoquímicas, de adsorción y de intercambio iónico únicas, las zeolitas se encuentran entre los intercambiadores de cationes inorgánicos más importantes y se utilizan en aplicaciones industriales para el tratamiento de aguas y aguas residuales, catálisis, desechos nucleares, agricultura, aditivos para piensos y aplicaciones bioquímicas. La variedad de aplicaciones de la zeolita es de hecho una consecuencia de su estructura porosa: los poros forman canales y cavidades cargados negativamente, que están ocupados con iones alcalinos y alcalinotérreos cargados positivamente monovalentes (es decir, Na+, K+) y divalentes (es decir, Ca2+), grupos OH o moléculas de H2O que pueden ser fácilmente intercambiadas por otras moléculas y cationes del entorno. Es lógico entonces que la relación final Si/Al en una zeolita determine la capacidad de intercambio iónico y la atracción de cationes que llegan a residir dentro de los poros y canales.

¿Qué hace que los medios de tratamiento de agua de zeolita sean buenos medios de filtrado?
Cuando se trata de filtros, cuantos más poros haya en el medio de tratamiento, más eficiente será el rendimiento de la filtración. Las zeolitas, y en particular los medios de clinoptilolita, tienen muchos poros; por lo tanto, no solo capturan partículas entre granos, sino que también pueden adsorberlas en la superficie del medio para capturarlas. Esto se hace en parte por la capacidad de los minerales de zeolita para el intercambio catiónico, por lo que toma iones positivos del agua (es decir, metales disueltos, sodio, amoníaco) y los reemplaza con algo más que ya estaba adherido a los sitios de intercambio iónico del medio. Debido a su alta densidad de poros, la zeolita tiene un área de superficie altamente efectiva, lo que significa que puede capturar altas concentraciones de contaminantes físicos antes de que se necesite un retrolavado. Los medios también pueden utilizar el proceso de adsorción para capturar y eliminar determinadas partículas. Este proceso es un efecto activo en el que las partículas se adhieren a la superficie del medio en lugar de quedar atrapadas pasivamente entre los granos.

Aplicaciones e industrias generales servidas
Tratamiento de aguas
• Eliminación de partículas de turbidez de tres a cinco micrones
• Eliminación de cationes de metales pesados, ciertos hidrocarburos y otros contaminantes
• Puede usarse como medio de reemplazo directo para el sistema de filtración de arena con una capacidad de carga de sedimentos de 2.8x

Tratamiento de aguas residuales/control de la contaminación
• Eliminación de amoniaco de aguas residuales en aguas residuales municipales/industriales
• Los medios de control de la contaminación pueden aumentar la actividad biológica, reducir los niveles de nutrientes, reducir el volumen de lodos y los olores; reducir los niveles de amoniaco y DBO en las columnas de intercambio iónico o el efluente del lecho; se puede retrolavar y regenerar, con amoníaco recuperado como fertilizante, lo que aumenta la capacidad y el ciclo de vida de la planta de alcantarillado.

Tratamiento de aguas radiactivas
• Enfriamiento nuclear y tratamiento de desechos de cesio y estroncio y remediación/descontaminación del sitio

Acuicultura/industria pesquera: tratamiento de agua en piscifactorías
• Control de amoniaco
• Medios de biofiltración

Agricultura
• Tratamiento de desechos animales/control de olores
• Clarificación y desinfección del agua
• Disminuye los niveles de amoníaco en estanques y tanques de agua.
• Recuperación de medios usados para fertilizantes del suelo

Horticultura (viveros de planta /invernaderos)
• Reducción de la turbidez
• Clarificador de agua/barrera de nitración física para el control de bacterias
• Recuperación/revegetación (los medios usados se pueden utilizar como tierra para macetas para plantas, etc.)

Los beneficios más importantes de los medios de zeolita se obtendrían en los sistemas de tratamiento de agua potable.

Afinidad por el amoníaco y los metales pesados.
El amoníaco y los metales pesados son motivo de gran preocupación en el tratamiento del agua potable. Ambos contaminantes son tóxicos para los seres humanos. La coagulación, floculación y sedimentación pueden no ser suficientes para llevarlos a niveles adecuados para el consumo humano. La zeolita (la forma de clinoptilolita en particular) simplemente tiene afinidad por esas moléculas y las adsorbe y retiene dentro de sus poros moleculares. Puede lograr esto incluso en presencia de otros iones competidores potenciales.

Suavizado de agua
Los minerales de dureza como el calcio y el magnesio pueden causar problemas en los sistemas de tuberías de distribución si están presentes en concentraciones suficientemente altas. Sin embargo, en cierto punto, sus concentraciones en el suministro de agua alcanzan un nivel de sobresaturación y comienzan a precipitarse de la solución. Esto puede causar la acumulación de sarro que se puede experimentar en los hogares, lo que puede causar un flujo restringido a las tuberías y los grifos. La zeolita también es capaz de intercambiar iones de calcio y magnesio en el agua, lo que significa que puede funcionar como suavizante si se regenera con una solución de salmuera de sodio/potasio.

Eliminación de hierro
Si alguna vez ha abierto un grifo y el agua que salió era color marrón, es posible que tenga un problema de hierro. Sin embargo, no se necesita una cantidad muy alta de agua para provocar un cambio de color; demasiado hierro puede causar riesgos para la salud de los seres humanos. Por lo tanto, también es necesaria la mitigación de los niveles de hierro en el agua potable. La zeolita de sodio también es capaz de reducir los niveles de hierro hasta cierto punto por medio de sus propiedades de adsorción e intercambio iónico.

Acerca del autor
Dennis Abraham Thazhamon, director general de Josab India Pvt Ltd para las regiones de India y el sudeste asiático, es un profesional de gestión y mercadeo altamente calificado con un enfoque principal en ingresar a nuevos mercados. Es un experto en agua que se enfoca en una vida sostenible para todos, ha sido honrado con el premio 51 Fabulous Global Water and Water Management Leaders. Abraham está trabajando actualmente para hacer una diferencia en la vida de las personas a través del tratamiento natural del agua para que puedan seguir disfrutando de una buena salud al beber agua natural tratada.

Acerca de la empresa
Josab India Pvt Ltd, una subsidiaria de propiedad total de Josab Water Solutions AB, Estocolmo, Suecia, ha estado proporcionando soluciones de agua potable segura en India desde su lanzamiento en 2012. La compañía produce y vende productos, soluciones y servicios para la purificación de agua ecológicamente racional. Gracias al material de filtro Aqualite, se pueden purificar grandes volúmenes de agua de una manera ecológicamente segura a un bajo costo, lo que conduce a la sostenibilidad a largo plazo. El enfoque principal de la empresa está en las áreas rurales, donde el acceso al agua potable es apenas mínimo. Desde su lanzamiento en India, la tecnología basada en Aqualite de Josab ha sido aprobada y aclamada por varias entidades públicas y privadas. Actualmente, Josab India está expandiendo sus territorios en términos de adquisición de mercado y diversificación donde el requisito de agua pura es fundamental.

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