Characterization of Ecuadorian native clays for the absorption of contaminants in water

Abstract

La arcilla natural encontrada en San Sucre, Ecuador, es un recurso desconocido incluso para sus habitantes. Sin embargo, tiene un potencial económico y ambiental, especialmente por ser útil para aplicaciones relacionadas con la filtración y los sistemas de tratamiento de agua. Sin embargo, dado el desconocimiento detallado sobre su composición y propiedades, es esencial una caracterización exhaustiva de las arcillas. A pesar de originarse de la misma fuente, las arcillas se separaron en dos tipos: "Arcilla A" y "Arcilla B," identificadores internos basados en una ligera variación de color. Luego, fueron sometidas a cinco métodos de caracterización cruciales para su descripción completa. En primer lugar, se empleó (i) la Difracción de Rayos X (DRX) para identificar los minerales de arcilla presentes en las muestras y, por lo tanto, su estructura cristalina. Posteriormente, con (ii) la espectroscopía Raman, se analizaron los modos vibracionales inherentes a la estructura molecular de la arcilla. Con (iii) la Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR), se encontraron los modos vibracionales de los grupos funcionales que posee la arcilla; con (iv) la Espectroscopía de Fotoelectrones de Rayos X (XPS), se estudiaron la composición química superficial y las uniones; y (v) la morfología se exploró con la técnica de Microscopía Electrónica de Barrido (SEM-XPS), utilizando el modo de espectroscopía de electrones Auger (AES). A través del estudio, se han discernido varias distinciones estructurales y composicionales sutiles entre la Arcilla A y la Arcilla B. Específicamente, la Arcilla A demostró una estructura compacta con una mayor presencia del mineral de arcilla caolinita, mientras que la Arcilla B manifestó una estructura más porosa caracterizada por una mayor prevalencia de dolomita. Estos hallazgos han culminado en la propuesta de un sistema de filtración que integra arcillas nativas, carbón activado, alginato y quitosano para eliminar eficazmente Escherichia coli (E. coli) de fuentes de agua contaminadas. El análisis microbiológico se realizó en colaboración con la Universidad de ESPE para evaluar la efectividad de este sistema. Sin embargo, el análisis realizado en la Arcilla A demostró su incapacidad para filtrar E. coli. Esto puede deberse principalmente al tamaño de los poros y la composición de las Arcillas A y B, lo que las hace efectivas como adsorbentes catiónicos pero no adecuadas para contaminantes aniónicos como E. coli.