Using mining industry wastewater to obtain Prussian blue analogues-silica monolith hybrids: a key to reduce water pollution

Abstract

Se sintetizaron materiales con porosidad jerárquizada y funcionalizados con diferentes metales como cobre (II), zinc (II), hierro (II) y hierro (III) para obtener monolitos de sílice para el tratamiento de aguas residuales de extracción minera. Los monolitos de sílice se sintetizaron utilizando el método de emulsión con alto contenido de fase interna (HIPE) por sus siglas en inglés. Posteriormente los monolitos funcionalizados fueron impregnados con ferrocianuro de potasio o con agua residual de extracción minera emulada en el laboratorio, para precipitar in situ análogos de azul de Prusia y reducir el contenido de cianuros en el agua. La impregnación con ferrocianuro se realizó por contacto bajo condiciones controladas, mientras que la impregnación con aguas residuales se realizó por flujo laminar no continuo. Posteriormente se determinó la cantidad de cianuro (CN-1) adsorbida, de forma que se exploró la posible formación de análogos de azul de Prusia (AAP) en el interior del monolito, con el fin de obtener materiales que puedan ser utilizados para el almacenamiento de energía (baterías monovalentes o almacenamiento de H2). Esta posible formación se determinó mediante la caracterización de las muestras durante las fases de funcionalización e impregnación mediante XRD, ATR-FTIR, DRS-UV-Vis, medidas de susceptibilidad magnética y SEM-EDX. Para la fase de funcionalización, se obtuvo información de las técnicas ATR-FTIR, EDX y DRS-UV-Vis, mostrando que los metales estaban presentes en forma de óxidos. Para la fase de impregnación con ferrocianuro, los AAP’s se formaron en la estructura de monolito, lo que fue confirmado por ATR-FTIR, DRS-UV-Vis XRD, mediciones de susceptibilidad magnética, y SEM-EDX. Para la fase de impregnación con agua emulada en flujo laminar utilizando los monolitos como micro-reactores, se formaron complejos que no son necesariamente AAP y se observó que la concentración de CN disminuyó al menos un 30% de su concentración inicial. Este trabajo presenta una forma potencial e interesante de utilizar las aguas residuales para mitigar la contaminación por CN y metales pesados y, a su vez, fabricar materiales que podrían utilizarse en el almacenamiento de energía.