Adsorción en columna de Cd(II) y Cu(II) en mezclas bentonita-arena compactadas para ser usadas como barreras aislantes de residuos sólidos urbanos.

Abstract

Uno de los principales problemas de los centros urbanos, a nivel mundial, es el confinamiento y manejo de sus residuos sólidos. En este sentido, la disposición final en rellenos sanitarios es una de las prácticas más seguras. Debido a su naturaleza hidrofílica y su comportamiento coloidal en medios acuosos, el uso de arcillas como revestimiento para aislar y retener sustancias contaminantes en los rellenos sanitarios constituye una conveniente alternativa para prevenir el ingreso de tales sustancias al ambiente. El objetivo del presente estudio fue evaluar la capacidad de retención de metales pesados frecuentemente encontrados en lixiviados de residuos sólidos urbanos (RSU), por parte de una bentonita regional cuyas propiedades hidráulicas son adecuadas para su utilización como barreras aislantes de RSU. La máxima capacidad de inmovilización de metales pesados como Cu(II) y Cd(II) que posee esta arcilla fue evaluada a partir de ensayos de adsorción en batch. Por otro lado, mediante ensayos de adsorción dinámicos en columna se evaluó el efecto de soluciones metálicas sobre la conductividad hidráulica, y las características de la adsorción de mezclas arcilla-arena compactadas en condiciones similares al real funcionamiento de una barrera aislante de RSU. Los resultados de adsorción en batch indican una alta capacidad de adsorción de Cu(II) y una capacidad de remoción de Cd(II) intermedia por parte de la bentonita estudiada en comparación con bentonitas de otras partes del mundo. El comportamiento hidráulico de las mezclas bentonita CATAE (9%)-arena no se vio afectado por las soluciones con las que se permearon y presentaron un valor final que cumple con los requisitos estipulados por la legislación internacional. En el período analizado, se obtuvo un número muy bajo de volúmenes de poros en todas las columnas, debido a la baja velocidad del flujo. Por este motivo, se desarmaron las columnas y se analizó la presencia de metales a distintas profundidades, dando como resultado que el Cu(II) no logró atravesar el relleno y el Cd(II) logró atravesarlo en muy poca cantidad, por lo tanto, estas columnas, podrían contribuir exitosamente al retardo de la distribución de Cu(II) y Cd(II) en el ambiente mediante el uso de barreras aislantes construidas con estas arcillas. A partir de los resultados obtenidos se observó que los materiales estudiados presentan propiedades mineralógicas y fisicoquímicas que le confieren una satisfactoria capacidad de adsorción para la retención de metales pesados presentes en lixiviados de RSU.

One of the main problems of urban centers, worldwide, is the confinement and management of their solid waste. In this sense, final disposal in landfills is one of the safest practices. Due to its hydrophilic nature and colloidal behavior in aqueous media, the use of clays to isolate contaminating substances in landfills constitutes a convenient alternative to prevent the entry of pollutants into the environment. The objective of the present study was to evaluate the retention capacity of heavy metals frequently found in leachates of urban solid waste (USW) by a regional bentonite whose hydraulic properties are suitable for to be used as USW isolating barriers. Bentonite Cu(II) and Cd(II) maximum adsorption capacity was evaluated from batch and column adsorption tests. Dynamic column adsorption tests allowed evaluating the effect of metallic solutions on the hydraulic conductivity and the characteristics of the adsorption of compacted clay-sand mixtures under similar conditions to the real operation of an USW isolating barrier. The batch adsorption results indicate a high Cu(II) adsorption capacity and an intermediate Cd(II) removal capacity by the bentonite studied in comparison with bentonites from other parts of the world. The hydraulic behavior of the CATAE bentonite (9%)-sand mixtures was not affected by the permeating solutions and presented a final value that meets the requirements stipulated by international legislation. In the analyzed period, a very low number of pore volumes was obtained in all columns, due to the low flow velocity. For this reason, the columns were disassembled and the presence of metals at different depths was analyzed. A very small amount of Cu(II) was found only in the upper region of the columns, meanwhile Cd(II) was found in different depths of the column but also in a very small quantity. These results indicate that the columns could successfully contribute to the delay of the distribution of Cu(II) and Cd(II) in the environment through the use of isolating barriers built with this bentonite