El arsénico ha sido durante mucho tiempo una preocupación en el agua potable, desde 1974, cuando fue uno de los primeros contaminantes regulados por la Ley de Agua Potable Segura (SDWA), con un nivel máximo de contaminante (MCL) de 50 µg/L (partes por mil millones). En 1996, una enmienda a la SDWA requirió que la EPA reevaluara los riesgos para la salud asociados con el arsénico en el agua potable y determinara si se debía reducir el MCL. En 2001, la EPA adoptó un nuevo estándar más bajo de 10 µg/L para proporcionar una mayor protección de la salud.

Reducir el arsénico en el agua potable es posible, pero es esencial comprender la química del agua para aplicar adecuadamente el tratamiento y reducir los niveles por debajo del límite reglamentario de 10 partes por mil millones. Primero, es importante comprender las diferentes formas de arsénico. Hay dos categorías principales: arsénico orgánico e inorgánico. El arsénico orgánico se encuentra normalmente en alimentos, como los mariscos, y se considera menos dañino que el arsénico inorgánico, que es el que encontramos en el agua potable.

El arsénico inorgánico existe en dos estados de oxidación: arsénico III (arsenito) y arsénico V (arsenato). Saber qué forma está presente es fundamental, ya que el arseniato se elimina mucho más fácilmente que el arsenito. En los casos en los que se desconoce el tipo de arsénico, es una práctica común incluir un paso de oxidación para convertir el arsenito (As III) en arseniato (As V), lo que permite un tratamiento más eficaz. Los agentes oxidantes comunes incluyen cloro, peróxido de hidrógeno u ozono. Estos se agregan antes del tratamiento primario de arsénico para mejorar la eficiencia de eliminación.

Si no se incluye un paso de oxidación, es importante determinar tanto la forma como la concentración de arsénico. La mejor manera de hacerlo es mediante pruebas de laboratorio. Durante el muestreo, primero se filtra el agua en el campo para eliminar el arseniato, dejando solo arsenito en la muestra. También se recolecta una segunda muestra sin filtrar para medir el arsénico total. Luego, estas muestras se analizan utilizando métodos aprobados por la EPA y se calculan los niveles de cada forma. Si bien existen kits de pruebas de campo para detectar arsénico, debido a los riesgos para la salud que implican, se recomienda encarecidamente la confirmación en el laboratorio.

Además de identificar los tipos de arsénico, se debe realizar un análisis integral del agua para identificar otros contaminantes y comprender la química general del agua. Esta información es vital para seleccionar el método de tratamiento más adecuado y evitar una aplicación incorrecta.

Una vez completado el análisis, se puede seleccionar el método de tratamiento adecuado, considerando factores como la química del agua, el espacio disponible para el equipo y el presupuesto. Hay tres opciones principales para el tratamiento residencial de arsénico:

1. Medios adsortivos

La

alúmina activada se usa ampliamente y es rentable para muchas aplicaciones residenciales. Funciona mejor con arseniato (As V), por lo que normalmente se requiere oxidación. Los factores que afectan su desempeño incluyen:

• Sensibilidad al pH: Funciona mejor entre pH 5,5 y 6,0. La eficiencia cae bruscamente por encima del pH 7.
• Iones en competencia: El sulfato, el fluoruro, el fosfato y la sílice pueden reducir la vida útil del medio.
• Tasas de flujo: Requiere tasas de flujo más lentas, con un tiempo de contacto con el lecho vacío (EBCT) de 5 a 8 minutos, lo que potencialmente resulta en tamaños de sistema más grandes.

Los

medios a base de óxido de titanio pueden eliminar tanto el arsenito como el arseniato sin oxidación. Funciona eficazmente en un rango de pH más amplio (6,5 a 8,5) y requiere una EBCT más corta (1 a 3 minutos), lo que permite sistemas más pequeños y más rápidos. Sin embargo, es más caro por volumen, tiene menor capacidad y también se ve afectado por iones competidores como sílice, fosfato y sulfato.

Medios de óxido de hierro es otra opción eficaz. Tiene una alta afinidad por el arsénico, especialmente el arseniato, y funciona en un amplio rango de pH (5,5 a 9). Todavía se recomienda la oxidación para obtener el mejor rendimiento. Si bien suele ser de un solo uso, ofrece mayor capacidad y menor costo que los medios a base de titanio.

2. Intercambio iónico

El intercambio iónico utiliza una resina aniónica para intercambiar iones de cloruro por arsénico. Es eficaz para el arseniato pero no para el arsenito, por lo que la oxidación vuelve a ser necesaria. También puede eliminar cocontaminantes como sulfatos, nitratos y uranio, que pueden competir con el arsénico por los sitios de intercambio de resina. Las consideraciones clave incluyen:

• Iones competitivos: Los niveles altos de sulfato, por ejemplo, pueden saturar la resina e incluso liberar el arsénico previamente capturado.
• Sensibilidad al pH: Funciona mejor entre pH 6,5 y 8,5. Un pH alto (>8,5) puede provocar un olor a pescado debido al tipo de resina, mientras que un pH bajo puede bajar aún más después de la regeneración, lo que podría requerir una corrección del pH para evitar la corrosión del agua.
• Rentable: Ofrece una solución a más largo plazo, lo que a menudo la hace más económica con el tiempo.

3. Intercambio iónico híbrido

Algunos medios de intercambio iónico están formulados específicamente para ser selectivos con el arsénico a fin de reducir las interferencias con algunos iones competidores, específicamente el sulfato.  Las perlas de intercambio iónico están impregnadas con un óxido de hierro, por lo que el arsénico ingresa a la fase de gel de la resina como cualquier otro intercambio iónico, pero una vez dentro se expone a los óxidos de hierro que El arsénico precipita inmediatamente sobre el hierro, donde queda atrapado en su interior. 

• Medios no regenerables: Este medio no se regenera, por lo que es muy sencillo configurarlo con flujo descendente.
• Altamente selectivo: Hay una interferencia reducida de iones competidores como el sulfato, por lo que no puede ocurrir vertido de arsénico.
• Tiempo de contacto con lecho vacío: El tiempo de contacto necesario es muy bajo, por lo que los flujos pueden ser más rápidos y los sistemas más pequeños. 
• Rentable: El costo es menor que el de las soluciones basadas en titanio y ofrece algunas capacidades significativas.

Tecnología de membrana

La ósmosis inversa es otra tecnología utilizada para tratar el arsénico.  La ósmosis inversa es buena para eliminar el arsénico V, pero no el arsénico III, por lo que se requiere oxidación para eliminarlo por completo.  La ósmosis inversa es mejor para el punto de uso, no necesariamente para el punto de entrada, aunque toda la casa es un Esta opción puede ser costosa y requerir una cantidad significativa de mantenimiento y tratamiento posterior.

Conclusión

Existen varias opciones efectivas para la eliminación de arsénico, pero la clave del éxito es un análisis integral del agua. Asegúrese de realizar una prueba de especiación de arsénico si planea omitir el paso de oxidación. Con los datos correctos, puede seleccionar un tratamiento que se ajuste tanto a la química del agua como a las necesidades específicas del propietario, ya sea en términos de espacio, presupuesto o mantenimiento.

Acerca del autor

Marianne R. Metzger ha pasado la mayor parte de su carrera trabajando en laboratorios en diversos puestos, desde representante de soporte técnico hasta vicepresidente de ventas. Actualmente dirige la División de Servicios de Laboratorio de ResinTech Inc. Metzger ha presentado en varias conferencias nacionales y regionales sobre calidad del agua sobre temas de análisis del agua y ha contribuido con varios artículos para publicaciones comerciales pertinentes dentro de la industria del tratamiento del agua. Además de su trabajo en ResinTech, también se desempeña como directora ejecutiva de la Eastern Water Quality Association, donde ayuda a la junta directiva a desarrollar membresía a través de la educación.