Zeolita natural para la reducción de la dureza del agua

Revista Cubana de Ciencia Agrícola, Tomo 40, No. 2, 2006.
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Zeolita natural para la reducción de la dureza del agua.
Nota técnica
Odilia Gutiérrez, Idania Scull y A. Oramas
Instituto de Ciencia Animal, Apartado Postal 24, San José de las Lajas, La Habana.
Correo electrónico: ogutirrez@ica.co.cu
Para minimizar la dureza del agua en los laboratorios del Instituto de Ciencia Animal, se diseñó una “trampa”
de zeolita natural cubana empacada en forma de columna, la cual se colocó a la entrada del destilador. El grado
de incrustación disminuyó notablemente, lo que permitió la limpieza de los destiladores cada 21 d en vez
de hacerlo semanalmente. La dureza del agua disminuyó (P < 0.001) con valores que variaron desde 328.4
a 42.4 mg/L, conjuntamente con la eliminación parcial de los iones calcio y magnesio. No hubo cambios
notables en los valores del pH. Los resultados demuestran que es posible purificar y mejorar la calidad de
las aguas duras para el análisis químico mediante la utilización de las zeolitas naturales.
Palabras clave: zeolitas naturales, dureza del agua.
La utilización de las zeolitas en la nutrición
y salud animal, en la industria, la química, así
como en eventos biológicos y agroecológicos,
es cada vez mayor. Esto hace que la aplicación
de este mineral se diversifique y abarque las
diferentes ramas relacionadas con la producción y la calidad de vida de grandes masas
poblacionales (Bartho et al. 1995). Entre las
principales propiedades de la zeolita se encuentra la capacidad de intercambio catiónico
(Gutiérrez et al. 2001), la cual permite liberar o
ceder a los diferentes medios acuosos aquellos iones o moléculas simples capaces de
adsorberse en los principales sitios de intercambio cationico.
Un laboratorio de análisis químico de capacidad normal requiere más de 50 L semanales
de agua destilada o desionizada, pura y de calidad. Los destiladores de vidrio con resistencia metálica interior se utilizan comúnmente
con este propósito. Sin embargo, el alto contenido de iones metálicos de las aguas naturales (aguas duras) provoca que, constantemente, en las resistencias se depositen e incrusten
las sales minerales. Esto dificulta el funcionamiento del equipo y, a su vez, produce grandes
pérdidas de energía y de reactivos . Para atenuar estos inconvenientes, se han utilizado
resinas inter-cambiadoras, capaces de minimi-
zar la dureza del agua y propiciar su destilación .
De acuerdo con lo anterior, el objetivo de
este estudio fue utilizar una zeolita natural cubana como resina de intercambio iónico, en el
proceso de eliminación de la dureza de las aguas
naturales, antes de su destilación.
Se utilizó la zeolita natural, procedente del
yacimiento “Tasajeras”, con una composición
de 53 % de heulandita-clinoptilolita y 17 % de
mordenita y con tamaño de partícula de 1-3 mm.
Se prepararon tres columnas de vidrio, de
1 cm de diámetro interno y 40 cm de longitud,
provistas de una llave de seguridad en el extremo inferior, de modo que se regule la salida
de agua a una velocidad de 30 a 50 mL/min. Se
empacaron con 90 g de la zeolita previamente
referida, la que sirvió como resina de intercambio.
En un diseño de clasificación simple se tomaron cinco muestras (triplicado) del agua
durante una semana y en días alternos, con el
propósito de determinar la dureza, antes y después del paso por la columna de intercambio.
Se utilizó para ello la técnica tradicional del
EDTA, la cual se aplica en el control de aguas
residuales (AOAC 1995). Se midió el pH y la
dureza y conductividad. En los casos necesa-
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rios, se aplicó la dócima de Duncan (1955) para
la diferencia entre las medias.
Una vez comprobada la efectividad del método, se colocó una columna de cloruro de
polivinilo, empacada con 500 g de zeolita, a la
entrada del agua de un destilador de 10 L de
capacidad, para eliminar los principales
macroiones responsables de la dureza del agua.
Se controló el tiempo de vida útil de la columna
sin regenerar y la cantidad de agua destilada
obtenida.
La tabla 1 muestra la evolución del pH, la
dureza y la conductividad de las aguas naturales y de las tratadas con zeolita. El pH se mantuvo constante a pesar del tratamiento, mientras que la dureza y la conductividad disminuyeron significativamente (P < 0.01).
Los resultados del paso del agua a través
de la columna de zeolita evidenciaron una no-
table disminución de la concentración de los
iones calcio y magnesio en el agua purificada.
Esto resultó un buen indicador de la efectividad del método, pues estos elementos son los
más implicados en la dureza de las aguas naturales.
El tratamiento evitó la formación de precipitaciones en la resistencia de los destiladores.
Esto alargó el tiempo de vida útil del destilador, sin necesidad de la limpieza semanal y un
consecuente ahorro de reactivos. Los resultados demuestran que es posible purificar y mejorar la calidad de las aguas duras para su análisis químico, mediante la utilización de zeolitas
naturales. Resultados similares señala
Sonnenholtner (2004) al utilizar una zeolita
natural para remover el nitrógeno amoniacal
en aguas de alta salinidad
Tabla 1 Características físico-químicas del agua natural y tratada con zeolita
Indicador
pH
Dureza, mg/L
Conductividad, S/cm
** P < 0.01
Agua tratada
7.13
41.92
0.612
Agua sin tratar
7.13
303.8
14.68
EE ±
0.05
8.42**
0.78**
Referencias
AOAC 1995. Offiical Methods of Analysis Chem.
Washington, D.C.
Bartho, P., Seidel, H. & Kovac, G. 1995. Use of
clinoptilolite richutufo from Slovakia in animal
production . A review. Natural Zeolites . Eds.
Ming y F.A. Mumpton. p. 467. Wastvien Press.
Boulder. Colorado
Duncan, D.B. 1955. Multiple range and multiple F
test. Biometrics 11:1
Gutiérrez, O., Castro, L. & Oramas, A. 2001. Zeolitas
naturales. Su interacción con compuestos
nitrogenados y fluidos gastrointestinales. IV
Congreso Internacional de la Química. La Habana, Cuba. p. 52
Sonnenholtner, S. 2004. Ensayo de absorción de
amonio disuelto en agua por un mineral zeolita a
diferentes salinidades Boletín Informativo.
CENAIM - INFORMA. No 107. Ecuador. p.1
Recibido: 29 de noviembre de 2004.