Estudio de la remoción de boro en agua de riego para mejorar la producción agrícola en el valle de Lluta

Tesis (Ing. Civil Químico) -- Prof. Guía: Lorna Guerrero; prof. corref.: María Elisa Beceiro

La importancia del agua en la agricultura es tal que se realizan constantemente estudios sobre elementos químicos que afectan al rendimiento y calidad de los productos agrícolas. Uno de ellos es el boro, el cual tiene un estrecho rango entre la concentración considerada esencial y tóxica para frutas y hortalizas. Un ejemplo de lo anterior se presenta en las aguas del norte de Chile, más precisamente en el Valle de Lluta, en donde el boro excede las concentraciones consideradas esenciales. En esta misma zona, el Valle de Azapa tiene una mayor productividad agrícola comparada con Lluta, lo que se debe principalmente a las más bajas concentraciones de boro que presentan sus aguas. Se han investigado distintas tecnologías para la remoción de este elemento, como son: adsorción, ósmosis inversa, electrodiálisis, extracción sobre hidróxidos metálicos e intercambio iónico, siendo este último el que se investiga en la presente memoria. Por lo tanto, el objetivo general de ésta es estudiar la zeolita como intercambiador iónico para la remoción de boro, considerando esta operación unitaria como complementaria a la ósmosis inversa. El trabajo realizado consistió en el uso de una columna de vidrio de intercambio iónico rellena de 28,8 g de zeolita para remover boro del agua con una concentración de entre 2 y 3 mg/L, se utilizaron dos procedimientos: uno con un lavado intermedio de la zeolita, y otro sin éste. Las condiciones de operación fueron pH 10 y una temperatura entre 18 y 20°C en el afluente. Se consideró un volumen procesado entre 130 y 220 mL aproximadamente, dependiendo de la experiencia realizada. Para la medición del boro soluble se utilizó el método de la azometina-H. La remoción de boro con zeolita chilena presenta una isoterma desfavorable, con formación de multicapas en la superficie de la zeolita con la misma constante de equilibrio en todas ellas ajustando las curvas de intercambio iónico a isotermas de Freundlich y BET. La remoción de boro alcanzó un 64% y 65% en los mejores casos, los cuales se presentaron en los procesos con lavado intermedio. Estos porcentajes de rendimiento son buenos, considerando el tipo de isoterma obtenido. Por lo anterior, la zeolita chilena utilizada, es una buena alternativa para remover boro hasta niveles aceptables de agua de riego (1 mg/L) en el valle de Lluta, considerando el acoplamiento con una planta de ósmosis inversa. Esto permitiría no prescindir de las aguas del río Lluta, el cual presenta concentraciones de boro sobre 13 mg/L, mejorando la productividad agrícola del valle. El proceso de intercambio iónico se puede optimizar, por lo que se recomienda estudiar a futuro los siguientes aspectos: la mejor relación entre la concentración de boro en el agua y la masa de zeolita; encontrar el número mínimo de lavados intermedios que debe tener este intercambio iónico; el diámetros óptimo de las partículas de zeolita; el tipo de columna de intercambio iónico (con la zeolita inmovilizada o fluidizada), etc. Una vez optimizado el proceso, se debe realizar un estudio económico del sistema planteado.

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CONSULTE EN LINEA A TRAVES DE REPOSITORIO INSTITUCIONAL