Remoción de arsénico por electrodesionización

En México el agua disponible para el 2014 fue de 447,260 hm3/año, del total de agua, el 37% proviene del subsuelo. En el norte del país es muy común la extracción de agua subterránea mientras que en el sur el abasto más importante es a través del agua superficial (CNA, 2015). El agua subterránea puede sufrir contaminación por fuentes antropogénicas o naturales. De la diversidad de contaminantes naturales que existen, uno muy importante por los efectos nocivos a la salud humana corresponde al arsénico (As).

El arsénico presente en el medioambiente proviene de fuentes naturales, generalmente asociadas a procesos geológicos, como la meteorización a partir de rocas parentales o las emisiones volcánicas; también puede originarse de actividades antropogénicas como la minería, fundición de metales, o su uso en fórmulas de pesticidas y conservantes de la madera.

En nuestro país, principalmente en la parte norte y centro de esta nación, existen altas concentraciones de arsénico, ya sea por la propia geología, actividades mineras o yacimientos hidrotermales, favorecidos por factores como altas temperaturas ambientales que incrementan la evaporación, además del aprovechamiento intensivo de los acuíferos.

Se ha detectado que la concentración natural de arsénico en aguas subterráneas es alta tanto en lugares donde se tiene presencia de acuíferos alcalinos donde la composición geológica es de tipo volcánico, como en sitios donde se tiene la presencia de minerales con contenidos de azufre y óxidos de hierro. (Alarcón et al., 2001). Estados como Sonora reportan que las concentraciones de arsénico encontradas en agua para beber en los municipios de Magdalena, Caborca, Etchoja y Hermosillo son de 117, 67, 51 y 305 μg/L, respectivamente. En Hidalgo se han encontrado concentraciones de este elemento en agua de beber entre 9 y 378 μg/L . Asimismo, en el sistema de pozos y canales de Cerrito Blanco, San Luis potosí, se encontraron concentraciones de arsénico entre 4,800 y 7,000 μg/L.

En Durango, específicamente en la región del valle de Guadiana, Alarcón et al., (2001) reportaron concentraciones de arsénico en agua subterránea de hasta 167μg/L. Estas concentraciones rebasan considerablemente el límite máximo permisible (25μg/L) establecido en la Modificación a la “Norma Oficial Mexicana NOM–127–SSA1–1994, Salud ambiental. Agua para uso y consumo humano. Límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización”; publicada en el Diario Oficial de la Federación el 22 de noviembre

de 2000, por lo que es necesaria la continua investigación, generación y desarrollo de tecnologías que permitan remover este contaminante de manera más eficiente con la finalidad hacer frente a este problema de salud pública.

Las especies arsenicales se acumulan en órganos muy irrigados como son hígado, riñón, pulmón y vejiga; en menor proporción se acumula en tejidos ricos en lípidos como el adiposo y el cerebro (Hughes et al. 2000). La intoxicación aguda con As por vía digestiva se manifiesta con un cuadro gastrointestinal de tipo coleriforme: dolores abdominales, vómitos, diarreas profusas y deshidratación. En intoxicaciones graves puede desencadenar un cuadro de choque secundario a la vasodilatación y depresión miocárdica. Las alteraciones al sistema nervioso central aparecen en forma de letargia, delirio, convulsiones y coma (Heck et al. 2007).

Las tecnologías usuales para remoción del arsénico son coagulación-filtración, intercambio iónico, adsorción en alúmina activada y ósmosis inversa. Si bien cualquiera de ellas tiene alta eficiencia también tienen limitaciones en términos de sus altos costos de inversión y mantenimiento, el requerimiento de personal calificado para la operación de las plantas y la generación de desechos tóxicos.
Otra tecnología de reciente aplicación en la remoción de especies iónicas es la electrodesionización en continuo, si bien hay muy pocos estudios sobre su empleo para remover arsénico, puede ser una alternativa eficiente y atractiva. La electrodesionización es un proceso continuo de producción de agua de alta pureza. En este proceso intervienen resinas de intercambio iónico, membranas semipermeables aniónicas y catiónicas alternadas y una corriente eléctrica continua entre dos electrodos (cátodo y ánodo) El movimiento de iones es producido por un campo eléctrico creado por una fuente de energía externa, usando electrodos en los extremos del conjunto de compartimientos. Cuando el campo eléctrico es aplicado, los iones son atraídos a sus respectivos contra electrodos. En el compartimiento diluido la membrana de intercambio catiónico está en dirección del cátodo y la de intercambio aniónico en dirección del ánodo, de modo que los aniones y cationes puedan atravesar las membranas respectivas en respuesta al potencial eléctrico.

En la UAM-I se han desarrollado diferentes tipos de resinas para ser utilizadas en esta tecnología y probado su eficiencia de remoción, para lograr la norma mexicana NOM 127 para agua potable que indica un máximo de 0.05 mg/L.

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