Pairing micropollutants and clay-composite sorbents for efficient water treatment: Filtration and modeling at a pilot scale

Organically modified clay minerals have been widely developed, tested and employed as sorbents for organic pollutants. However, the process of pollutant-composite pairing is not commonly addressed, which would be valuable for efficient pollutant filtration by such sorbents. This study presents an approach for achieving efficient pollutant removal by large-scale composite filters, based on pairing chemically compatible pollutants and composites and by employing a predictive filtration model. The removal of three organic pollutants, simazine, sulfentrazone and diclofenac by lab-scale filtration columns containing one of three sorbents, a polymer-, micelle- or liposome-clay composite, was measured. Understanding the factors governing pollutant-organic modifier interactions enabled to pair an efficient sorbent to each pollutant. The high removal (80%) of simazine by the polymer composite, was attributed to hydrogen bonds andu-n interactions, compared to less than 20% removal by the surfactant composites. The removal of the anionic diclofenac (pKa = 4.1) was mainly governed by electrostatic attraction, explaining its high removal by the most positively charge sorbent, the liposome composite. Sulfentrazone (pKa = 6.5) removal was mostly affected by micellar solubilization and upon its removal, the zeta potential of the micelle-composite was not reduced as obtained for diclofenac removal. The filtration of the successful pairs was modelled to determine sorbent capacity and adsorption and desorption rate constants. The pilot filtration experiments were well described by the model and demonstrated efficient removal of paired pollutants and sorbents. Model simulations predicted promising treatment at environmental pollutant concentrations in the lag L-1 range. This pairing approach along with model calculations can be a strong and valid tool for efficient pollutant-sorbent filtration

Adsorption-desorption of pyrimethanil on organomontmorillonites. Coagulation studies

El Pirimetanil (PRM) es un fungicida de contacto perteneciente a la familia de las anilinopirimidinas, que se emplea para reforzar el efecto de otros fungicidas en el tratamiento post-cosecha de frutas. Trabajos previos evidenciaron distinta capacidad de adsorción de montmorillonita (Mt) y organo-montmorillonitas (OrMt), para tres fungicidas, generalmente empleados en colaboración con el PRM. En este trabajo se estudió la adsorción-desorción de PRM empleando una Mt nacional y tres OrMt obtenidas por intercambio catiónico de los surfactantes: bromuros de didodeciltrimetilamonio (DMt) y octadeciltrimetilamonio (OMt) y cloruro de benciltrimetilamonio (BMt), con diferentes contenidos respecto a la CIC (DMt = 180%, OMt = 12; 58 y 166% y BMt = 55; 99 y 106%). Además, se analizó la coagulación de los productos de adsorción para su utilización en aplicaciones tecnológicas. La capacidad de adsorción de PRM obtenida para altos contenidos de surfactantes en orden decreciente fue: DMt180, OMt166 y BMt106, mientras que la Mt mostró valores de adsorción menores que los obtenidos para las muestras DMt180 y OMt166 y mayor que los de la BMt106. El análisis de adsorción para la OMt y la BMt en función del % del contenido de los respectivos surfactantes mostró efectos contrarios, debido a las interacciones hidrofóbicas y formación de dímeros, respectivamente. Los estudios de desorción indicaron un proceso prácticamente reversible del PRM para las OrMt con coeficientes de histéresis (H) cercanos a 1, mientras que la Mt evidenció una importante irreversibilidad (H entre 6-15). Las medidas del potencial zeta indicaron pequeñas variaciones de la carga eléctrica superficial pre y post-adsorción de PRM en el caso de las OrMt, mientras que para la Mt su carga negativa (-37 mV) disminuyó con la presencia de PRM (~0 mV). El estudio de la coagulación de los adsorbentes con el formulado comercial de PRM (PRMc), indicó un aumento de la turbidez para Mt y una disminución para las muestras DMt180 y OMt166. Este efecto y la alta adsorción obtenida para las muestras DMt180, y OMt166, plantea una mejora para su aplicación tecnológica en el tratamiento de aguas contaminadas con PRM de plantas de empaque de frutas.Trabajo publicado en Maria dos Santos Alfonso y Rosa María Torres Sánchez (eds.). Enfoques Interdisciplinarios para la Sustentabilidad del Ambiente. Buenos Aires: Editorial Sociedad Argentina de Ciencia y Tecnología Ambiental, 2015.Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámic

Minerales arcillosos pilareados con óxidos de hierro y aluminio como formulados de liberación lenta del herbicida Picloram

Generalmente, los plaguicidas se pulverizan como partículas muy finas suspendidas en medios acuosos, en presencia de surfactantes ó disueltos en compuestos orgánicos formando emulsiones con agua. La velocidad de permeación a través de los suelos y el drenaje de los plaguicidas es determinante en la contaminación de las aguas subterráneas y/o superficiales. Los minerales de arcilla pilareados (PILCs) resultan interesantes para ser utilizados como catalizadores, adsorbentes para la remoción de contaminantes y formulados de liberación lenta, debido a sus múltiples centros cargados, amplia superficie, gran espacio interlaminar y estabilidad térmica. En este trabajo se realiza un estudio de los procesos de adsorción del herbicida Picloram (PCM) sobre PILCs y se evalúa su utilización para la preparación de formulados de liberación lenta del herbicida. En este sentido, se sintetizaron PILCs a partir de la incorporación de óxidos mixtos de hierro y aluminio a la estructura de un mineral arcilloso del tipo montmorillonita. La relación Fe/Al en la solución pilareante se varió con la finalidad de estudiar la relación de la adsorción de PCM con el contenido de hierro en la estructura de la PILC.Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámic

Interacción del herbicida Picloram con minerales arcillosos naturales y minerales arcillosos pilareados

El drenaje y la velocidad de permeación de los plaguicidas a través de los suelos después de ser dispersados, dependen de la interacción de los mismos con los componentes del suelo, lo que determina la contaminación de las aguas subterráneas y/o superficiales. El herbicida picloram (PCM) es usado ampliamente para eliminar malezas en sembradíos de trigo, y plantas leñosas en países como Chile, Brasil, Australia y Argentina. El PCM se encuentra en su forma aniónica (deprotonado) a los valores de pH de la mayoría de los suelos (pKₐ ≈ 2,3), por lo que su movilidad es muy alta. Los minerales de arcilla pilareados (PILCs) resultan interesantes para ser utilizados como adsorbentes para la remoción de contaminantes y formulados de liberación lenta, debido a sus múltiples centros cargados, amplia superficie, gran espacio interlaminar y estabilidad térmica. En este sentido se estudió la interacción del PCM con minerales arcillosos naturales del tipo montmorillonita, illita, nontronita y caolinita así como también con PILCs basados en una montmorillonita pilareada con óxidos de hierro.Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámic