en columna por supersaturación isotérmica es conveniente estimar la cantidad de estruvita que produce debido al intercambio Mg2+/NH4+ que tiene lugar en el lecho. La producción de estruvita se calcula a partir de la Ecuación 2, ya que en cada caso está determinada por el área bajo la curva de elución. (2) donde CE es la concentración de magnesio en el eluato en mmoles de Mg2+ /L g RS, Ve es el volumen eluido a través de la columna en bV, Vsat es el volumen de saturación del lecho en bV y Ms la masa de estruvita en mmol de estruvita/g RS. La cantidad de magnesio intercambiado, así como el tiempo de elución en el lecho disminuye al aumentar la concentración de la alimentación. Consecuentemente y como se observa en la Figura 5, la producción de estruvita es cada vez más pequeña. Se han observado en el microscopio electrónico varias muestras de resina Lewatit CNP80 tras un ensayo de intercambio iónico con supersaturación isotérmica. Como se puede observar en la Figura 6, en la superficie de la partícula de la resina Lewatit CNP80 aparece una capa de estruvita que va taponando los macroporos de la resina, dificultando la difusión de los iones magnesio hacia el exterior. Por otro lado, el precipitado obtenido con cada una de las dos resinas se ha analizado por difracción de Rayos X obteniéndose el difractograma que se muestra en la Figura 7. Recuperación de nutrientes primarios de los cauces acuáticos mediante procesos de intercambio iónico con supersaturación isotérmica (ixiss) Fig 5. Producciones de estruvita para distintas concentraciones de alimentación. Fig 6. Vista general de una partícula reaccionada Fig 4. Comparativa de las curvas de elución obtenidas con la resina Lewatit CNP80 y S100. C0 (NH4)2HPO4= 0,1M. Cotejando los resultados con la base de datos PDF del programa comercial X’pert® de la casa Philips correspondientes a la estruvita, se concluye que en el caso de la resina Lewatit CNP80 todos los picos del difractograma coinciden en intensidad y posición con los del patrón de estruvita de dicha base de datos, con lo que la estruvita obtenida en los ensayos de intercambio iónico por supersaturación isotérmica en columna realizados con la resina Lewatit CNP80 tiene una pureza del 100%. En el caso de la resina Lewatit S100 se concluye que la mayoría de los picos del difractograma se corresponden con los de la estruvita, pero aparecen una serie de picos en posición 18 que no se corresponden con la estruvita y además, algunos de los picos característicos de la estruvita se ven incrementados en cuentas debido al acople de los picos. Revisando en la base de datos se ha concluido que estos picos son consecuencia de la presencia de newberyita, un mineral cristalino y blanco cuya fórmula empírica es MgHPO43H2O. Se calcula que del precipitado obtenido en los ensayos de intercambio iónico por supersaturación isotérmica con la resina Lewatit S100, sólo un 72% del producto analizado se corresponde con la estruvita, mientras que un 28% es newberyita. Cuando se emplea la resina Lewatit S100 para el intercambio Mg 2+/NH4+, tiene lugar un mayor intercambio de iones debido a que el tiempo de elución es mayor. Así, la producción de estruvita por gramo de resina seca aumenta desde 0,69 mmol estruvita/gRS obtenidos para la Lewatit CNP80 hasta los 1,13 mmol estruvita/gRS que se obtienen para la resina Lewatit S100, aunque de menor pureza (72%). Tal y como se aprecia en la Figura 8, esto permite obtener un aumento notable en el rendimiento de elución de la resina pero no en la producción de estruvita que es similar en ambos casos, ya que se contrarresta la mayor producción de estruvita de la Lewatit S100 con la pureza de la composición de la misma. • Prospectiva Esta técnica de intercambio iónico con supersaturación isotérmica se plantea como un proceso altamente atractivo desde todos los puntos de vista. No obstante, en la fase en la que nos encontramos actualmente –después de haber demostrado su viabilidad con disoluciones sintéticas- falta por evaluar los problemas técnicos derivados del empleo de disoluciones reales, determinar las condiciones óptimas de operación en algún caso real, analizar las posibles interferencias entre componentes mayoritarios y minoritarios y finalmente estudiar las implicaciones medioambientales mediante los flujos de materia y energía en el estuario y el efecto de la recuperación de nitrógeno y fósforo sobre la calidad de las aguas determinando los costes y beneficios económicos de su implantación. • Recuperación de nutrientes primarios de los cauces acuáticos mediante procesos de intercambio iónico con supersaturación isotérmica (ixiss) Fig 7. Difractograma del precipitado obtenido a partir de los ensayos con resina Lewatit CNP80 y Lewatit S100. Fig 8. Rendimientos de elución de magnesio. C0 (NH4)2HPO4= 0,1M Bibliografía • ALLISON, J.D., BROWN, D.S. 1991. MINTAQA2-PRODEFA2, A Geochemical Assesment for Environmental Systems: version 3.0 User’s Manual. US Environmental Protection Agency, Athem, GA EPA/600/3-91/021. • BATTISTONI, P., DE ANGELIS, A., PAVAN, P., PRISCIANDARO, M. y CECCHI, F. 2001. Phosphorous removal from a real anaerobic supernatant by struvite crystallization, Water Res., 35 (9), 2167-2178. • BAYER AG. 1984. Lewatit: Selective Resins for Treatment of Brine, Technical Information. OC/l 20543e. • BOUROPOULOS, N. Ch., KOUTSOKOUS P.G., 2000. Spontaneous precipitation of struvite from aqueous solutions. J. Cryst. Growth, 213, 381-388, • DORAISWAMY, L. K. y SHARMA, M. M. 1984. Heterogeneous Reactions. Vol 1. Wiley-Interscience. New York. • DOYLE, J.D., OLDRING, K., CHURCHLEY, J. y PARSONS, S. A. 2002. Struvite formation and the fouling propensity of different materials. Water Res., 36 (16), 3971-3978. • DOYLE, J.D. y PARSONS, S. A. 2002. 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