Conversión de finos de cantera en aluminosilicatos amorfos para aplicaciones en procesos de adsorción
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Resumen
La generación de finos de cantera como subproducto de la producción de agregados pétreos para la construcción representa un desafío ambiental debido a su disposición a cielo abierto y su potencial impacto sobre el aire, el agua y el suelo. No obstante, estos residuos presentan altas concentraciones de óxidos de silicio y aluminio, lo que los convierte en una materia prima viable para la síntesis de materiales de valor agregado. En este contexto, la presente investigación tuvo como objetivo sintetizar aluminosilicatos amorfos a partir de finos de cantera provenientes de la sabana de Bogotá y evaluar su desempeño en procesos de adsorción.
Se realizó la caracterización mineralógica y fisicoquímica de los finos de cantera, los cuales fueron transformados en silicatos reactivos solubles mediante un proceso de hidrólisis hidrotérmica alcalina, alcanzando conversiones promedio superiores al 96 %. Estos silicatos se emplearon como precursores de silicio para la síntesis de aluminosilicatos amorfos por coprecipitación controlada con un donador de aluminio, evaluando diferentes
relaciones molares Si/Al, Si/NaOH y NaOH/H₂O. La naturaleza amorfa de los materiales obtenidos se confirmó mediante difracción de rayos X (XRD), lo que permitió establecer una zona estable de síntesis con alta conversión y propiedades mecánicas favorables.
La capacidad de adsorción se evaluó utilizando como adsorbatos modelo el colorante Orange II y el Fenol. Los resultados evidenciaron baja afinidad por el fenol; sin embargo, los materiales dopados con cobre mostraron alta eficiencia en la remoción de Orange II, con porcentajes de adsorción superiores al 99 % y capacidades entre 40 y 50 mg/g. Los análisis termogravimétricos indicaron además la posibilidad de regeneración del material. En conjunto, los resultados demuestran que la conversión de finos de cantera en aluminosilicatos amorfos constituye una alternativa tecnológica viable y sostenible, alineada con los principios de economía circular y el tratamiento de aguas contaminadas. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
The generation of quarry fines as a by-product of aggregate production for the construction industry represents an environmental challenge due to their open-air disposal and potential impact on air, water, and soil. However, these residues contain high concentrations of silicon and aluminum oxides, making them a viable raw material for the synthesis of valueadded materials. In this context, this research aimed to synthesize amorphous aluminosilicates from quarry fines collected in the Bogotá savanna and to evaluate their performance in adsorption processes.
The quarry fines were mineralogically and physicochemically characterized and subsequently transformed into soluble reactive silicates through an alkaline hydrothermal hydrolysis process, achieving average conversions above 96%. These silicates were used as silicon precursors for the synthesis of amorphous aluminosilicates via controlled
coprecipitation with an aluminum donor, assessing different molar ratios of Si/Al, Si/NaOH, and NaOH/H₂O. The amorphous nature of the synthesized materials was confirmed by Xray diffraction (XRD), which enabled the identification of a stable synthesis region with adequate mass yield and favorable mechanical properties.
Adsorption capacity was evaluated using Orange II and Phenol as model adsorbates. Results showed low affinity toward phenol; however, copper-doped materials exhibited high efficiency in Orange II removal, with adsorption percentages exceeding 99% and capacities ranging from 40 to 50 mg/g. Thermogravimetric analyses further indicated the potential for material regeneration. Overall, the findings demonstrate that the conversion of quarry fines
into amorphous aluminosilicates represents a feasible and sustainable technological alternative aligned with circular economy principles and wastewater treatment applications.
Descripción
ilustraciones a color, diagramas, tablas