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Segunda mano
Zeolitas: características, propiedades y aplicaciones
Medio mineral técnico
Zeolita natural para uso industrial: estabilidad, intercambio iónico y filtración selectiva
- Desempeño confiable en intercambio iónico (NH4+, metales traza) y adsorción.
- Funciona como medio filtrante en trenes de PTAR y como tamiz molecular en gases.
- Granulometrías técnicas con baja atrición y consistencia por lote.
- Compatible con lechos mixtos (antracita, arena sílica, carbón activado).
CEC
~100–180 meq/100gPoros
~0.4 nm (micro)Estable
química/mecánicaMultiuso
agua y gasesZeolitas naturales (p. ej. clinoptilolita) clasificadas para servicio industrial.
Composición mineral típica (orientativa)
| Parámetro | Rango | Observaciones |
|---|---|---|
| SiO2 | 55–70 % | Relacionado con estabilidad y baja solubilidad |
| Al2O3 | 10–15 % | Influye en CEC (marco aluminosilicatado) |
| K2O + Na2O | 3–7 % | Cationes intercambiables naturales |
| CaO + MgO | 2–6 % | Aporta rigidez estructural |
| Fe2O3 | < 2 % | Deseable bajo para color y reactividad |
| Pérdida por ignición (LOI) | 5–10 % | Agua estructural y volátiles |
Fases minerales (XRD) más frecuentes
- Clinoptilolita/Heulandita (fase zeolítica dominante).
- Accesorios: cuarzo, feldespatos, micas, arcillas (<15 % recomendado).
Valores de referencia; confirmar siempre con XRF/XRD y ficha técnica del lote (variación por yacimiento y clasificación).
Propiedades físicas y funcionales
- CEC: ~100–180 meq/100g (Na+, NH4+).
- Densidad aparente: 0.65–0.95 g/cm3 (según granulometría).
- Tamaño de poro efectivo: ~0.4 nm (microporos).
- Área específica BET: 20–60 m2/g (orientativo).
- Índice de atrición: <5 %/100 ciclos (diseño de lecho estable).
- Humedad a suministro: ≤8 % (control de proceso).
Mecanismos:
- Intercambio iónico
- Adsorción física
- Tamiz molecular
Beneficio: alta selectividad a amonio/metal y reducción de finos → polishing eficiente.
Métodos de ensayo recomendados
- CEC: método amonio acetato / azul de metileno.
- Atrición: tambor rotatorio / flujo ascendente cíclico.
- Granulometría: tamizado ASTM/ISO por mallas.
Mecanismos de desempeño
- Intercambio iónico: NH4+, Cu2+, Zn2+, Pb2+. Selectividad típica (orientativa): NH4+ > K+ > Na+ > Ca2+ ≈ Mg2+.
- Adsorción física: retención de moléculas polares (VOCs polares) y compuestos traza.
- Tamiz molecular: separación por tamaño/forma (~0.4 nm) y polaridad.
- Soporte: base inerte para biopelículas (MBBR/biotrickling) o catalizadores.
Notas de diseño:
- Optimizar pH 6.5–8.5 para intercambio a NH4+.
- Competencia iónica (Na+, Ca2+) puede reducir capacidad útil.
- Pretratamientos (coagulación/filtración) mejoran vida de lecho.
Criterios de selección
- Granulometría: equilibrio entre pérdida de carga y eficiencia (0.5–1.0 mm para medio principal).
- CEC/Pureza: dentro del rango objetivo del proceso.
- Compatibilidad de lechos: antracita/arena/carbón activado.
- Retrolavado: expansión 20–40 % con 10–20 m/h.
- Normativa: descarga/reúso; KPIs (NH4+, turbidez, SDI).
| Escenario | Recomendación | Objetivo |
|---|---|---|
| Amonio alto (>3 mg/L) | Lecho zeolita en forma Na+ + regeneración NaCl | <0.5–1.0 mg/L NH4+ |
| Turbidez variable | Lecho mixto antracita (superior) + zeolita (medio) | Turbidez <1–2 NTU |
| Metales traza | Zeolita + carbón activado en serie | Reducción selectiva de cationes/VOCs |
Realizar pruebas de jarras o piloto para ajustar tasas de servicio, ΔP y ciclos.
Aplicaciones técnicas
Tratamiento de aguas
- Remoción de NH4+ y metales traza (polishing).
- Pretratamiento a ósmosis inversa (baja SDI).
- Lechos mixtos en filtros a presión/gravedad.
Acuicultura y control de olores
- Captura de amonio en estanques/biofiltros.
- Lechos para reducción de olores en corrales.
- Soporte para biopelículas (MBBR/biotrickling).
Gases y aire comprimido
- Desecado (PSA/TSA) y protección de equipos.
- Captura de CO2, H2S y VOCs polares.
- Tamiz molecular en separaciones específicas.
Agricultura y sustratos
- Mejora de retención de agua y nutrientes.
- Disminución de lixiviación de N y K.
- Mezclas con compost/sustratos (5–20 % v/v).
Alimentos y bebidas
- Pulido de agua de proceso y utilidades.
- Reducción de sólidos finos y color residual.
- Compatibilidad con contacto indirecto (validar normativa).
Química y metalmecánica
- Retención de cationes en efluentes.
- Preparación de corrientes para reúso.
- Protección de membranas y catalizadores.
Especificaciones y presentaciones
| Clasificación | Rango (mm / mesh) | Uso sugerido | Humedad máx. | Densidad aparente | Presentación |
|---|---|---|---|---|---|
| Polvo | 325–200 mesh | Aditivos/formulaciones, soporte | < 6 % | 0.65–0.75 g/cm3 | Saco 25 kg / supersaco ~1 t |
| Fino | 0.1–0.5 mm | Lechos mixtos, pulido fino | < 6 % | 0.70–0.85 g/cm3 | Saco 25 kg / supersaco |
| Medio | 0.5–1.0 mm | Filtración principal | < 6 % | 0.75–0.90 g/cm3 | Saco 25 kg / supersaco |
| Grueso | 1.0–2.5 mm | Pre-filtro y soporte | < 6 % | 0.80–0.95 g/cm3 | Saco 25 kg / supersaco |
| Lecho soporte | 2.5–5.0 mm | Capa inferior / estratos | < 6 % | 0.85–1.00 g/cm3 | Saco 25 kg / supersaco |
Calidad y control
- Certificados por lote: XRF/XRD, granulometría, humedad, CEC.
- Índice de atrición y contenido de finos para estabilidad de lecho.
- Trazabilidad de empaque (saco/supersaco con etiqueta de lote).
Almacenamiento y manejo
- Zona seca y ventilada; evitar humedad y compactación.
- Manejo con EPIs básicos para polvo (carga/retrolavado).
- No apilar más de lo recomendado por el fabricante del saco.
Parámetros orientativos; ajustar a la ficha técnica y a las condiciones del sistema.
Preguntas frecuentes
¿La zeolita natural es lo mismo que la sintética?
No. La zeolita natural (p. ej. clinoptilolita) presenta variación mineralógica según yacimiento; la zeolita sintética (A, X, Y) se produce con estructura controlada y propiedades específicas para gases o iones determinados.
¿Se puede regenerar para amonio?
Sí. Con salmuera NaCl 8–10 %, seguida de enjuagues hasta conductividad objetivo. Eficiencia condicionada por pH y competencia iónica.
¿Qué granulometría conviene para filtros presurizados?
Referencia: 0.5–1.0 mm (medio principal) y 1.0–2.5 mm (soporte). Ajustar a tasa de filtración, difusores y ΔP admisible.
¿Afecta el pH del agua?
Usualmente no de forma significativa en rangos neutros; revisar análisis mineral accesorio y realizar pruebas de jarras/piloto.
¿Es compatible con carbón activado y antracita?
Sí. En lechos mixtos se recomienda estratificar por densidad y tamaño, y validar expansión de retrolavado para evitar mezcla indeseada.
Sugerencia: instrumentar KPIs de operación (NH4+, turbidez, SDI, ΔP) para programar retrolavados y reposiciones.
