La industria que busca una opción de filtración de agua eficaz lleva tiempo recurriendo a la zeolita. En las últimas cinco décadas, los medios filtrantes granulares han mejorado gracias a granulometrías más finas que, combinadas con antracita en lechos multicapa, permiten alcanzar niveles de 12-15 µm con una mejor hidráulica y un mejor diseño del lecho. La zeolita ha permitido ir más allá.
Una zeolita de alta pureza puede alcanzar niveles de filtración inferiores a 5 µm.
Estructura y propiedades de la zeolita
Desde el punto de vista mineralógico existen unos 40 tipos de zeolitas naturales. Estos silicatos hidratados son bastante comunes en la naturaleza, y la clinoptilolita es la más frecuente. Su composición incluye:
- aluminio
- óxidos
- silicio.
La clinoptilolita procedente del oeste de Estados Unidos se caracteriza por:
- gran superficie específica
- alta porosidad
- estructura microcristalina
- resistencia a la abrasión.
La mayoría de los medios de zeolita están incluidos en las clasificaciones 21 CFR y 40 CFR estadounidenses, que los consideran seguros para la filtración de agua, y la zeolita para filtración de agua también cuenta con certificación según la norma NSF 61.
Rendimiento y ventajas de la zeolita
Ensayos de campo y laboratorio realizados en Estados Unidos han demostrado que la zeolita supera de forma constante a la antracita, la arena y otros medios similares, tanto en filtros por gravedad como en filtros a presión. Los lechos de zeolita suelen tener entre 1,7 y 1,9 veces la capacidad de carga de sólidos de otros lechos multicapa, con una mejor filtración.
Tras más de 100 ensayos de laboratorio y de campo en proyectos comerciales, industriales y residenciales, se concluyó que la zeolita es superior a los medios granulares convencionales. En los ensayos con filtros a presión se confirmó que:
- En capacidad de carga de sólidos, una zeolita de calidad supera a la arena, la antracita y los lechos multicapa.
- La zeolita es mucho más eficaz eliminando partículas finas de entre 0,5 y 10 µm, que escapan a los medios convencionales.
Con filtros por gravedad se han observado resultados similares.
La zeolita en el tratamiento de aguas residuales
El tratamiento de aguas residuales es una de las aplicaciones más antiguas y prometedoras de la zeolita. Los metales pesados presentes en las aguas residuales son un problema ambiental grave, y su eliminación con zeolitas naturales se compara con otras tecnologías tradicionales:
- intercambio iónico
- filtración por membranas
- adsorción
- precipitación química
- flotación
- métodos electroquímicos
- coagulación-floculación.
La zeolita ha sido objeto de numerosos estudios, y muchas zeolitas naturales han demostrado una gran capacidad de intercambio iónico para cationes como los metales pesados y el amonio.
La zeolita natural puede modificarse mediante intercambio iónico, funcionalización con tensioactivos o tratamiento ácido, y las zeolitas modificadas muestran una alta capacidad de adsorción de aniones y materia orgánica.
Tratamiento de aguas subterráneas y superficiales con zeolita
Las zeolitas naturales permiten eliminar a la vez ácidos húmicos y amoniaco, dos contaminantes habituales de las aguas superficiales. Su eliminación depende sobre todo del pH, la concentración de ácidos húmicos, la temperatura, el amoniaco y el tiempo de contacto.
Según los resultados, la zeolita fue la opción con mejor rendimiento para eliminar ácidos húmicos y amoniaco a un pH cercano al del agua natural, por lo que ofrece buenos resultados en la filtración industrial.
Otros estudios confirmaron la eliminación progresiva de iones de manganeso y hierro en aguas subterráneas: entre un 22 y un 90 % del hierro y entre un 61 y un 100 % del manganeso, especialmente con clinoptilolita. La presencia de arsénico en aguas subterráneas es otro problema, y su eliminación con zeolita es una de las líneas de investigación actuales.
Filtros de zeolita a pequeña escala
Para uso doméstico pueden construirse filtros de medios sencillos: un recipiente con capas uniformes de zeolita de distinta granulometría, normalmente con arena fina, arena gruesa y un lecho de grava en la base.
La idea es aprovechar los huecos entre los granos para retener las partículas que no atraviesan las capas, a la vez que se facilita el drenaje. En este tipo de filtros también se utilizan granate, antracita y carbón activado.
Cada medio tiene propiedades que lo hacen adecuado para eliminar determinadas sustancias. Aunque pueden utilizarse por separado, combinar varios medios filtrantes da mejores resultados.
Conclusión
La mejor filtración se consigue con medios que tienen el mayor número de poros, que retienen los contaminantes entre sus granos y en el interior de los poros. La zeolita, además, tiene una gran capacidad de intercambio catiónico: capta iones positivos del agua, como el sodio, los metales disueltos y el amonio, y los sustituye para producir un agua filtrada de alta calidad.
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