Estudios cinéticos del intercambio de iones de Cs y Sr utilizando clinoptilolita en columnas estáticas y un reactor tubular agitado (ATR)
Autores: Prajitno, Muhammad Yusuf; Taufiqurrakhman, Mohamad; Harbottle, David; Hunter, Timothy N.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
Se estudió la clinoptilolita natural para evaluar su rendimiento en la eliminación de iones de cesio y estroncio, utilizando tanto columnas estáticas como un reactor de tubo agitado (ATR) para la intensificación del proceso. Se ajustaron curvas de ruptura cinética utilizando los modelos de Thomas y Respuesta a Dosis Modificada (MDR). En las columnas estáticas, se encontró que la capacidad de adsorción de la clinoptilolita para concentraciones de iones de 200 ppm era de aproximadamente 171 y 16 mg/g para cesio y estroncio, respectivamente, destacando la pobre capacidad del material para intercambiar estroncio. Sin embargo, al reducir la concentración de estroncio a 100 ppm, se logró un mayor estroncio de aproximadamente 48 mg/g (cercano a la capacidad máxima de adsorción). Por el contrario, al reducir a la mitad el tiempo de residencia de la columna a 15 minutos, la capacidad para soluciones de estroncio a 100 ppm disminuyó a 13-14 mg/g. Todos los datos de ruptura cinética se correlacionaron bien con las capacidades máximas de adsorción encontradas en estudios de lotes anteriores, donde, en particular, se evidenció la influencia de la concentración en la cinética de absorción lenta del estroncio. Para los estudios de ATR, se investigaron dos longitudes de columna (de 25 y 34 cm) con la clinoptilolita incrustada directamente en la barra del agitador. El sistema de 34 cm de longitud superó significativamente a las columnas verticales estáticas, donde la capacidad de adsorción y el tiempo de ruptura se mejoraron en aproximadamente un 30%, lo que se asumió que se debía a la cinética aumentada por la mezcla por cizallamiento. Críticamente, el aumento en el rendimiento se logró con una tasa de flujo de proceso relativa más del doble que la de las columnas estáticas.
Descripción
Se estudió la clinoptilolita natural para evaluar su rendimiento en la eliminación de iones de cesio y estroncio, utilizando tanto columnas estáticas como un reactor de tubo agitado (ATR) para la intensificación del proceso. Se ajustaron curvas de ruptura cinética utilizando los modelos de Thomas y Respuesta a Dosis Modificada (MDR). En las columnas estáticas, se encontró que la capacidad de adsorción de la clinoptilolita para concentraciones de iones de 200 ppm era de aproximadamente 171 y 16 mg/g para cesio y estroncio, respectivamente, destacando la pobre capacidad del material para intercambiar estroncio. Sin embargo, al reducir la concentración de estroncio a 100 ppm, se logró un mayor estroncio de aproximadamente 48 mg/g (cercano a la capacidad máxima de adsorción). Por el contrario, al reducir a la mitad el tiempo de residencia de la columna a 15 minutos, la capacidad para soluciones de estroncio a 100 ppm disminuyó a 13-14 mg/g. Todos los datos de ruptura cinética se correlacionaron bien con las capacidades máximas de adsorción encontradas en estudios de lotes anteriores, donde, en particular, se evidenció la influencia de la concentración en la cinética de absorción lenta del estroncio. Para los estudios de ATR, se investigaron dos longitudes de columna (de 25 y 34 cm) con la clinoptilolita incrustada directamente en la barra del agitador. El sistema de 34 cm de longitud superó significativamente a las columnas verticales estáticas, donde la capacidad de adsorción y el tiempo de ruptura se mejoraron en aproximadamente un 30%, lo que se asumió que se debía a la cinética aumentada por la mezcla por cizallamiento. Críticamente, el aumento en el rendimiento se logró con una tasa de flujo de proceso relativa más del doble que la de las columnas estáticas.