ES2336429T3 - Particulas de hierro para purificar tierra o aguas subterraneas contaminadas. - Google Patents
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Abstract
Partículas de hierro para purificar tierra o agua subterránea, que comprenden una fase mixta de fase α-Fe y fase Fe3O4 y que poseen una superficie específica BET de 5 a 60 m2/g, un contenido de Fe no menor que 75% en peso sobre la base del peso de las partículas de hierro y un contenido de azufre no menor que 1.000 ppm.
Description
Partículas de hierro para purificar tierra o
aguas subterráneas contaminadas.
La presente invención se refiere a partículas de
hierro para purificar tierra o agua subterránea contaminada, a un
proceso para producir las partículas de hierro, a un agente
purificador que comprende las partículas de hierro, a un proceso
para producir el agente purificador, a un método para purificar la
tierra o agua subterránea contaminada y al uso de las partículas de
hierro o del agente purificador para purificar tierra o agua
subterránea contaminada con sustancias nocivas. Más
particularmente, la presente invención se refiere a partículas de
hierro para purificar tierra o agua subterránea contaminada con
sustancias nocivas tales como compuestos orgánicos halogenados,
metales pesados, cianógenos y/o productos químicos agrícolas, que
son capaces de descomponer o insolubilizar las sustancias nocivas
contenidas en la tierra o agua subterránea, por ejemplo compuestos
orgánicos halogenados alifáticos tales como diclorometano,
tetracloruro de carbono, 1,2-dicloroetano,
1,1-dicloroetano,
cis-1,2-dicloroetano;
1,1,1-tricloroetano,
1,1,2-tricloroetano, tricloroetileno,
tetracloroetileno y 1,3-dicloropropeno, compuestos
orgánicos halogenados aromáticos tales como dioxinas y PCB y/o
metales pesados tales como cadmio, plomo, cromo (VI), arsénico y
selenio, así como cianógeno o similares, de manera eficiente,
continua y económica; un proceso para producir la partícula de
hierro; un agente purificador que comprende las partículas de
hierro; un proceso para producir el agente purificador; y un método
para purificar la tierra o agua subterránea contaminada con las
sustancias nocivas tales como compuestos orgánicos halogenados,
metales pesados, cianógenos y/o productos químicos agrícolas.
En la presente invención, el término
"purificar" utilizado en la presente memoria significa que en
el caso de los compuestos orgánicos halogenados como sustancias
nocivas, los compuestos orgánicos halogenados contenidos en la
tierra o agua subterránea se descomponen, purificando de ese modo la
tierra o agua subterránea contaminada con los compuestos orgánicos
halogenados, o en el caso de metales pesados o cianógenos como
sustancias nocivas, los metales pesados o cianógenos contenidos en
la tierra o agua subterránea se insolubilizan, purificando de ese
modo la tierra o agua subterránea contaminada con los metales
pesados o cianógenos. Además, en la presente invención, el término
"agente purificador" utilizado en la presente memoria significa
un agente que descompone los compuestos orgánicos halogenados
contenidos en la tierra o agua subterránea, o insolubiliza los
metales pesados o cianógenos contenidos en la tierra o agua
subterránea.
Los compuestos orgánicos halogenados alifáticos
tales como tricloroetileno, tetracloroetileno o similares se han
utilizado extensamente para limpieza en fábricas de semiconductores
y para desengrasar metales para maquinado.
También, los gases de desecho, las cenizas
volantes o las cenizas principales descargadas de un horno de
incineración para quemar la basura municipal o desechos
industriales, contienen dioxinas como compuestos orgánicos
halogenados aromáticos que poseen una toxicidad extremadamente alta
para los cuerpos humanos aunque su proporción está en el orden de
las trazas. Las "dioxinas" son el nombre genérico de los
compuestos obtenidos sustituyendo átomos de hidrógeno de la
dibenzo-p-dioxina, dibenzofurano,
etc., con átomos de cloro. Los gases de desecho o cenizas volantes
permanecen continuamente alrededor del horno de incineración, dando
como resultado dioxinas residuales en la tierra de las zonas
circundantes.
Además, el PCB (bifenilo policlorado) se había
utilizado en muchas aplicaciones como aceites aislantes,
plastificantes o medio calefactor para transformadores,
capacitores, etc., debido a la elevada estabilidad química,
estabilidad térmica y excelentes propiedades de aislación eléctrica
del mismo. Debido a que el PCB es muy nocivo, la producción y uso
del mismo se ha prohibido actualmente. Sin embargo, hasta ahora no
se ha establecido ningún método efectivo para tratar el PCB
utilizado en el pasado y, por ello, una gran parte del mismo aún se
ha conservado sin tratamiento ni eliminación.
Los compuestos orgánicos halogenados alifáticos
y compuestos orgánicos halogenados aromáticos descritos más arriba
son difíciles de descomponer, y además exhiben carcinogénesis así
como una fuerte toxicidad. Por ello, surge una polución
medioambiental tan importante que la tierra o el agua subterránea se
contaminan con estos compuestos orgánicos halogenados.
Más específicamente, con la descarga de dichos
compuestos orgánicos halogenados, los compuestos orgánicos
halogenados aromáticos tales como las dioxinas y el PCB que son
difícilmente descomponibles y exhiben una fuerte toxicidad, causan
importantes problemas medioambientales tales como contaminación de
tierra y agua subterránea. En el caso donde dichos compuestos
halógenos aromáticos difícilmente descomponibles se acumulan en la
tierra, la tierra se contamina con los mismos y como resultado, la
tierra contaminada después causa la contaminación del agua
subterránea por los compuestos orgánicos halogenados. Además, el
agua subterránea contaminada emerge de la tierra contaminada a las
regiones circundantes, de manera que la polución por los compuestos
orgánicos halogenados se expande hacia áreas mucho más vastas.
El terreno en el que la tierra se contamina una
vez con los compuestos orgánicos halogenados, no puede reutilizarse
y desarrollarse nuevamente. Por ello, se han propuesto varias
técnicas o métodos para purificar la tierra y agua subterránea
contaminada con los compuestos orgánicos halogenados. Sin embargo,
debido a que los compuestos orgánicos halogenados son difícilmente
descomponibles y se debe purificar una gran cantidad de tierra y
agua subterránea, hasta ahora no se ha podido establecer
completamente ninguna técnica o método purificador eficiente y
económico.
En forma alternativa, la contaminación de la
tierra o el agua subterránea por otras sustancias nocivas, que
incluyen metales pesados tales como cadmio, plomo, cromo (VI) y
arsénico, así como cianógeno, etc., afecta negativamente los
cuerpos humanos y el ecosistema. Por ello, se ha requerido con
urgencia la purificación y eliminación de las sustancias nocivas
mencionadas.
Como método para purificar la tierra contaminada
con los compuestos orgánicos halogenados se conocen un método
purificador que utiliza varios catalizadores; un método para
absorber y eliminar los vapores de los compuestos orgánicos
halogenados por volatilidad de los mismos; un método de
descomposición térmica para tratar con calor la tierra excavada
para hacer que la tierra resulte inocua; un método para purificar la
tierra mediante microorganismos; o similares. Además, como métodos
para purificar el agua subterránea contaminada con los compuestos
orgánicos halogenados, se conocen un método de extracción del agua
subterránea contaminada de la tierra para tratar el agua
subterránea convirtiéndola en inocua; un método de bombeo del agua
subterránea contaminada para eliminar los compuestos orgánicos
halogenados de la misma; o similares.
Entre estos métodos convencionales para
purificar la tierra o el agua subterránea contaminada con los
compuestos orgánicos halogenados, se han propuesto varios métodos
para purificar la tierra o el agua subterránea contaminada con los
compuestos orgánicos halogenados convirtiéndolos en inocuos,
mezclando y poniendo en contacto la tierra o agua subterránea con
un agente purificador compuesto por partículas basadas en hierro.
También, se conocen métodos para descomponer y eliminar los
compuestos orgánicos halogenados utilizando partículas basadas en
hierro tales como partículas de óxido de hierro en escamas, de
hierro granular y de hierro esponja producidas en las industrias de
fabricación de hierro y acero (Solicitud de la Patente Japonesa en
Trámite (KOKAI) Núm. 10-71386(1998),
11-235577(1999),
11-253908(1999), 2000-5740,
2000-225385, 2000-237768,
2000-334063, 2001-38341,
2001-113261, 2001-198567 y
2002-161263).
Aquí, se describen los procesos generales de
fabricación del hierro y del acero.
Los procesos de fabricación de hierro y acero en
general se clasifican en un proceso indirecto de reducción de
mineral de hierro primero a hierro en bruto fundido y después
refinación por oxidación el hierro en bruto a acero, y un proceso
directo para convertir directamente el mineral de hierro en acero
sin pasar por la producción de hierro en bruto.
En la etapa de producción de hierro en bruto del
proceso indirecto (en el que el mineral de hierro se reduce a
hierro en bruto), se utilizan como materias primas el mineral de
hierro junto con piedra caliza (CaCO_{3}) y coque. El mineral de
hierro utilizado en este proceso contiene una ganga compuesta por
hematita (principalmente Fe_{2}O_{3}), magnetita
(principalmente Fe_{3}O_{4}), SiO_{2} y Al_{2}O_{3} como
componentes principales. Estas materias primas se cargan en un alto
horno donde el coque se quema inyectando aire caliente al mismo
para producir un gas mezcla a alta temperatura formado por CO y
N_{2} mediante el cual se reduce el mineral de hierro. El hierro
sólido producido mediante la reacción de reducción absorbe C
mientras cae hacia abajo en el alto horno, y se transforma en
hierro en bruto. Además, el hierro en bruto fundido absorbe C, Si,
Mn, etc., para formar una composición final. El hierro en bruto
usualmente está compuesto por 3,0 a 4,5% en peso de C, 0,2 a 2,5%
en peso de Si, 0,02 a 0,5% en peso de Mn, 0,01 a 0,5% en peso de P y
0,01 a 0,5% en peso de S. La ganga del mineral de hierro y las
cenizas del coque se hacen reaccionar químicamente con piedra
caliza para formar escoria fundida que después se separa del hierro
en bruto fundido por la diferencia de pesos específicos entre los
mismos. El hierro en bruto separado de este modo se somete, si se
requiere, a un proceso metálico en caliente.
El proceso metálico en caliente para el hierro
en bruto fundido incluye tratamientos de desulfurización,
desfosforización y desiliconización. Como flujos de
desulfurización, se pueden utilizar CaO, CaF_{2}, CaCl_{2} o
similares. Como flujos de desfosforización, se pueden utilizar
óxido de hierro en escamas, mineral de hierro o similares. También,
como agente de desiliconización, se puede utilizar óxido de hierro,
mineral de manganeso o similares.
El hierro en bruto fundido o hierro en bruto no
tratado sometido al proceso metálico en caliente después se somete
a refinado por oxidación en un horno de fabricación de acero
utilizando oxígeno puro (etapa de fabricación de acero). La mayoría
de los hornos de fabricación de acero tienen la forma de un
convertidor combinado. El horno de fabricación de acero se carga
con materias primas que incluyen hierro en bruto fundido, desechos
y piedra caliza y fluorita como flujos junto con, si se requiere,
mineral de manganeso. Al proporcionar oxígeno puro en el horno de
fabricación de acero, se producen SiO_{2}, FeO, CaO, CaF_{2},
etc., como escoria, y después se oxida C para producir CO
(descarbonización), dando como resultado la producción de acero. A
partir de ese momento, el acero obtenido de ese modo se somete, si
se requiere, a un proceso de refinado secundario, y después, en la
mayoría de los casos, se le da la forma de lámina gruesa, lupia,
lingote pequeño, etc., mediante el proceso de colada continua.
Por otra parte, en el proceso de reducción
directa, se utilizan el mineral de hierro, un agente reductor y un
agente formador de escoria como materias primas, y se tratan con
calor en un horno de fabricación de hierro crudo que utiliza
calentamiento eléctrico o con combustible para obtener hierro
granular sólido o hierro esponja sin producción de hierro en bruto.
Después, el hierro sólido obtenido se funde en un horno eléctrico, y
posteriormente se convierte por colada en láminas gruesas, lupias,
lingotes pequeños, etc., mediante el mismo método utilizado en el
proceso de reducción indirecta.
\newpage
En cualquiera de los procesos descritos más
arriba, el compuesto de hierro producido en la etapa de fabricación
de acero contiene varias impurezas obtenidas de las materias primas
o aditivos. En particular, la inclusión de impurezas se vuelve más
evidente en la etapa de fabricación de acero del proceso de
reducción directa. En el caso en que la tierra o agua subterránea
contaminada con los compuestos orgánicos halogenados se purifican
convirtiéndolos en inocuos, mezclando y poniéndolos en contacto con
un agente purificador compuesto por partículas basadas en hierro,
en particular en el caso en que la tierra o agua subterránea
contaminada con los compuestos orgánicos halogenados son tratadas
utilizando partículas basadas en hierro tales como escamas de óxido
de hierro, hierro granular o partículas de hierro esponja
producidos en la etapa de fabricación de acero, se debe prestar
atención a las impurezas que permanecen en las partículas basadas en
hierro.
En la Solicitud de Patente Japonesa en Trámite
(KOKAI) No. 10-71386(1998), se describe el
método para perforar un orificio en la tierra contaminada, soplando
aire comprimido y partículas de hierro en el orificio para formar
una capa de dispersión compuesta por las partículas de hierro, y
poniendo en contacto las partículas de hierro en la capa de
dispersión con el agua subterránea para hacer que las sustancias
nocivas contenidas en la tierra y el agua subterránea resulten
inocuas. Sin embargo, debido a que no se describen las propiedades
detalladas y cantidad específica de las partículas de hierro
utilizadas, se considera que este método no reduce completamente los
compuestos orgánicos halogenados.
En la Solicitud de Patente Japonesa en Trámite
(KOKAI) No. 11.-235577(1999), se describe el método para
añadir y mezclar en la tierra, partículas de hierro que contienen
no menos que 0,1% en peso de carbono, que se obtienen sometiendo
las partículas de hierro reducido de mineral esponja sin refinar a
refinado por reducción, sinterizado, pulverización y tamizado, para
hacer que los compuestos orgánicos halogenados contenidos en tierra
resulten inocuos. Sin embargo, debido a que la materia prima
utilizada en este método se obtiene del mineral de hierro, se
supone que en el mismo está incluida una gran cantidad de impurezas
contenidas en las mayorías de los componentes comunes del acero o
los componentes del hierro fundido común. Por ello, las partículas
de hierro pueden no evidenciar un alto grado de purificación con
respecto a los compuestos orgánicos halogenados. Además, aunque se
describe la superficie específica y el tamaño de partículas de las
partículas de hierro, debido a que el tamaño de partículas de las
mismas es demasiado grande, puede ser difícil reducir completamente
los compuestos orgánicos halogenados aromáticos.
En la Solicitud de Patente Japonesa en Trámite
(KOKAI) No. 11-253908(1999), se describe el
método para mezclar uniformemente el PCB con partículas de metal y
después calentar el material uniformemente amasado obtenido para
formar un cloruro metálico, haciendo de ese modo que el PCB resulte
inocuo. Sin embargo, en los Ejemplos de esta KOKAI, se requiere
esencialmente calentar el material amasado a una temperatura no
menor que 250ºC. Por ello, este método puede no brindar un proceso
económico.
En la Solicitud de Patente Japonesa en Trámite
(KOKAI) No. 2000-5740, se describe el método para
hacer que los compuestos orgánicos halogenados contenidos en tierra
resulten inocuos utilizando partículas de hierro que contienen
cobre. Sin embargo, en forma similar a las partículas de hierro
descritas en la Solicitud de Patente Japonesa en Trámite (KOKAI)
No. 11-235577(1999), debido a que las
partículas de hierro obtenidas sometiendo las partículas de hierro
reducidas de mineral esponja sin tratar a refinado por reducción,
sinterizado, pulverización y tamizado, se utilizan como materia
prima, es decir, la materia prima se obtiene del mineral de hierro,
se supone que aún está contenida en la misma una gran cantidad de
impurezas contenidas en la mayoría de los componentes comunes del
acero o en los componentes comunes del hierro fundido. Por ello, las
partículas de hierro pueden no evidenciar un alto grado de
purificación con respecto a los compuestos orgánicos halogenados.
Además, debido a que la descomposición de los compuestos orgánicos
halogenados requiere un largo período de tiempo, este método puede
no convertir eficientemente los compuestos orgánicos halogenados en
compuestos inocuos.
En la Solicitud de Patente Japonesa en Trámite
(KOKAI) No. 2000-225385, se describe el método para
someter hidrocarburos halogenados a deshalogención por reducción
haciendo reaccionar químicamente los hidrocarburos halogenados con
un metal reductor en presencia de un compuesto dador de hidrógeno.
Sin embargo, debido a que este método requiere esencialmente
utilizar aminas para acelerar la reacción de deshalogenación, es
difícil conducir completamente la reacción de descomposición
mediante el metal reductor.
En la Solicitud de Patente Japonesa en Trámite
(KOKAI) No. 2000-237768, se describe el método para
poner en contacto los compuestos orgánicos halogenados con metales
basados en hierro. Sin embargo, debido a que los metales basados en
hierro están en forma de fibras que poseen un gran diámetro de
fibra, este método también puede no reducir completamente los
compuestos orgánicos halogenados aromáticos.
En la Solicitud de Patente Japonesa en Trámite
(KOKAI) No. 2000-334063, se describe el método para
poner en contacto las dioxinas con una solución acuosa de ácido
clorhídrico que contiene escamas de óxido de hierro producidas en
el proceso de producción de placa de acero laminada en caliente en
fundición de hierro, a una temperatura menor que 100ºC para hacer
que las dioxinas resulten inocuas. Sin embargo, se supone que las
mismas escamas de óxido de hierro contienen impurezas tales como Mn,
Si, Cr, Al, P y Ca en una cantidad que oscila entre varios cientos
de ppm a varios miles de ppm. Por ello, las escamas de óxido de
hierro pueden no evidenciar un alto grado de purificación con
respecto a los compuestos orgánicos halogenados. También, a fin de
promover la conversión de los compuestos orgánicos halogenados a
compuestos inocuos, debido a que esencialmente se requiere el uso
de la solución acuosa de ácido clorhídrico, las escamas de óxido de
hierro por sí mismas pueden no promover en forma suficiente la
reacción de descomposición.
En la Solicitud de Patente Japonesa en Trámite
(KOKAI) No. 2001-38341, se describe un agente
purificador de tierra compuesto por una suspensión acuosa que
contiene partículas de hierro que poseen un diámetro de partícula
promedio de 1 a 500 \mum. Sin embargo, debido a que las partículas
de hierro utilizadas poseen un tamaño de partícula demasiado
grande, puede ser difícil descomponer completamente los compuestos
orgánicos halogenados.
En la Solicitud de Patente Japonesa en Trámite
(KOKAI) No. 2001-113261, se describe el método para
poner en contacto tierra contaminada con dioxina con una solución
acuosa de ácido clorhídrico que contiene un compuesto de hierro
para hacer que las dioxinas resulten inocuas. Sin embargo, a fin de
promover la conversión de dioxinas a dioxinas inocuas, debido a que
esencialmente se requiere el uso de la solución acuosa de ácido
clorhídrico, el compuesto de hierro por sí mismo puede no promover
suficientemente la reacción de descomposición.
En la Solicitud de Patente Japonesa en Trámite
(KOKAI) No. 2001-198567, se describe el método de
purificación que utiliza una suspensión acuosa que contiene
partículas de hierro esféricas que poseen un diámetro de partícula
promedio menor que 10 \mum. Las partículas de hierro esféricas
contenidas en la suspensión acuosa se obtienen recolectando los
polvos contenidos en el gas de desecho descargado durante el proceso
de refinado desde un convertidor de soplado con oxígeno para la
fabricación de acero donde el hierro en bruto que contiene C, Si,
P, etc., se refina por oxidación inyectando oxígeno en el mismo, y
eliminando los gases de los polvos. Sin embargo, se supone que las
partículas de hierro esféricas obtenidas de ese modo contienen
impurezas tales como C, Si y P en forma de óxidos. Por ello, las
partículas de hierro esféricas pueden no evidenciar un alto grado
de purificación con respecto a los compuestos orgánicos halogenados.
Además, debido a que la suspensión acuosa que contiene las
partículas de hierro esféricas obtenidas recolectando los polvos
contenidos en el gas de desecho descargado durante el proceso de
refinado desde un convertidor de soplado con oxígeno para la
fabricación de acero y eliminando los gases de los polvos, las
partículas de hierro poseen una amplia distribución de tamaño de
partícula y, por ello, exhiben una velocidad de penetración no
uniforme en la tierra contaminada, dando como resultado un
desempeño de purificación retardado y un tiempo de purificación
prolongado. Por esta razón, la suspensión acuosa también puede no
lograr reducir completamente los compuestos orgánicos halogenados.
Además, aunque se utilizaron partículas de hierro esféricas que
poseen un diámetro de partícula promedio de 1,3 \mum en los
Ejemplos de esta KOKAI, debido a que el contenido de hierro metálico
de las mismas es bajo, puede ser difícil reducir completamente los
compuestos orgánicos halogenados.
En la Solicitud de Patente Japonesa en Trámite
(KOKAI) No. 2002-161263, se describen partículas de
hierro para descomponer compuestos orgánicos halogenados, en la que
una parte de la superficie de las partículas de hierro se adhiere
con al menos un metal seleccionado del grupo que consiste en níquel,
cobre, cobalto y molibdeno, y la superficie restante distinta de la
superficie adherida con el metal anterior se cubre con una capa de
óxido de hierro. Sin embargo, las partículas de hierro utilizadas
son o bien partículas de hierro obtenidas sometiendo las partículas
de hierro esponja obtenidas reduciendo las escamas de óxido de
hierro descargadas del proceso de producción de placa de acero
laminada en caliente, etc., en la fundición de hierro utilizando
coque, al tratamiento de acabado-reducción bajo
flujo de hidrógeno, o partículas de hierro obtenidas atomizando
acero fundido con agua. Por esta razón, debido a que se supone que
las partículas de hierro usualmente contienen una gran cantidad de
impurezas obtenidas de las escamas de óxido de hierro. o acero
fundido, las partículas de hierro pueden no evidenciar un alto
grado de purificación con respecto a los compuestos orgánicos
halogenados. Además, tal como es evidente de la superficie
específica de las partículas de hierro según lo descrito allí, se
considera que las partículas de hierro poseen un gran tamaño de
partícula. De este modo, las partículas de hierro también pueden no
reducir completamente los compuestos orgánicos
halogenados.
halogenados.
Por otra parte, las otras sustancias nocivas
contenidas en la tierra contaminada o agua subterránea, que incluyen
metales pesados tales como cadmio, plomo, cromo (VI) y arsénico así
como cianógeno, productos químicos agrícolas o similares, son
similarmente nocivas para los cuerpos humanos y el ecosistema. Por
ello, también se ha requerido el desarrollo de métodos para la
purificación y eliminación de estas sustancias nocivas.
Según se conoce en la técnica, los medios
técnicos para el tratamiento de tierra o agua subterránea
contaminada con sustancias nocivas tales como metales pesados,
cianógeno, productos químicos agrícolas, etc., se clasifican en dos
categorías, es decir, "técnicas de purificación" y
"contención". Además, las técnicas de purificación se
clasifican en "purificación in situ" y "eliminación
por excavación" para excavar y quitar la tierra contaminada del
terreno objetivo. Además, las técnicas de "purificación in
situ" se clasifican en: "descomposición in
situ", en la que los metales pesados, cianógeno, productos
químicos agrícolas, etc., contenidos en la tierra contaminada o
agua subterránea, se descomponen bajo tierra (in situ), y
"extracción in situ", en la que la tierra contaminada o
agua subterránea se extrae o se excava, y después los metales
pesados, cianógeno, productos químicos agrícolas, etc., contenidos
en la tierra o agua subterránea se eliminan de la misma.
Además, las técnicas de "extracción in
situ" se clasifican en: "descomposición", en la que los
compuestos tales como cianógeno, productos químicos agrícolas,
etc., entre las sustancias objetivo, se descomponen
termoquímicamente, y "separación", en la que los metales
pesados concentrados se separan físicamente de la tierra o agua
subterránea contaminada.
Por otra parte, las técnicas de
"contención" se clasifican en "contención in situ"
y "contención después de la eliminación por excavación". Las
técnicas de contención in situ son técnicas para solidificar
la tierra contaminada mezclando un agente solidificante con la
misma, y confinando después la tierra contaminada in situ
sin eliminación de la misma. Las técnicas de contención después de
la eliminación por excavación son técnicas de
pre-mezclado de un agente insolubilizante con la
tierra contaminada para hacer que la tierra resulte difícilmente
soluble, perforación de la tierra contaminada, y después confinación
de la tierra contaminada en otro lugar.
Como métodos de trabajo para realizar las
"técnicas de purificación", se pueden utilizar un método de
lavado de tierra, un método de desorción por calor o similares. Por
ejemplo, se puede utilizar un método de disolución química por
adición de productos químicos a la tierra contaminada o similares
para disolver los metales pesados, etc., y después separación de la
solución obtenida de los mismos; un método de lavado con agua para
lavado de la tierra contaminada con agua y después clasificación de
la tierra para separar las partículas finas que contienen gran
cantidad de metales pesados de la misma; un método de lavado de
tierra húmeda para eliminar por lavado los contaminantes adheridos
a la superficie de las partículas de tierra con un agente de lavado,
y clasificación de las partículas de tierra en partículas grandes
limpias y partículas finas contaminadas conforme al tamaño de
partícula y peso específico de las mismas; o similares.
También, en las técnicas de "contención",
como método de trabajo para la "contención in situ", se
puede utilizar un método de mezclado de un agente solidificante tal
como cemento con tierra contaminada y después confinar la tierra
solidificada mediante una capa impermeable al agua, tablestaca de
acero, etc. Como método de trabajo para la "contención después de
la eliminación por excavación", se puede utilizar un método de
adición de productos químicos a la tierra contaminada para
modificar la tierra a una forma insolubilizada, y después confinar
la tierra libre de elución mediante un método de aislamiento o de
escudo de agua.
Sin embargo, las técnicas de tratamiento
convencional anteriores adolecen de altos costos de tratamiento, y
requieren un largo tiempo de tratamiento. Por ello, estas técnicas
pueden no reducir las sustancias nocivas tales como metales pesados,
cianógeno, productos químicos agrícolas, etc., de manera eficiente y
continua.
Para solucionar los problemas anteriores, se han
desarrollado técnicas de tratamiento de bajo costo para reducir la
valencia de los metales pesados principalmente mediante la actividad
reductora de partículas de hierro a fin de convertir los metales en
una forma inocua y estabilizada. Por ejemplo, existen técnicas
conocidas que utilizan una actividad reductora de partículas de
hierro (reducción de valencia de metales) (Solicitud de Patente
Japonesa en Trámite (KOKAI) No.
10-71386(1998)); técnicas que utilizan una
actividad reductora o adsortividad de partículas de hierro respecto
del arsénico (Solicitud de Patente Japonesa en Trámite (KOKAI) No.
10-244248(1998)); técnicas que utilizan
tratamiento térmico en combinación con una actividad reductora de
partículas de hierro (reducción de valencia de metales) (Solicitud
de Patente Japonesa en Trámite (KOKAI) No.
2000-157961); técnicas que utilizan una actividad
reductora de partículas de hierro (reducción de valencia de
metales) respecto del cromo (VI) (Solicitud de Patente Japonesa en
Trámite (KOKAI) No. 2001-198567); técnicas que
utilizan una actividad reductora de partículas de hierro
(re-
ducción de valencia de metales) (Solicitud de Patente Japonesa en Trámite (KOKAI) No. 2002-200478); o similares.
ducción de valencia de metales) (Solicitud de Patente Japonesa en Trámite (KOKAI) No. 2002-200478); o similares.
Las técnicas descritas más arriba están
dirigidas a métodos para convertir contaminantes tales como metales
pesados en una forma inocua y estabilizada utilizando la actividad
reductora de partículas de hierro (reducción de la valencia de
metales). Por ello, con el paso de los años, surgen problemas tales
como deterioro de la persistencia de la actividad reductora de las
partículas de hierro. Como resultado, existe una tendencia de que
los metales pesados convertidos en metales inocuos y estabilizados
que poseen valencia baja se conviertan nuevamente en metales
nocivos que poseen una valencia incrementada. De este modo, las
técnicas anteriores pueden no proporcionar un método o medida que
sea utilizable efectivamente durante un largo período de tiempo.
Además, como método para tratar agua de desecho
que contiene metales pesados, se ha propuesto un método de formación
de ferrite para tratar el agua de desecho añadiendo una sal de
hierro a la misma, y un método para estabilizar los metales pesados
debido a la actividad reductora de partículas de hierro.
El método de formación de ferrite es un método
de neutralización de Fe^{2+} o Fe^{3+} con álcali, y oxidación
del Fe neutralizado para producir ferrite de espinela pasando aire a
través del mismo o utilizando un agente oxidante con calentamiento
(o a temperatura ordinaria), permitiendo de ese modo que los metales
pesados sean incorporados o adsorbidos en los cristales del ferrite
de espinela formado de este modo. También se sabe que algunos
metales pesados son incorporados o adsorbidos en los cristales de
óxido hidróxido de hierro tal como \alpha, \gamma o
\delta-FeOOH ("Treatment of heavy
metal-containing waste water by ferrite method"
en "NEC Technical Report", Vol. 37, No. 9/1984; y Solicitud de
Patente Japonesa en Trámite (KOKAI) No.
50-36370(1975),
50-133654(1975) y
50-154164(1975)).
El método de estabilización de metales pesados
debido a la actividad reductora de partículas de hierro es un
método de reducción de una valencia de los metales pesados para
convertir los metales en una forma inocua y estabilizada. Mientras
tanto, también se sabe que algunos metales pesados son incorporados
o adsorbidos en cristales de goetita o ferrite de espinela formados
por disolución de una pequeña cantidad de partículas de hierro en
una región ácida.
Por ejemplo, en la Publicación de Patente
Japonesa (KOKOKU) No. 52-45665(1977), se
describe que al añadir partículas de hierro a una solución que
contiene iones de un metal pesado cuyo valor de pH se ajusta hasta
aproximadamente 5 a 6, y al agitar la mezcla resultante, una parte
de las partículas de hierro se disuelve y precipita como hidróxido
férrico que después se convierte en goetita o lepidocrocita con el
incremento del valor del pH, con lo que una parte de los metales
pesados se co-precipita con la goetita o
lepidocrocita, y una gran parte de los metales pesados es adsorbida
en las partículas de hierro. También, se describe que cuando el
valor del pH es bajo, aumenta la elución de las partículas de
hierro, dando como resultado el deterioro en el efecto de
adsorción/eliminación del mismo.
En la Publicación de Patente Japonesa (KOKOKU)
No. 54-11614(1979), se describe que cuando
las partículas de hierro se añaden a una solución que contiene
complejos quelatos de metales pesados cuyo valor de pH se ajusta
entre 2 y 6, y la mezcla resultante se hace reaccionar bajo dicha
agitación fuerte para atrapar aire en la misma o inyectando aire a
la misma bajo agitación para incrementar naturalmente el valor de pH
de la solución, la superficie de las partículas de hierro se activa
para absorber los metales pesados sobre la misma. También, se
describe que una parte de las partículas de hierro se convierten en
goetita, lepidocrocita o magnetita, y los metales pesados son
incorporados a los cristales de los mismos.
En la Solicitud de Patente Japonesa en Trámite
(KOKAI) No. 57-7795(1982), se describe que se
añaden partículas de hierro a una solución que contiene complejos
de cianuros de hierro cuyo valor de pH se ajusta hasta un valor
menor que 5, y la mezcla resultante se agita, disolviendo de ese
modo una parte de las partículas de hierro y permitiendo que el
complejo de cianuro de hierro sea adsorbido en el hierro. Además,
también se describen diversas reacciones tales como reacción de
reducción (reducción de la valencia de metales), precipitación por
sustitución (tendencia a la ionización), reacción de adsorción sobre
partículas de hierro, incorporación por formación de óxido de
hierro, precipitación de hidróxidos por neutralización, y reacción
de co-precipitación (formación de ferrite).
En cualquiera de las técnicas convencionales
descritas más arriba, las partículas de hierro principalmente
exhiben actividad de reducción o adsortividad. Aunque algunas de las
técnicas convencionales describen el efecto de disolución de las
partículas de hierro, casi todas las técnicas convencionales se
refieren a un mecanismo en el que las partículas de hierro se
convierten, a través de la elución de las mismas en una región
ácida, en goetita, lepidocrocita o magnetita para incorporar metales
pesados en los cristales de las mismas. El mecanismo, sin embargo,
es diferente de las técnicas basadas en dicho fenómeno que con
tratamientos que utilizan partículas de hierro, el Fe^{2+} o
Fe^{3+} se disuelve y se transforma en ferrite de espinela al
mismo tiempo que incorpora metales pesados en el mismo.
En "Air Oxidation of Iron Powder Dispersed in
Aqueous Solution of Sodium Hydroxide", Bull. Inst. Chem. Res.
Kyoto Univ., Vol. 71, No. 2(1993), se describe que se produce
un compuesto de espinela a partir de partículas de hierro a través
de la disolución del mismo. Sin embargo, esta técnica requiere
esencialmente el ajuste del pH mediante la adición de álcali así
como calentamiento y oxidación forzada.
El documento EP 1 086 739 A2 se ocupa de un
catalizador compuesto para descomponer un compuesto orgánico
halogenado que comprende:
partículas de compuesto de hierro que poseen un
tamaño de partícula promedio de 0,01 a 2,0 \mum, un contenido de
fósforo de no más de 0,02% en peso sobre la base del peso de las
partículas, un contenido de azufre de no más de 0,3% en peso sobre
la base del peso de las partículas, y un contenido de sodio de no
más de 0,3% en peso sobre la base del peso de las partículas; y una
amina,
teniendo dicho catalizador compuesto una
actividad catalítica capaz de descomponer no menos del 50% en peso
de monoclorobenceno cuando 50 mg de una mezcla que comprende
partículas de óxido de hierro obtenidas por tratamiento térmico de
dichas partículas de compuesto de hierro a una temperatura de 300ºC
durante 60 minutos en el aire, y la amina, se ponen en contacto
instantáneamente con 5,0 X 10^{-7} mol de monoclorobenceno a una
temperatura de 300ºC a una velocidad espacial de 150.000 h^{-1}
en una atmósfera de gas inerte que utiliza un reactor catalítico por
pulsos.
Se dice que dicho catalizador descompone
eficazmente las dioxinas y sus precursores
El documento EP 1 050 333 A1 se refiere a un
catalizador para inhibir la generación de dioxina, catalizador que
comprende partículas de óxido de hierro y/u óxido hidróxido de
hierro que poseen un tamaño de partícula promedio de 0,01 a 2,0
\mum,
una superficie específica BET de 0,2 a 200
m^{2}/g, un contenido de fósforo de no más de 0,02% en peso,
un contenido de azufre de no más de 0,6% en peso
y
un contenido de sodio de no más de 0,5% en peso;
y
siendo el catalizador capaz de convertir no
menos del 15% del monóxido de carbono en dióxido de carbono cuando
2,8 x 10^{-4} mol de partículas de óxido de hierro obtenidas
mediante tratamiento térmico del catalizador en aire a una
temperatura de 800ºC durante 15 minutos se ponen en contacto
instantáneamente con 6,1 x 10^{-7} mol de monóxido de carbono a
250ºC y una velocidad espacial (SV) de 42.400 h^{-1} en una
atmósfera de gas inerte que utiliza un reactor catalítico por
pulsos.
Se dice que dicho catalizador es particularmente
útil para inhibir la generación de dioxina durante la incineración
de desechos sólidos municipales.
Environmental Science & Technology vol 31,
núm. 7, 1997, 2154-2156 describe la formación de
partículas de hierro en nanoescala y paladizadas. Se dice que dichas
partículas, que contienen hierro con valencia cero, descloran
tetracloroetano y tricloroetano.
Como resultado de los serios estudios de los
presentes inventores para solucionar los problemas anteriores, se
ha descubierto que mezclando y poniendo en contacto con la tierra o
agua subterránea que contiene sustancias nocivas tales como
compuestos orgánicos halogenados y/o metales pesados, cianógeno,
etc., y partículas de hierro obtenidas por reducción térmica
partículas de goetita que poseen un diámetro de eje principal
promedio de 0,05 a 0,50 \mum o partículas de hematita obtenidas
por deshidratación térmica de las partículas de goetita a una
temperatura de 250 a 350ºC, a una temperatura de 250 a 600ºC,
produciendo de ese modo partículas de hierro, después del
enfriamiento, (i) transfiriendo las partículas de hierro a agua sin
formar una película de oxidación superficial sobre la superficie de
las partículas de hierro en una fase gaseosa, formando la película
de oxidación superficial sobre la superficie de las partículas de
hierro en agua; y secando después las partículas de hierro, o (ii)
formando la película de oxidación superficial sobre la superficie de
las partículas de hierro en una fase gaseosa, es posible tratar las
sustancias nocivas tales como compuestos orgánicos halogenados y/o
metales pesados, cianógeno, etc. contenidas en la tierra o agua
subterránea de manera eficiente, continua y económica. La presente
invención se ha logrado sobre la base de este hallazgo.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar partículas de hierro para purificar tierra o agua
subterránea contaminada, que sean capaces de descomponer o
insolubilizar sustancias nocivas tales como compuestos orgánicos
halogenados y/o metales pesados, cianógeno, etc., contenidas en la
tierra o en el agua subterránea de manera eficiente, continua y
económica.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar un agente purificador para la tierra o agua subterránea
contaminada, que sea capaz de descomponer o insolubilizar
sustancias nocivas tales como compuestos orgánicos halogenados y/o
metales pesados, cianógeno, etc., contenidas en la tierra o agua
subterránea de manera eficiente, continua y económica.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar un proceso para producir partículas de hierro para
purificar tierra o agua subterránea contaminada que contiene
sustancias nocivas tales como compuestos orgánicos halogenados y/o
metales pesados, cianógeno, etc.
Inclusive es otro objeto de la presente
invención proporcionar un proceso para producir un agente
purificador para purificar tierra o agua subterránea contaminada que
contiene sustancias nocivas tales como compuestos orgánicos
halogenados y/o metales pesados, cianógeno, etc.
Inclusive es otro objeto de la presente
invención proporcionar un método para purificar tierra o agua
subterránea contaminada que contiene sustancias nocivas tales como
compuestos orgánicos halogenados y/o metales pesados, cianógeno,
etc.
Para cumplir con los objetivos, en un primer
aspecto de la presente invención, se proporcionan partículas de
hierro para purificar tierra o agua subterránea, que comprenden una
fase mixta de fase \alpha-Fe y fase de
Fe_{3}O_{4}, y que poseen una superficie específica BET de 5 a
60 m^{2}/g, un contenido de Fe de no menos del 75% en peso sobre
la base del peso de las partículas de hierro y un contenido de
azufre no menor que 1.000 ppm.
En un segundo aspecto de la presente invención,
se proporcionan partículas de hierro para purificar tierra o agua
subterránea, que comprenden una fase mixta de fase
\alpha-Fe y fase Fe_{3}O_{4}, y que poseen
una superficie específica BET de 5 a 60 m^{2}/g, un contenido de
Fe de no menos del 75% en peso sobre la base del peso de las
partículas de hierro, un contenido de azufre no menor que 1.000 ppm,
una relación entre la intensidad de difracción D_{110} del plano
(110) de \alpha-Fe y la suma de la intensidad de
difracción D_{311} del plano (311) de magnetita y la intensidad
de difracción D_{110} (D_{110}/(D_{311} + D_{110})) cuando
se mide a partir del espectro de difracción de rayos X de las mismas
de 0,20:1 a 0,98:1, un valor de magnetización de saturación de 60 a
200 Am^{2}/kg, un tamaño de cristalitas D_{110} del plano (110)
de \alpha-Fe de 200 a 500 \ring{A}, y un
contenido de \alpha-Fe de 30 a 99% en peso sobre
la base del peso de las partículas de hierro.
En un tercer aspecto de la presente invención,
se proporcionan partículas de hierro para purificar tierra o agua
subterránea, que comprenden una fase mixta de fase
\alpha-Fe y fase Fe_{3}O_{4}, y que poseen
una superficie específica BET de 5 a 50 m^{2}/g, un contenido de
Fe de no menos del 75% en peso sobre la base del peso de las
partículas de hierro y un contenido de azufre no menor que 1.000
ppm, y contienen pequeñas partículas que poseen un diámetro de
partícula de 0,05 a 0,50 \mum en una cantidad de no menos del 20%
en volumen sobre la base del volumen de las partículas de hierro y
partículas grandes que poseen un diámetro de partícula de 0,5 a 5,0
\mum en una cantidad de menos del 80% en volumen sobre la base del
volumen de las partículas de hierro.
En un cuarto aspecto de la presente invención,
se proporcionan partículas de hierro para purificar tierra o agua
subterránea, que comprenden una fase mixta de fase
\alpha-Fe y fase Fe_{3}O_{4}, y que poseen
una superficie específica BET de 5 a 60 m^{2}/g, un contenido de
Fe de no menos del 75% en peso sobre la base del peso de las
partículas de hierro, un contenido de azufre de 3.500 a 10.000 ppm,
un diámetro de partícula promedio de 0,05 a 0,50 \mum, un valor
de magnetización de saturación de 90 a 190 Am^{2}/kg y un tamaño
de cristalitas D_{110} del plano (110) de
\alpha-Fe de 200 a
400 \ring{A}.
400 \ring{A}.
En un quinto aspecto de la presente invención,
se proporcionan partículas de hierro para purificar tierra o agua
subterránea, que comprenden una fase mixta de fase
\alpha-Fe y fase Fe_{3}O_{4}, que poseen una
superficie específica BET de 5 a 60 m^{2}/g, un contenido de Fe de
no menos del 75% en peso sobre la base del peso de las partículas
de hierro, un contenido de \alpha-Fe de 30 a 99%
en peso sobre la base del peso de las partículas de hierro y un
contenido de azufre no menor que 1.000 ppm, exhibiendo una elución
de cadmio de no más que 0,01 mg/litro, ninguna elución detectada de
cianógenos totales, una elución de plomo de no más que 0,01
mg/litro, una elución de cromo (VI) de no más que 0,05 mg/litro, una
elución de arsénico de no más que 0,01 mg/litro, una elución de
mercurio total de no más que 0,0005 mg/litro, una elución de selenio
de no más que 0,01 mg/litro, una elución de flúor de no más que 0,8
mg/litro y una elución de boro de no más que 1 mg/litro.
En un sexto aspecto de la presente invención, se
proporciona un agente purificador para la tierra o agua subterránea
contaminada con sustancias nocivas, que comprende una suspensión
acuosa que contiene como componente efectivo, partículas de hierro
de la invención, por ejemplo partículas de hierro que comprenden una
fase mixta de fase \alpha-Fe y fase
Fe_{3}O_{4}, y que poseen una superficie específica BET de 5 a
60 m^{2}/g, un contenido de Fe de no menos del 75% en peso sobre
la base del peso de las partículas de hierro y un contenido de
azufre no menor que 1.000 ppm.
En un séptimo aspecto de la presente invención,
se proporciona un agente purificador para tierra o agua subterránea
contaminada con sustancias nocivas, que comprende una suspensión
acuosa que contiene como componente efectivo, las partículas de
hierro definidas en uno cualquiera de los aspectos segundo a
sexto.
En un octavo aspecto de la presente invención,
se proporciona un agente purificador para tierra o agua subterránea
contaminada con sustancias nocivas, que comprende una suspensión
acuosa que contiene como componente efectivo, las partículas de
hierro que comprenden una fase mixta de fase
\alpha-Fe y fase Fe_{3}O_{4}, y que poseen
una superficie específica BET de 5 a 60 m^{2}/g, un contenido de
Fe de no menos del 75% en peso sobre la base del peso de las
partículas de hierro, un contenido de azufre no menor que 1.000 ppm,
un diámetro de eje principal promedio de 0,05 a 0,50 \mum, una
relación de aspecto de más que 1,0:1 a 2,0:1, y un contenido de
\alpha-Fe de 30 a 99% en peso sobre la base del
peso de las partículas de hierro,
partículas de hierro que comprenden partículas
secundarias que exhiben una distribución de tamaño de partícula con
un único valor máximo, y que poseen una mediana del diámetro
D_{50} (diámetro de partícula correspondiente a un volumen
acumulativo de partículas del 50% medido y acumulado con respecto al
diámetro respectivo de partículas y expresado en porcentaje sobre
la base del volumen total de partículas de hierro como 100%) de 0,5
a 5,0 \mum, y una relación de D_{90} a D_{10} de 1,0:1 a
5,0:1.
En un noveno aspecto de la presente invención,
se proporciona un proceso para producir partículas de hierro para
purificar tierra o agua subterránea, que comprenden una fase mixta
de fase \alpha-Fe y fase Fe_{3}O_{4}, y que
poseen una superficie específica BET de 5 a 60 m^{2}/g, un
contenido de Fe de no menos del 75% en peso sobre la base del peso
de las partículas de hierro y un contenido de azufre no menor que
1.000 ppm, que comprende:
(a) reducir térmicamente partículas de goetita a
una temperatura de 250 a 600ºC, que poseen un diámetro de eje
principal promedio de 0,05 a 0,50 \mum o partículas de hematita
obtenidas deshidratando térmicamente las partículas de goetita a una
temperatura de 250 a 350ºC, produciendo de ese modo partículas de
hierro; y
(b) (i) después de enfriar, transferir las
partículas de hierro a agua sin formar una película de oxidación
sobre la superficie de las partículas de hierro en una fase gaseosa,
formar la película de oxidación sobre la superficie de las
partículas de hierro en agua, y secar después las partículas de
hierro obtenidas; o
(ii) después de enfriar, formar una película de
oxidación sobre la superficie de las partículas de hierro en una
fase gaseosa.
En un décimo aspecto de la presente invención,
se proporciona un proceso para producir las partículas de hierro
para purificar tierra o agua subterránea según lo definido en
cualquiera de los aspectos segundo a sexto, que comprende:
reducir térmicamente las partículas de goetita
que poseen un diámetro de eje principal promedio de 0,05 a 0,50
\mum o partículas de hematita obtenidas deshidratando térmicamente
las partículas de goetita a una temperatura de 250 a 350ºC, a una
temperatura de 250 a 600ºC, produciendo de ese modo partículas de
hierro;
después de enfriar, transferir las partículas de
hierro a agua sin formar una película de oxidación sobre la
superficie de las partículas de hierro en una fase gaseosa, formar
la película de oxidación sobre la superficie de las partículas de
hierro en agua, y secar después las partículas de hierro obtenidas;
o
después de enfriar, formar la película de
oxidación sobre la superficie de las partículas de hierro en una
fase gaseosa.
En un décimo primer aspecto de la presente
invención, se proporciona un proceso para producir el agente
purificador de la invención, por ejemplo para purificar tierra o
agua subterránea contaminada con sustancias nocivas según lo
definido en una cualquiera de los aspectos séptimo a noveno, que
comprende:
reducir térmicamente a una temperatura de 250 a
600ºC partículas de goetita que poseen un diámetro de eje principal
promedio de 0,05 a 0,50 \mum o partículas de hematita obtenidas
deshidratando térmicamente las partículas de goetita a una
temperatura de 250 a 350ºC, produciendo de ese modo partículas de
hierro; y
después de enfriar, transferir las partículas de
hierro a agua sin formar una película de oxidación sobre la
superficie de las partículas de hierro en una fase gaseosa, y formar
la película de oxidación sobre la superficie de las partículas de
hierro en agua; o
después de enfriar, formar una película de
oxidación sobre la superficie de las partículas de hierro en una
fase gaseosa, y transferir las partículas de hierro a agua,
obteniendo de ese modo una suspensión acuosa que
contiene las partículas de hierro.
En un duodécimo aspecto de la presente
invención, se proporciona un método para purificar tierra o agua
subterránea contaminada con sustancias nocivas, que comprende:
mezclar y poner en contacto las partículas de
hierro que comprenden una fase mixta de fase
\alpha-Fe y fase Fe_{3}O_{4}, y que poseen
una superficie específica BET de 5 a 60 m^{2}/g, un contenido de
Fe de no menos del 75% en peso sobre la base del peso de las
partículas de hierro y un contenido de azufre no menor que 1.000
ppm, con la tierra o agua subterránea contaminada con sustancias
nocivas.
En un décimotercer aspecto de la presente
invención, se proporciona un método para purificar tierra o agua
subterránea contaminada con sustancias nocivas, que comprende:
mezclar y poner en contacto las partículas de
hierro definidas en uno cualquiera de los aspectos segundo a sexto
con la tierra o agua subterránea contaminada con sustancias
nocivas.
En un décimocuarto aspecto de la presente
invención, se proporcionan partículas de hierro para purificar
tierra o agua subterránea contaminada, que comprenden pequeñas
partículas que poseen un diámetro de partícula de 0,05 a 0,50
\mum en una cantidad de no menos del 20% en volumen sobre la base
del volumen de las partículas de hierro, y que poseen un valor de
magnetización de saturación de 60 a 200 Am^{2}/kg, una superficie
específica BET de 5 a 50 m^{2}/g, un tamaño de cristalitas
D_{110} de 200 a 500 \ring{A} y un contenido de Fe de no menos
del 75% en peso sobre la base del peso de las partículas de
hierro.
En un décimoquinto aspecto de la presente
invención, se proporcionan partículas de hierro para purificar
tierra o agua subterránea contaminada, que comprenden pequeñas
partículas que poseen un diámetro de partícula de 0,05 a 0,50
\mum en una cantidad de no menos del 20% en volumen sobre la base
del volumen de las partículas de hierro y partículas grandes que
poseen un diámetro de partícula de 0,5 a 5,0 \mum, en una cantidad
de menos del 80% en volumen sobre la base del volumen de las
partículas de hierro, que poseen un valor de magnetización de
saturación de 60 a 200 Am^{2}/kg, una superficie específica BET de
5 a 50 m^{2}/g, un tamaño de cristalitas D_{110} de 200 a 500
\ring{A}, y que no contienen sustancialmente Cd, Pb, As ni Hg.
En un decimosexto aspecto de la presente
invención, se proporcionan partículas de hierro para purificar
tierra o agua subterránea contaminada, que comprenden
principalmente una fase \alpha-Fe, y que poseen un
valor de magnetización de saturación de 60 a 200 Am^{2}/kg, una
superficie específica BET de 5 a 50 m^{2}/g,un tamaño de
cristalitas D_{110} de 200 a 500 \ring{A}, un contenido de Fe de
no menos del 75% en peso sobre la base del peso de las partículas
de hierro, un contenido de azufre no menor que 500 ppm y un diámetro
de partícula promedio de 0,05 a 0,50 \mum.
En un decimoséptimo aspecto de la presente
invención, se proporcionan partículas de hierro para purificar
tierra o agua subterránea contaminada, que comprenden principalmente
una fase \alpha-Fe, que poseen un valor de
magnetización de saturación de 60 a 200 Am^{2}/kg, una superficie
específica BET de 5 a 50 m^{2}/g, un tamaño de cristalitas
D_{110} de 200 a 500 \ring{A}, un contenido de Fe de no menos
del 75% en peso sobre la base del peso de las partículas de hierro,
un contenido de azufre no menor que 500 ppm y un diámetro de
partícula promedio de 0,05 a 0,50 \mum, y que no contienen
sustancialmente Cd, Pb, As ni Hg.
En un decimoctavo aspecto de la presente
invención, se proporcionan partículas de hierro para purificar
tierra o agua subterránea contaminada, que comprenden una fase
\alpha-Fe en una cantidad de 30 a 99% en peso
sobre la base del peso de las partículas de hierro y que poseen un
contenido de azufre de 3.500 a 10.000 ppm.
En un decimonoveno aspecto de la presente
invención, se proporcionan partículas de hierro para purificar
tierra o agua subterránea contaminada, que comprenden
\alpha-Fe y magnetita, y que poseen una relación
entre la intensidad de difracción D_{110} del plano (110) de
\alpha-Fe y la suma de la intensidad de difracción
D_{311} del plano (311) de magnetita y la intensidad de
difracción D_{110} (D_{110/}/(D_{311} + D_{110})) de
0,20:1 a 0,98:1 cuando se mide a partir del espectro de difracción
de rayos X del mismo y un contenido de azufre de 3.500 a 10.000
ppm.
En un vigésimo aspecto de la presente invención,
se proporcionan partículas de hierro para purificar tierra o agua
subterránea contaminada, que poseen una elución de cadmio de no más
que 0,01 mg/litro, ninguna elución detectada de cianógenos totales,
una elución de plomo de no más que 0,01 mg/litro, una elución de
cromo (VI) de no más que 0,05 mg/litro; una elución de arsénico de
no más que 0,01 mg/litro, una elución de mercurio total de no más
que 0,0005 mg/litro, una elución de selenio de no más que 0,01
mg/litro, una elución de flúor de no más que 0,8 mg/litro, una
elución de boro de no más que 1 mg/litro y que comprende una fase
\alpha-Fe en una cantidad de 30 a 99% en peso
sobre la base del peso de las partículas de hierro.
En un vigésimo primer aspecto de la presente
invención, se proporcionan partículas de hierro para purificar
tierra o agua subterránea contaminada, que comprenden
\alpha-Fe y magnetita, y que poseen una elución de
cadmio de no más que 0,01 mg/litro, ninguna elución detectada de
cianógenos totales, una elución de plomo de no más que 0,01
mg/litro, una elución de cromo (VI) de no más que 0,05 mg/litro, una
elución de arsénico de no más que 0,01 mg/litro, una elución de
mercurio total de no más que 0,0005 mg/litro, una elución de selenio
de no más que 0,01 mg/litro, una elución de flúor de no más que 0,8
mg/litro, una elución de boro de no más que 1 mg/litro, y una
relación entre la intensidad de difracción D_{110} del plano (110)
de \alpha-Fe y la suma de la intensidad de
difracción D_{311} del plano (311) de magnetita y la intensidad de
difracción D_{110} (D_{110}/(D_{311} + D_{110})) de 0,20:1
a 0,98:1 cuando se mide a partir del espectro de difracción de rayos
X de los mismos.
En un vigésimo segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona un agente purificador para purificar
tierra o agua subterránea contaminada, que comprende una suspensión
acuosa que contiene partículas de hierro como componente efectivo,
en donde las partículas primarias de las partículas de hierro poseen
una forma de bola de arroz, un diámetro de eje principal promedio
de 0,05 a 0,50 \mum y una relación de aspecto de más que 1,0:1 a
2,0:1, y un contenido de \alpha-Fe de 30 a 99% en
peso sobre la base del peso de las partículas de hierro, y las
partículas secundarias de las partículas de hierro exhiben una
distribución de tamaño de partícula con un único valor máximo y
poseen un diámetro medio D_{50} (diámetro de partícula
correspondiente a un volumen acumulativo de partículas de 50%
medido y acumulado con respecto al diámetro respectivo de partículas
y expresado en porcentaje sobre la base del volumen total de
partículas de hierro como 100%) de 0,5 a 5,0 \mum y una relación
de D_{90} a D_{10} de 1,0:1 a 5,0:1.
En un vigésimo tercer aspecto de la presente
invención, se proporciona un agente purificador para purificar
tierra contaminada o agua subterránea, que comprende una suspensión
acuosa que contiene como componente efectivo, partículas de hierro
que comprenden una fase \alpha-Fe y una fase
Fe_{3}O_{4}, en las que las partículas primarias de las
partículas de hierro poseen una forma de bola de arroz, un diámetro
de eje principal promedio de 0,05 a 0,50 \mum y una relación de
aspecto de más que 1,0:1 a 2,0:1, y una relación entre la intensidad
de difracción D_{110} del plano (110) de
\alpha-Fe y la suma de la intensidad de difracción
D_{311} del plano (311) de la magnetita y la intensidad de
difracción D_{110} (D_{110}/ (D_{311} + D_{110})) de 0,20:1
a 0,98:1 cuando se mide a partir del espectro de difracción de rayos
X de los mismos; y las partículas secundarias de las partículas de
hierro exhiben una distribución de tamaño de partícula con un único
valor máximo y poseen un diámetro medio D_{50} (diámetro de
partícula correspondiente a un volumen acumulativo de partículas de
50% medido y acumulado con respecto al diámetro respectivo de
partículas y expresado en porcentaje sobre la base del volumen
total de partículas de hierro como 100%) de 0,5 a 5,0 \mum y una
relación de D_{90} a D_{10} de 1,0:1 a 5,0:1.
En un vigésimo cuarto aspecto de la presente
invención, se proporciona un método para purificar tierra o agua
subterránea contaminada con sustancias nocivas, que comprende:
mezclar y poner en contacto las partículas de
hierro de la invención con la tierra o agua subterránea contaminada
con las sustancias nocivas.
En un vigésimo quinto aspecto de la presente
invención, se proporciona un método para purificar tierra o agua
subterránea contaminada con sustancias nocivas, que comprende:
mezclar y poner en contacto el agente
purificador de la invención con la tierra o agua subterránea
contaminada con las sustancias nocivas.
En un vigésimo sexto aspecto de la presente
invención, se proporciona el uso de partículas de hierro de la
invención o un agente purificador de la invención para purificar
tierra o agua subterránea contaminada con sustancias nocivas.
En los dibujos adjuntos:
La Fig. 1 es una micrografía electrónica de
barrido (x 30.000) de partículas de hierro para el tratamiento de
purificación obtenida en el Ejemplo 1.
La Fig. 2 es un patrón de rayos X de las
partículas de hierro para el tratamiento de purificación obtenido en
el Ejemplo 1.
La Fig. 3 es un gráfico que muestra la variación
en el porcentaje residual de un agente purificador obtenido en el
Ejemplo 1 con el paso del tiempo de penetración del mismo.
La Fig. 4 es un gráfico que muestra la
persistencia de un agente purificador obtenida en el Ejemplo 1.
La Fig. 5 es un patrón de rayos X de partículas
de hierro contenidas en un agente purificador obtenido en el Ejemplo
8.
La Fig. 6 es un patrón de rayos X de partículas
de hierro contenidas en un agente purificador obtenido en el Ejemplo
10.
La Fig. 7 es una micrografía electrónica de
barrido (x 100) de partículas de hierro reducido utilizadas en el
Ejemplo Comparativo 5.
La Fig. 8 es una micrografía electrónica de
barrido (x 100) de partículas de hierro electrolítico utilizadas en
el Ejemplo Comparativo 6.
La Fig. 9 es un patrón de rayos X de partículas
de hierro reducido utilizadas en el Ejemplo Comparativo 5.
La Fig. 10 es un patrón de rayos X de partículas
de hierro electrolítico utilizadas en el Ejemplo Comparativo 6.
La Fig. 11 es un gráfico que muestra una
distribución de tamaño de partículas de hierro contenidas en un
agente purificador obtenida en el Ejemplo 4.
La Fig. 12 es una micrografía electrónica de
barrido (x 30.000) de las partículas de hierro contenidas en el
agente purificador obtenida en el Ejemplo 4.
La presente invención se describe en detalle a
continuación.
En primer término, se describen partículas de
hierro para purificar tierra o agua subterránea contaminada con
sustancias nocivas conforme a la presente invención (de aquí en
adelante denominadas simplemente "partículas de hierro
purificadoras").
Las partículas de hierro purificadoras de la
presente invención comprenden una fase mixta compuesta por una fase
\alpha-Fe y una fase Fe_{3}O_{4}, y poseen una
superficie específica BET de 5 a 60 m^{2}/g, un contenido de Fe
de no menos del 75% en peso y un contenido de S no menor que 1.000
ppm.
El Fe_{3}O_{4} permite que la actividad
catalítica de las partículas de hierro se mantenga durante un largo
período de tiempo. El contenido de Fe_{3}O_{4} no está
particularmente limitado siempre que se puedan satisfacer los
requerimientos de contenido de Fe y magnetización de saturación de
las partículas de hierro. Además, el Fe_{3}O_{4} (magnetita)
está preferiblemente presente sobre la superficie de las partículas
de hierro purificadoras.
El límite inferior del valor de la superficie
específica BET de las partículas de hierro purificadoras conforme a
la presente invención usualmente es 5,0 m^{2}/g, preferiblemente
7,0 m^{2}/g, y el límite superior del mismo usualmente es 60
m^{2}/g, preferiblemente 55 m^{2}/g, más preferiblemente 50
m^{2}/g. Cuando el valor de la superficie específica BET es menor
que 5,0 m^{2}/g, el área de contacto de las partículas de hierro
purificadoras se reduce, dando como resultado una actividad
catalítica insuficiente de las mismas. Cuando el valor de la
superficie específica BET es mayor que 60 m^{2}/g, la fase
\alpha-Fe se vuelve inestable, dando como
resultado la formación de una película de oxidación gruesa sobre la
superficie de la misma, de manera que puede ser difícil incrementar
el contenido de \alpha-Fe. Como resultado, el
menor contenido de \alpha-Fe lleva a una
actividad catalítica deteriorada de las partículas de hierro
purificadoras, de manera que puede ser difícil lograr los efectos
propuestos de la presente invención.
Las partículas de hierro purificadoras de la
presente invención poseen usualmente un contenido de Fe no menor
que 75% en peso, preferiblemente 75 a 98% en peso sobre la base del
peso total de las partículas de hierro. Cuando el contenido de Fe
es menor que 75% en peso, el contenido de
\alpha-Fe se reduce, dando como resultado una
actividad catalítica deteriorada de las partículas de hierro
purificadoras, de manera que puede ser difícil lograr los efectos
propuestos de la presente invención.
El contenido de azufre (contenido de S) de las
partículas de hierro purificadoras usualmente es no menor que 1.000
ppm, preferiblemente no menor que 1.500 ppm, más preferiblemente no
menor que 1.900 ppm, aún más preferiblemente no menor que 2.000
ppm, además aún más preferiblemente no menor que 3.500 ppm, mucho
más preferiblemente no menor que 3.800 ppm. El límite superior del
contenido de S de las partículas de hierro purificadoras es
preferiblemente 10.000 ppm, más preferiblemente 9.500 ppm. Cuando
el contenido de S es menor que 1.000 ppm, las partículas de hierro
purificadoras obtenidas pueden no exhibir una actividad de
descomposición suficiente, es decir, una capacidad de purificación
suficiente contra los compuestos orgánicos halogenados. Además, en
el tratamiento de purificación, debido a que la reacción de
disolución de \alpha-Fe no se produce
suficientemente, la reacción de formación de ferrite con metales
pesados puede no ocurrir completamente, de manera que puede ser
difícil lograr los efectos propuestos de la presente invención.
Cuando el contenido de S es mayor que 10.000 ppm, aunque se logre
una propiedad de purificación suficiente contra los compuestos
orgánicos halogenados, el efecto de purificación debido al contenido
de S ya está saturado, y dicho gran contenido de S, por ello, es
innecesario.
Las partículas de hierro purificadoras de la
presente invención contienen la fase \alpha-Fe en
una cantidad de usualmente 30 a 99% en peso, preferiblemente 40 a
99% en peso sobre la base del peso de las partículas de hierro.
Cuando el contenido de la fase \alpha-Fe es menor
que 30% en peso, las partículas de hierro purificadoras obtenidas
pueden no exhibir una actividad de descomposición suficiente, es
decir, una propiedad de purificación suficiente contra los
compuestos orgánicos halogenados. Además, tras el tratamiento de
purificación, debido a que la reacción de disolución de
\alpha-Fe no es provocada suficientemente, la
reacción de formación de ferrite con metales pesados puede no
ocurrir completamente, de manera que puede ser difícil lograr los
efectos propuestos de la presente invención. Cuando el contenido de
fase \alpha-Fe es mayor que 99% en peso, el
tamaño de partícula de las partículas de hierro purificadoras se
vuelve extremadamente grande, o la superficie específica BET del
mismo se vuelve extremadamente pequeña, de manera que las partículas
de hierro se mantienen estables o inertes en el aire, dando como
resultado una actividad catalítica marcadamente deteriorada de las
mismas.
Las partículas de hierro purificadoras de la
presente invención preferiblemente poseen una forma granular. En el
proceso de la presente invención, debido a que las partículas de
hematita o goetita fusiformes o aciculares se someten directamente
a tratamiento de reducción térmica, las partículas sufren ruptura de
la forma de la partícula tras la transformación a la fase
\alpha-Fe, y se les da una forma granular o una
forma de bola de arroz a través del crecimiento cristalino
isotrópico de las mismas. Por el contrario, en comparación con
estas partículas, las partículas esféricas poseen una superficie
específica BET más pequeña en el caso en que los tamaños de
partícula de las mismas son idénticos al de las partículas con forma
granular o forma de bola de arroz y, por ello, exhiben una
actividad catalítica menor. Por ello, es preferible que las
partículas de hierro purificadoras no contengan ninguna partícula
esférica.
En una realización, las partículas de hierro
poseen un diámetro de partícula promedio de 0,05 a 0,50 \mum.
Preferiblemente, las partículas de hierro poseen un contenido de
azufre no menor que 2.000 ppm, un valor de magnetización de
saturación de 60 a 190 Am^{2}/kg, una superficie específica BET de
5 a 50 m^{2}/g, un tamaño de cristalitas D_{110} del plano
(110) de \alpha-Fe de 220 a 480 \ring{A} y un
contenido de Fe de 75 a 98% en peso sobre la base del peso de las
partículas de hierro. Además es preferible que las partículas de
hierro posean un diámetro de partícula promedio de 0,05 a 0,30
\mum.
Las partículas primarias de las partículas de
hierro purificadoras de la presente invención poseen usualmente un
diámetro de partícula promedio de 0,05 a 0,50 \mum,
preferiblemente 0,05 a 0,30 \mum. Cuando el diámetro de partícula
promedio de las partículas primarias es menor que 0,05 \mum, las
fase \alpha-Fe se vuelve inestable, dando como
resultado la formación de una película de oxidación gruesa sobre la
superficie de la misma, de manera que puede ser difícil incrementar
el contenido de \alpha-Fe, y lograr los efectos
buscados de la presente invención. Cuando el diámetro de partícula
promedio de las partículas primarias es mayor que 0,50 \mum,
aunque el contenido de \alpha-Fe se incremente, la
superficie específica BET de las mismas se vuelve demasiado
pequeña, de manera que también puede ser difícil lograr los efectos
buscados de la presente invención.
El límite inferior del tamaño de cristalitas
D_{110} del plano (110) de \alpha-Fe de las
partículas de hierro purificadoras conforme a la presente invención
es usualmente 200 \ring{A}, preferiblemente 220 \ring{A}, y el
límite superior del mismo es usualmente 500 \ring{A},
preferiblemente 480 \ring{A}, más preferiblemente 400 \ring{A},
aún más preferiblemente 350 \ring{A}. Cuando el tamaño de
cristalitas D_{110} es menor que 200 \ring{A}, se incrementa la
superficie específica BET, pero la fase \alpha-Fe
se vuelve inestable, dando como resultado la formación de una
película de oxidación gruesa sobre la superficie de las partículas,
de manera que puede ser difícil incrementar el contenido de
\alpha-Fe. Como resultado, las partículas de
hierro purificadoras pueden no evidenciar una actividad de
descomposición suficiente, es decir, una propiedad de purificación
suficiente contra los compuestos orgánicos halogenados. Además, tras
el tratamiento de purificación, debido a que la reacción de
disolución de \alpha-Fe no es provocada
suficientemente, la reacción de formación de ferrite con metales
pesados puede no ocurrir completamente, de manera que puede ser
difícil lograr los efectos buscados de la presente invención.
Cuando el tamaño de cristalitas D_{110} es mayor que 500
\ring{A}, aunque se incremente el contenido de
\alpha-Fe, la superficie específica BET del mismo
se vuelve demasiado pequeña, de manera que puede ser difícil lograr
los efectos buscados de la presente invención.
Las partículas de hierro purificadoras de la
presente invención no contienen casi ningún elemento metálico
distinto de Fe tal como Pb, Cd, As, Hg, Sn, Sb, Ba, Zn, Cr, Nb, Co,
Bi, etc., ya que estos elementos metálicos exhiben toxicidad. En
particular, es preferible que las partículas de hierro purificadoras
no contengan sustancialmente nada de Pb, Cd, As y Hg. Dichas
partículas pueden tener un contenido de \alpha-Fe
de 30 a 99% en peso sobre la base del peso de las partículas de
hierro.
Las partículas de hierro purificadoras de la
presente invención poseen usualmente un valor de magnetización de
saturación de 60 a 200 Am^{2}/kg (60 a 200 emu/g), preferiblemente
60 a 190 Am^{2}/kg (60 a 190 emu/g), más preferiblemente 90 a 190
Am^{2}/kg (90 a 190 emu/g), aún más preferiblemente 95 a 190
Am^{2}/kg (95 a 190 emu/g). Cuando el valor de magnetización de
saturación es menor que 60 Am^{2}/kg, el contenido de Fe del
mismo se reduce, dando como resultado una actividad catalítica
deteriorada del mismo. Cuando el valor de magnetización de
saturación es mayor que 200 Am^{2}/kg, aunque se incremente el
contenido de Fe, la superficie específica BET tiende a reducirse,
dando como resultado también una actividad catalítica deteriorada
del mismo. En una realización, las partículas de hierro poseen un
valor de magnetización de saturación de 60 a 200 Am^{2}/kg y un
tamaño de cristalitas D_{110} del plano (110) de
\alpha-Fe de 200 a 500 \ring{A}.
Las partículas de hierro purificadoras están
formadas por la fase Fe_{3}O_{4} además de la fase
\alpha-Fe. La existencia de la fase
Fe_{3}O_{4} permite que la actividad catalítica de las
partículas de hierro purificadoras se mantenga durante un largo
período de tiempo. El contenido de Fe_{3}O_{4} de las partículas
de hierro purificadoras se controla de manera que cuando se mide a
partir del espectro de difracción de rayos X de las partículas de
hierro, la relación entre la intensidad de difracción D_{110} del
plano (110) de \alpha-Fe y la suma de la
intensidad de difracción D_{311} del plano (311) de
Fe_{3}O_{4} y la intensidad de difracción D_{110}
(D_{110}(D_{311}+D_{110})) es usualmente 0,20:1 a
0,98:1, preferiblemente 0,30:1 a 0,98:1. Además, el Fe_{3}O_{4}
(magnetita) preferiblemente está presente sobre la superficie de las
partículas de hierro purificadoras. Al permitir que la magnetita
exista sobre la superficie de las partículas, la reacción de
formación de ferrite sobre las partículas de hierro como semillas
puede ocurrir epitaxialmente.
En una realización, las partículas de hierro
poseen un contenido de azufre de 3.500 a 10.000 ppm. En una
realización, dichas partículas de hierro poseen un valor de
magnetización de saturación de 90 a 190 Am^{2}/kg y un tamaño de
cristalitas D_{110} del plano (110) de \alpha-Fe
de 200 a 400 \ring{A}. En otra realización, dichas partículas de
hierro poseen un contenido de \alpha-Fe de 40 a
99% en peso sobre la base del peso de las partículas de hierro, un
contenido de azufre de 3.800 a 10.000 ppm, una relación entre la
intensidad de difracción D_{110} del plano (110) de
\alpha-Fe y la suma de la intensidad de difracción
D_{311} del plano (311) de magnetita y la intensidad de
difracción D_{110} (D_{110}/(D_{311} + D_{110})) de 0,30:1 a
0,98:1 cuando se mide a partir de un espectro de difracción de
rayos X de las mismas; un valor de magnetización de saturación de
95 a 190 Am^{2}/kg, un tamaño de cristalitas D_{110} del plano
(110) de \alpha-Fe de 200 a 350 \ring{A}, un
diámetro de partícula promedio de 0,05 a 0,30 \mum y una
superficie específica BET de 7 a 55 m^{2}/g.
Como partículas de hierro purificadoras de la
presente invención, también pueden citarse como ejemplos partículas
de hierro que poseen además las siguientes propiedades.
(1) Las partículas de hierro purificadoras
incluyen partículas primarias que contienen pequeñas partículas que
poseen un diámetro de partícula de 0,05 a 0,50 \mum en una
cantidad preferiblemente no menor que 20% en volumen sobre la base
del volumen de las partículas totales, y partículas grandes que
poseen un diámetro de partícula de 0,50 a 5,0 \mum en una
cantidad preferiblemente menor que 80% en volumen sobre la base
del volumen de las partículas totales. Dichas partículas pueden
tener una superficie específica BET de 5 a 50 m^{2}/g y contienen
pequeñas partículas que poseen un diámetro de partícula de 0,05 a
0,50 \mum en una cantidad no menor que 20% en volumen sobre la
base del volumen de las partículas de hierro y partículas grandes
que poseen un diámetro de partícula de 0,5 a 5,0 \mum en una
cantidad menor que 80% en volumen sobre la base del volumen de las
partículas de hierro. Cuando el contenido de las partículas pequeñas
es menor que 20% en volumen, el contenido de las partículas grandes
se incrementa comparativamente, de manera que la actividad
catalítica puede deteriorarse. El contenido de las partículas
pequeñas más preferiblemente es no menor que 25% en volumen, aún
más preferiblemente 30 a 60% en volumen. En las partículas
primarias, las partículas pequeñas que poseen un diámetro de
partícula de 0,05 a 0,50 \mum poseen un diámetro de partícula
promedio de preferiblemente 0,07 a 0,30 \mum, y las partículas
grandes que poseen un diámetro de partícula de 0,50 a 5,0 \mum
poseen un diámetro de partícula promedio de preferiblemente 0,8 a
3,0 \mum.
(2) Las partículas de hierro purificadoras con
forma de bola de arroz incluyen partículas primarias que poseen un
diámetro promedio del eje principal de preferiblemente 0,05 a 0,50
\mum, más preferiblemente 0,05 a 0,30 \mum. Cuando el diámetro
promedio del eje principal es menor que 0,05 \mum, la fase
\alpha-Fe se vuelve inestable, dando como
resultado la formación de una película de oxidación gruesa sobre la
superficie de las mismas, de manera que puede ser difícil
incrementar el contenido de \alpha-Fe. También,
las partículas de hierro purificadoras obtenidas pueden no exhibir
una actividad de descomposición suficiente, es decir, una propiedad
de purificación suficiente contra los compuestos orgánicos
halogenados. Además, tras el tratamiento de purificación, debido a
que la reacción de disolución de \alpha-Fe no es
provocada suficientemente, la reacción de formación de ferrite con
metales pesados puede no ocurrir completamente, de manera que puede
ser difícil lograr los efectos buscados de la presente invención.
Cuando el diámetro promedio del eje principal es mayor que 0,50
\mum, aunque se incrementa el contenido de
\alpha-Fe, se reduce la superficie específica
BET, de manera que puede ser difícil lograr los efectos buscados de
la presente invención.
Las partículas primarias de las partículas de
hierro purificadoras con forma de bola de arroz poseen una relación
de aspecto preferiblemente de más que 1,0:1 a 2,0:1, más
preferiblemente 1,2:1 a 1,8:1. Cuando la relación de aspecto es
1,0:1, las partículas de hierro son partículas esféricas, y la
superficie específica BET se reduce en comparación con la de las
partículas con forma de bola de arroz en el caso en que los tamaños
de partícula de las mismas son idénticos uno con otro, de manera
que la actividad catalítica de las mismas puede deteriorarse.
Cuando la relación de aspecto es mayor que 2,0:1, la superficie
específica BET se vuelve grande, y la fase
\alpha-Fe se vuelve inestable, dando como
resultado la formación de una película de oxidación gruesa sobre la
superficie de las mismas, de manera que puede ser difícil
incrementar el contenido de \alpha-Fe. Además,
las partículas de hierro purificadoras obtenidas pueden no exhibir
una actividad de descomposición suficiente, es decir, una propiedad
de purificación suficiente contra los compuestos orgánicos
halogenados. Además, tras el tratamiento de purificación, debido a
que la reacción de disolución de \alpha-Fe no es
provocada suficientemente, la reacción de formación de ferrite con
metales pesados puede no ocurrir completamente, de manera que puede
ser difícil lograr los efectos buscados de la presente
invención.
(3) Las partículas de hierro de la presente
invención exhiben una elución de cadmio usualmente no mayor que
0,01 mg/litro, preferiblemente no mayor que 0,005 mg/litro; ninguna
elución detectada de cianógeno total; una elución de plomo
usualmente no mayor que 0,01 mg/litro, preferiblemente no mayor que
0,005 mg/litro; una elución de cromo (VI) usualmente no mayor que
0,05 mg/litro, preferiblemente no mayor que 0,002 mg/litro; una
elución de arsénico usualmente no mayor que 0,01 mg/litro,
preferiblemente no mayor que 0,005 mg/litro; una elución de
mercurio total usualmente no mayor que 0,0005 mg/litro,
preferiblemente menor que 0,0005 mg/litro; una elución de selenio
usualmente no mayor que 0,01 mg/litro, preferiblemente no mayor que
0,005 mg/litro; una elución de flúor usualmente no mayor que 0,8
mg/litro, preferiblemente no mayor que 0,6 mg/litro, y una elución
de boro usualmente no mayor que 1 mg/litro, preferiblemente no mayor
que 0,5 mg/litro. Dichas partículas generalmente poseen un
contenido de \alpha-Fe de 30 a 99% en peso sobre
la base del peso de las partículas de hierro. Cuando la cantidad de
elución de los elementos respectivos excede los intervalos
especificados más arriba, las partículas de hierro pueden no
exhibir un alto grado de purificación con respecto a los compuestos
orgánicos halogenados. Además, debido a que una gran cantidad de
elementos nocivos están contenidos en las partículas de hierro,
surge el riesgo de que al purificar la tierra o agua subterránea
contaminada con los compuestos orgánicos halogenados, la tierra o
agua subterránea se contamine adicionalmente con estos elementos
nocivos. En una realización, dichas partículas poseen un contenido
de \alpha-Fe de 35 a 99% en peso sobre la base
del peso de las partículas de hierro, una relación entre la
intensidad de difracción D_{110} del plano (110) de
\alpha-Fe y la suma de la intensidad de difracción
D_{311} del plano (311) de magnetita y la intensidad de
difracción D_{110} (D_{110}/(D_{311}+D_{110})) de 0,30:1 a
0,98:1 cuando se mide a partir del espectro de difracción de rayos
X de los mismos, un valor de magnetización de saturación de 95 a
190 Am^{2}/kg, un tamaño de cristalitas D_{110} del plano (110)
de \alpha-Fe de 200 a 350 \ring{A}, un diámetro
de partícula promedio de 0,05 a 0,30 \mum y una superficie
específica BET de
7 a 55 m^{2}/g.
7 a 55 m^{2}/g.
(4) En el caso en que se utilizan las partículas
de hierro mencionadas de la presente invención como agente
purificador, es preferible utilizar las partículas secundarias
constituidas por partículas primarias de las partículas de hierro
antes mencionadas.
Cuando las partículas de hierro purificadoras de
la presente invención se miden mediante un equipo de difracción
láser, las partículas secundarias de las mismas preferiblemente
exhiben dicha distribución de tamaño de partícula con un único
valor máximo. Si está presente una pluralidad de picos, la velocidad
de penetración de las partículas de hierro en la tierra contaminada
se vuelve no uniforme, dando como resultado un tiempo de
purificación prolongado, de manera que puede ser difícil lograr los
efectos buscados de la presente invención.
Las partículas secundarias de las partículas de
hierro purificadoras conforme a la presente invención poseen un
diámetro medio D_{50} (diámetro de partícula correspondiente a un
volumen acumulativo de partículas de 50% medido y acumulado con
respecto a los diámetros respectivos de partículas y expresado en
porcentaje sobre la base del volumen total de partículas de hierro
como 100%) de preferiblemente 0,5 a 5,0 \mum, más preferiblemente
0,5 a 3,5 \mum. Aunque el diámetro medio D_{50} de las
partículas secundarias preferiblemente es lo más pequeño posible,
el límite inferior del mismo es preferiblemente 0,5 \mum desde los
puntos de vista industriales debido a que las partículas primarias
son partículas finas, contienen \alpha-Fe y, por
ello, tienden a aglomerarse magnéticamente. Cuando el diámetro
medio de las partículas secundarias es mayor que 5,0 \mum, la
penetración en la tierra contaminada es demasiado lenta, de manera
que puede ser difícil purificar la tierra durante un corto período
de tiempo y lograr los efectos buscados de la presente
invención.
Las partículas secundarias de las partículas de
hierro purificadoras conforme a la presente invención poseen una
relación entre D_{90} (diámetro de partícula correspondiente a un
volumen acumulativo de partículas de 90% medido y acumulado con
respecto a los diámetros respectivos de partículas y expresado en
porcentaje sobre la base del volumen total de partículas de hierro
como 100%) y D_{10} (diámetro de partícula correspondiente a un
volumen acumulativo de partículas de 10% medido y acumulado con
respecto a los diámetros respectivos de partículas y expresado en
porcentaje sobre la base del volumen total de partículas de hierro
como 100%) (D_{90}/D_{10}) preferiblemente de 1,5:1 a 5,0:1,
más preferiblemente 1,0:1 a 3,5:1. Aunque la relación
(D_{90}/D_{10}) es preferiblemente lo más pequeña posible debido
a que la velocidad de penetración en la tierra contaminada se
equipara y la velocidad de purificación también se vuelve uniforme,
el límite inferior del mismo es preferiblemente 1,0:1 desde los
puntos de vista industriales. Cuando la relación (D_{90}/D_{10})
es mayor que 5,0:1, la velocidad de penetración en la tierra
contaminada se vuelve no uniforme, dando como resultado un
desempeño lento de purificación y tiempo de purificación prolongado,
de manera que puede ser difícil lograr los efectos buscados de la
presente invención.
Las partículas secundarias de las partículas de
hierro purificadoras conforme a la presente invención poseen un
ancho de distribución de tamaño de partícula:
D_{84}-D_{16} (en donde D_{84} representa un
diámetro de partícula correspondiente a un volumen acumulativo de
partículas de 84% medido y acumulado con respecto a los diámetros
respectivos de partículas y expresado en porcentaje sobre la base
del volumen total de partículas de hierro como 100%, y D_{16}
representa un diámetro de partícula correspondiente a un volumen
acumulativo de partículas de 16% medido y acumulado con respecto a
los diámetros respectivos de partículas y expresado en porcentaje
sobre la base del volumen total de partículas de hierro como 100%)
de preferiblemente 0,5 a 5,0 \mum, más preferiblemente 0,5 a 3,5
\mum. Aunque el ancho de distribución
D_{84}-D_{16} es preferiblemente lo más pequeño
posible debido a que la velocidad de penetración en la tierra
contaminada se equipara y, por ello, la velocidad de purificación
también se vuelve uniforme, el límite inferior del mismo es
preferiblemente 0,5 \mum desde los puntos de vista industriales.
Cuando el ancho de distribución D_{84}-D_{16} es
mayor que 5,0 \mum, la velocidad de penetración en la tierra
contaminada se vuelve no uniforme, dando como resultado un
desempeño lento de purificación y un tiempo de purificación
prolongado, de manera que puede ser difícil lograr los efectos
buscados de la presente invención.
Al mismo tiempo, las partículas de hierro
purificadoras pueden utilizarse en forma de producto granulado.
A continuación, se describe el agente
purificador para purificar tierra o agua subterránea contaminada con
sustancias nocivas tales como compuestos orgánicos halogenados y/o
metales pesados, cianógeno, etc., conforme a la presente invención
(de aquí en adelante denominado simplemente "agente
purificador").
El agente purificador de la presente invención
comprende las partículas de hierro purificadoras anteriores solas,
o una suspensión acuosa que contiene como componente efectivo las
partículas de hierro purificadoras mencionadas. En una realización,
el agente purificador para la tierra o agua subterránea contaminada
con sustancias nocivas, comprende una suspensión acuosa que
contiene, como componente efectivo, partículas de hierro de la
invención. El contenido de las partículas de hierro purificadoras en
la suspensión acuosa puede seleccionarse adecuadamente del
intervalo usual de 0,5 a 50 partes en peso sobre la base de 100
partes en peso de la suspensión acuosa.
El agente purificador compuesto por la
suspensión acuosa para purificar tierra o agua subterránea
contaminada con sustancias nocivas tales como compuestos orgánicos
halogenados y/o metales pesados, cianógeno, etc., conforme a la
presente invención, posee un valor de pH de preferiblemente 7 a 12,
más preferiblemente 8 a 12. En la presente invención, se ha
confirmado que el valor de pH del agente purificador se incrementa
de 8 hasta aproximadamente 11 con el paso del tiempo. Por ello, se
considera que debido a que el valor de pH del mismo se ubica en una
región alcalina, \alpha-Fe se disuelve
gradualmente poco a poco, de manera que la reacción de formación de
ferrite con metales pesados o similares puede ocurrir continuamente.
En una realización, las partículas de hierro del agente purificador
poseen un diámetro promedio del eje principal de 0,05 a 0,50 \mum,
una relación de aspecto de más que 1,0:1 a 2,0:1, y un contenido de
\alpha-Fe de 30 a 99% en peso sobre la base del
peso de las partículas de hierro, y el agente purificador además
comprende partículas secundarias de las partículas de hierro, que
exhiben una distribución de tamaño de partícula con un único valor
máximo y que poseen una mediana del diámetro D_{50} (diámetro de
partícula correspondiente a un volumen acumulativo de partículas de
50% medido y acumulado con respecto a los diámetros respectivos de
partículas y expresado en porcentaje sobre la base del volumen
total de partículas de hierro como 100%) de 0,5 a 5,0 \mum y una
relación de D_{90} a D_{10} de 1,0:1 a 5,0:1.
A continuación, se describe el proceso para
producir las partículas de hierro purificadoras para purificar
tierra o agua subterránea contaminada con sustancias nocivas tales
como compuestos orgánicos halogenados y/o metales pesados,
cianógeno, etc., conforme a la presente invención.
Las partículas de goetita pueden producirse
mediante métodos comunes, por ejemplo pasando un gas que contiene
oxígeno tal como aire a través de una suspensión que contiene un
precipitado que contiene material ferroso tal como hidróxido de
hierro y carbonato de hierro, que se obtiene haciendo reaccionar una
sal ferrosa con al menos un compuesto seleccionado del grupo que
consiste en hidróxido alcalino, carbonato alcalino y amoniaco. Como
solución acuosa que contiene la sal ferrosa, pueden utilizarse
apropiadamente soluciones acuosas de sales ferrosas de alta pureza
que poseen un menor contenido de impurezas tales como metales
pesados. En una realización, las partículas de goetita se producen
purificando una solución acuosa de sal ferrosa, añadiendo una
solución acuosa de hidróxido alcalino o una solución acuosa de
carbonato alcalino a la solución acuosa de sal ferrosa para formar
una suspensión acuosa que contiene un precipitado que contiene
material ferroso, y oxidando la suspensión acuosa que contiene el
precipitado que contiene el material ferroso.
Como solución acuosa que contiene la sal ferrosa
y que posee un menor contenido de impurezas, se puede utilizar, por
ejemplo, una solución acuosa de sal ferrosa obtenida lavando una
placa de acero con ácido sulfúrico para disolver y eliminar las
impurezas precipitadas sobre la capa superficial de la misma así
como aceites para prevenir la formación de óxido y similares, y
disolviendo después la placa de acero libre de impurezas. Si se
utilizan como materias primas soluciones de lavado ácido obtenidas
lavando hierros viejos que contienen una gran cantidad de impurezas
de metales distintos de hierro, placas de acero sometidas a
tratamiento de recubrimiento electrolítico, tratamiento con fosfato
o tratamiento con ácido crómico para mejorar la resistencia a la
corrosión de las mismas, o placas de acero recubiertas con aceites
para prevenir la formación de óxido o similares, pueden quedar
impurezas en las partículas de hierro obtenidas. Como resultado,
surge el riesgo de que las impurezas se fluyan de las partículas de
hierro en la tierra o agua subterránea a ser purificada.
Además, como solución acuosa que contiene la sal
ferrosa y que posee un menor contenido de impurezas, también se
puede utilizar una solución acuosa de sal ferrosa obtenida añadiendo
un álcali tal como hidróxido alcalino a una solución de sulfato
ferroso obtenida como subproducto a partir del proceso de producción
de óxido de titanio, etc., para ajustar el valor de pH de la misma;
insolubilizando y precipitando titanio así como otras impurezas en
forma de hidróxidos de las mismas; y eliminado después los
precipitados de la solución de reacción por
ultra-filtración, etc. Entre estas soluciones
acuosas de sal ferrosa, se prefiere la solución acuosa de sal
ferrosa obtenida disolviendo la placa de acero que posee un menor
contenido de impurezas con ácido sulfúrico, y es más preferible una
solución acuosa de sal ferrosa tal obtenida eliminando además las
impurezas de la solución acuosa de sal ferrosa preferida anterior
ajustando el valor de pH de la misma. Cualquiera de los métodos
descritos más arriba puede utilizarse industrialmente sin problemas
y también son ventajosos desde el punto de vista económico.
Las partículas de goetita poseen un diámetro
promedio del eje principal de usualmente 0,05 a 0,50 \mum, y son
preferiblemente partículas fusiformes o partículas aciculares, más
preferiblemente partículas fusiformes. El límite inferior de la
relación de aspecto de las partículas de goetita es preferiblemente
4:1, más preferiblemente 5:1.; y el límite superior del mismo es
preferiblemente 30:1, más preferiblemente 25:1, aún más
preferiblemente 20:1, además aún más preferiblemente 18:1. La
superficie específica BET de las partículas de goetita es
preferiblemente 20 a 200 m^{2}/g, más preferiblemente 25 a 180
m^{2}/g.
Las partículas de goetita poseen un contenido de
S usualmente no menor que 700 ppm, preferiblemente 2.200 a 8.000
ppm, más preferiblemente 2.200 a 6.300 ppm.
También, a fin de mantener un alto contenido de
\alpha-Fe en las partículas de hierro y permitir
que las partículas de hierro experimenten una ruptura de forma y
crecimiento de cristales para formar partículas granulares, es
preferible que no se realice ningún tratamiento superficial tal como
tratamiento anti-sinterizado contra las partículas
de goetita.
Las partículas de goetita preferiblemente se
granulan por métodos comunes. Al granular las partículas de goetita
se pueden utilizar un horno reductor del tipo lecho fijo. Además,
las partículas de hierro obtenidas a partir de dicho producto
granulado aún pueden mantener la forma de las mismas bajo ciertas
condiciones reductoras, y pueden verterse apropiadamente en columnas
o similares al utilizarse.
Las partículas de goetita obtenidas de ese modo
pueden deshidratarse térmicamente convirtiéndolas en partículas de
hematita a una temperatura de 250 a 350ºC.
El contenido de S de las partículas de hematita
obtenidas puede controlarse utilizando previamente partículas de
goetita que poseen un alto contenido de S. También, en el caso en
que se utilizan partículas de goetita que poseen un bajo contenido
de S, el contenido de S de las partículas de hematita puede
controlarse añadiendo ácido sulfúrico a una suspensión acuosa que
contiene las partículas de hematita obtenidas.
Las partículas de hematita obtenidas de ese modo
poseen un diámetro promedio del eje principal de usualmente 0,05 a
0,50 \mum, y un contenido de S usualmente no menor que 750 ppm,
preferiblemente 2.400 a 8.500 ppm, más preferiblemente 2.400 a
7.000 ppm. En una realización, las partículas de goetita poseen un
contenido de azufre de 2.200 a 6.300 ppm y las partículas de
hematita poseen un contenido de azufre de 2.400 a 7.000 ppm.
Las partículas de goetita o las partículas de
hematita se reducen térmicamente a una temperatura de usualmente
250 a 600ºC, preferiblemente 350 a 600ºC para obtener partículas de
hierro (\alpha-Fe).
Cuando la temperatura de reducción térmica es
menor que 350ºC, la reacción de reducción avanza lentamente,
requiriendo de ese modo un tiempo de reacción de reducción
prolongado. Aunque la superficie específica BET de las partículas
se incrementa a una temperatura de reducción térmica tan baja, se
puede inhibir un crecimiento de cristales suficiente de las
partículas, dando como resultado la formación de una fase
\alpha-Fe inestable y una película de oxidación
gruesa, o una transferencia insuficiente de fases desde la fase
Fe_{3}O_{4} a la fase \alpha-Fe. Como
resultado, puede ser difícil incrementar el contenido de
\alpha-Fe. Cuando la temperatura de reducción
térmica es mayor que 600ºC, la reacción de reducción avanza
demasiado rápidamente, de manera que el sinterizado en el interior
de o entre las partículas se acelera excesivamente, dando como
resultado un tamaño de partícula demasiado grande y una superficie
específica BET demasiado pequeña de las partículas de hierro
obtenidas.
Al mismo tiempo, como atmósfera en la elevación
de temperatura de la reacción de reducción, se puede utilizar
hidrógeno gaseoso, nitrógeno gaseoso o similares. Entre estos gases,
el hidrógeno gaseoso se prefiere desde el punto de vista
industrial.
Después de enfriar las partículas de hierro
obtenidas mediante la reducción térmica, (i) las partículas de
hierro obtenidas se extraen y se transfieren a agua sin formar una
película de oxidación (capa) sobre la superficie de las mismas en
una fase gaseosa, se oxidan en agua para formar la película de
oxidación (capa) sobre la superficie de las mismas, y después se
secan; o (ii) las partículas de hierro obtenidas se oxidan en una
fase gaseosa para formar una película de oxidación (capa) sobre la
superficie de las mismas. Entre estos métodos, se prefiere el
método (i) en el que las partículas de hierro se extraen y se
transfieren a agua sin formar una película de oxidación sobre la
superficie de las mismas en una fase gaseosa, se oxidan en agua para
formar una película de oxidación (capa) sobre la superficie de las
mismas, y después se secan.
Como atmósfera en el enfriamiento, se puede
utilizar nitrógeno gaseoso o hidrógeno gaseoso. Sin embargo, en una
etapa final del enfriamiento, la atmósfera preferiblemente se cambia
por una atmósfera de nitrógeno gaseoso. Al transferir las
partículas de hierro a agua, las partículas de hierro
preferiblemente se enfrían hasta una temperatura no mayor que
100ºC.
La atmósfera en el secado puede seleccionarse
apropiadamente de nitrógeno gaseoso, aire, vacío, etc. En el
secado, la temperatura de las partículas de hierro es
preferiblemente. no mayor que 100ºC.
En el tratamiento de reducción térmica anterior,
las partículas tratadas se transforman en partículas de hierro
compuestas por fase \alpha-Fe. Al transferir las
partículas de hierro compuestas por fase \alpha-Fe
a agua, el agua se descompone por la actividad catalítica del
\alpha-Fe para producir grupos hidrógeno e
hidroxilo. Por ello, se considera que los grupos hidroxilo
producidos junto con el hidrógeno, oxígeno, oxígeno disuelto en
agua, etc., hacen que el \alpha-Fe se oxide, dando
como resultado la formación de una película de oxidación compuesta
por Fe_{3}O_{4} sobre la superficie de las partículas.
A continuación, se describe el proceso para
producir el agente purificador para purificar tierra o agua
subterránea contaminada con sustancias nocivas tales como compuestos
orgánicos halogenados y/o metales pesados, cianógeno, etc. conforme
ala presente invención.
En el proceso de la presente invención, (i)
después que las partículas de hierro obtenidas reduciendo
térmicamente las partículas de goetita o las partículas de hematita
obtenidas deshidratando térmicamente las partículas de goetita, se
extraen y se transfieren a agua sin formar una película de oxidación
sobre la superficie de las mismas en una fase gaseosa, las
partículas de hierro se oxidan en agua para formar la película de
oxidación sobre la superficie de las mismas, o (ii) las partículas
de hierro obtenidas reduciendo térmicamente las partículas de
goetita o las partículas de hematita obtenidas deshidratando
térmicamente las partículas de goetita se oxidan en una fase
gaseosa para formar la película de oxidación sobre la superficie de
las mismas y después se añaden a agua, obteniendo de ese modo una
suspensión acuosa que contiene las partículas de hierro que poseen
la película de oxidación superficial como agente purificador
conforme a la presente invención.
\newpage
Típicamente, las partículas de goetita poseen un
contenido de azufre de 2.200 a 6.300 ppm y las partículas de
hematita poseen un contenido de azufre de 2.400 a 7.000 ppm.
Preferiblemente, las partículas de goetita se producen purificando
una solución acuosa de sal ferrosa, añadiendo una solución acuosa de
hidróxido alcalino o una solución acuosa de carbonato alcalino a la
solución acuosa de sal ferrosa para formar una suspensión acuosa
que contiene un precipitado que contiene material ferroso, y
oxidando la suspensión acuosa que contiene el precipitado que
contiene material ferroso.
El agente purificador de la presente invención
preferiblemente está en forma de dispersión obtenida dispersando
aglomerados secundarios de las partículas de hierro en agua.
Después de enfriar las partículas de hierro
obtenidas mediante el tratamiento de reducción térmica, las
partículas de hierro se transfieren posteriormente a agua sin
formar una película de oxidación sobre la superficie de las mismas
en una fase gaseosa, y se oxidan en agua para formar la película de
oxidación sobre las mismas. De allí en adelante, las partículas de
hierro obtenidas de ese modo preferiblemente se pulverizan en un
proceso húmedo de acuerdo con las condiciones de aglomeración, las
propiedades (alta actividad), el tamaño de partícula, la capacidad
del pulverizador (tamaño de partícula del producto, cantidad de
producto pulverizado) y la configuración final de las
partículas.
Como pulverizador utilizable en la presente
invención, en caso que se utilicen medios de molienda, se pueden
utilizar molinos del tipo agitador de medios, que incluyen molinos
del tipo rotor de contenedor, por ejemplo molinos de rodillos tales
como molino de bolas, molino tubular y molino cónico, molinos de
vibración tales como molino de vibración de partículas finas, o
similares; molinos del tipo torre tales como molino de torre;
molinos del tipo tanque agitador tales como friccionador; molinos
del tipo tubular de flujo tales como molino para molienda de arena;
y molinos de tipo anular tales como un molino anular. En caso que se
utilicen medios de molienda, se pueden utilizar molinos del tipo
cizalla/fricción, por ejemplo molinos de tipo rotatorios de
contenedores tales como el molino Wong; molinos del tipo rotación a
alta velocidad en un proceso húmedo tales como molino coloidal,
homomezclador y mezclador en línea; o similares.
En general, la pulverización significa
pulverizar materias primas que poseen un tamaño no mayor de 25 mm
para dar partículas, y generalmente se clasifica en pulverización
gruesa, pulverización diminuta y pulverización fina. La
pulverización gruesa es para pulverizar las materias primas para dar
partículas que poseen un tamaño de 5 mm a malla 20, la
pulverización diminuta es para pulverizar las materias primas para
dar partículas que contienen pequeñas partículas que poseen un
tamaño no mayor que el de malla 200 en una cantidad de
aproximadamente 90%, y la pulverización fina es para pulverizar las
materias primas para dar partículas que contienen partículas finas
que poseen un tamaño no mayor que malla 325, en una cantidad de
aproximadamente 90%. Además, las materias primas pueden
pulverizarse en varios micronajes utilizando un pulverizador
ultrafino. En la presente invención, las materias primas
preferiblemente se someten a tres tratamientos de pulverización, que
incluyen la pulverización gruesa, la pulverización diminuta y la
pulverización fina.
La pulverización gruesa puede realizarse
utilizando agitadores de tipo rotatorio a baja velocidad, agitadores
de tipo rotatorio a velocidad media, agitadores de tipo rotatorio a
alta velocidad con cizallamiento o agitadores de tipo rotatorio
combinados de alta y baja velocidad, en los que el tanque agitador
está equipado con un rompeolas. En particular, en la consideración
de la pulverización de aglomerados de partículas de hierro,
preferiblemente se utilizan agitadores de tipo rotatorio de media a
alta velocidad que son operables entre 1.000 y 6.000 r.p.m. Como
forma de álabe de los agitadores, se puede utilizar turbina de
disco, turbina de ventilador, turbina con forma de pluma en flecha,
turbina con propulsor o similares. De estos agitadores, se
prefieren las turbinas de disco con bordes, por ejemplo homodisper
fabricado por Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.
La pulverización diminuta o fina puede
realizarse utilizando un equipo de tipo discontinuo o un equipo de
tipo continuo. De estos equipos, se prefiere el equipo de tipo
continuo desde el punto de vista industrial. La pulverización
diminuta o fina que utiliza medio de molienda puede realizarse
utilizando un molino de bolas, un molino de torre, un molino de
molienda de arena, un friccionador o similares. También, la
pulverización diminuta o muy pequeña que no utiliza ningún medio de
molienda puede realizarse utilizando un homomezclador, mezclador en
línea o similares.
En la pulverización diminuta, se puede utilizar
un pulverizador tal que posea una estructura de múltiples etapas
que comprende una combinación de un estator provisto en la periferia
externa del mismo con una pluralidad de ranuras y un rotor provisto
en la porción superficial con fijación a vara con álabes de corte.
En particular, preferiblemente puede utilizarse un dispositivo de
dispersión continua con cizallas tal como un mezclador en línea sin
medios cuyo rotor rota a una velocidad periférica no menor que 30
m/s, por ejemplo el "Homomic Line Mixer" fabricado por
Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.
La pulverización fina (pulverización de
acabado) puede realizarse utilizando un dispositivo de dispersión
del tipo con medios tal como un molino de molienda de arena, en el
que una pluralidad de discos ubicados sobre un eje central
rotatorio de un recipiente cilíndrico relleno con 01 a 03 medios de
molienda con un porcentaje de relleno de 70 a 80%, se rotan para
provocar una acción de rápida rotación de los medios a través de los
que se pasan los materiales a ser tratados desde abajo hacia
arriba, por ejemplo una moledora de arena fabricada por Imex Co.,
Ltd.
En la pulverización de proceso húmedo de la
presente invención, a fin de acelerar la formación de grietas en
las partículas e inhibir la recombinación de las partículas
pulverizadas, o a fin de evitar que las partículas se aglomeren en
forma granular, que son difíciles de pulverizar, o para evitar que
las partículas se adhieran a las bolas o molinos, lo que puede
causar un deterioro en la fuerza de pulverización, se pueden añadir
auxiliares de pulverización apropiados. Los auxiliares de
pulverización pueden estar en forma sólida o líquida. Ejemplos de
auxiliares de pulverización sólidos pueden incluir sales del ácido
esteárico, sílice coloidal, carbón coloidal o similares. Ejemplos
de auxiliares de pulverización líquidos pueden incluir
trietanolamina, sulfonatos de alquilo o similares.
La concentración de las partículas de hierro
contenidas en la suspensión acuosa en la pulverización de proceso
húmedo es preferiblemente 20 a 40% en peso. Cuando la concentración
de las partículas de hierro es menor que 20% en peso, puede ser
difícil aplicar una fuerza apropiada tal como la fuerza de
cizallamiento en la pulverización, no logrando de ese modo
pulverizar al tamaño de partícula buscado, o dando como resultado un
tiempo de pulverización prolongado. Además, los medios de molienda
requeridos para la pulverización pueden sufrir un severo desgaste.
Cuando la concentración de las partículas de hierro es mayor que 40%
en peso, la suspensión acuosa puede exhibir un incremento de la
viscosidad, dando como resultado la necesidad de una gran carga
mecánica, de manera que puede ser difícil producir las partículas
buscadas en escala industrial apropiada.
A continuación, se describe el proceso para
purificar tierra o agua subterránea contaminada con sustancias
nocivas tales como compuestos orgánicos halogenados y/o metales
pesados, cianógeno, etc., conforme a la presente invención.
El tratamiento de purificación de tierra o agua
subterránea contaminada con compuestos orgánicos halogenados
generalmente se clasifica en: método de "descomposición in
situ" de descomposición directa de los contaminantes
contenidos en los mismos bajo la tierra, y método de "extracción
in situ" de excavación o extracción de la tierra o agua
subterránea que contiene contaminantes, y posterior descomposición
de los contaminantes en el lugar. En la presente invención, se
puede utilizar cualquiera de estos métodos.
En el método de descomposición in situ,
las partículas de hierro purificadoras o el agente purificador
pueden hacerse penetrar directamente bajo tierra o pueden
introducirse bajo tierra a través de un orificio perforado,
utilizando un medio de transferencia que incluye gas a alta presión,
tal como aire y nitrógeno, o agua. En particular, ya que el agente
purificador de la presente invención está en forma de suspensión
acuosa, el agente purificador puede utilizarse directamente, o
puede utilizarse en forma de solución diluida.
En el método de extracción in situ, la
tierra excavada puede mezclarse y agitarse con las partículas de
hierro purificadoras o el agente purificador utilizando molino de
arena, mezcladora Henschel, mezcladora de concreto, mezcladora
Nauter, mezcladora de tipo amasadora con tornillo único o doble, o
similares. También, el agua subterránea bombeada puede pasar a
través de una columna, etc., rellena con las partículas de hierro
purificadoras.
La tierra o agua subterránea contaminada con
sustancias nocivas tales como metales pesados, cianógenos, etc.
puede purificarse por el método de "contención". En la presente
invención, son aplicables ambos métodos de "contención in
situ" y "contención después de la excavación".
En la "contención in situ", una
mezcla de las partículas de hierro purificadoras y agua, o el agente
purificador pueden hacerse penetrar directamente bajo tierra o
introducirse bajo tierra a través de un orificio perforado,
utilizando un medio de transferencia, que incluye gas a alta presión
tal como aire y nitrógeno, o agua, confinando de ese modo la tierra
o agua subterránea contaminada en el lugar. Debido a que el agente
purificador está en forma de suspensión acuosa, el agente
purificador puede utilizarse directamente, o puede utilizarse en
forma de solución diluida.
En la "contención después de la
excavación", una mezcla de las partículas de hierro purificadoras
y agua, o el agente purificador, puede mezclarse y agitarse con la
tierra contaminada excavada utilizando un molino de arena,
mezcladora Henschel, mezcladora de concreto, mezcladora Nauter,
mezcladora de tipo amasadora de tornillo único o doble, o
similares, formando de ese modo ferrite a la que se incorporan los
metales pesados contenidos en la tierra para la contención de los
mismos. Mientras tanto, si se requiere, el ferrite al que se
incorporan los metales pesados, puede separarse magnéticamente de la
tierra.
La cantidad de partículas de hierro
purificadoras o agente purificador añadidos (calculada como
contenido de sólidos) puede seleccionarse adecuadamente conforme al
grado de contaminación de la tierra o agua subterránea con
sustancias nocivas tales como compuestos orgánicos halogenados y/o
metales pesados, cianógeno, etc. En el caso en que deba purificarse
tierra contaminada, el límite inferior de la cantidad de partículas
de hierro purificadoras o agente purificador añadidos (calculada
como contenido de sólidos) es usualmente 0,1 parte en peso,
preferiblemente 0,2 parte en peso, más preferiblemente 0,5 parte en
peso, aún más preferiblemente 1 parte en peso sobre la base de 100
partes en peso de tierra, y el límite superior de la misma es
usualmente 50 partes en peso, preferiblemente 30 partes en peso,
más preferiblemente 20 partes en peso sobre la base de 100 partes
en peso de tierra. Cuando la cantidad de partículas de hierro
purificadoras o agente purificador añadidos es menor que 0,1 parte
en peso, puede ser difícil lograr los efectos buscados de la
presente invención. Cuando la cantidad de partículas de hierro
purificadoras o agente purificador añadidos es mayor que 50 partes
en peso, aunque el efecto de purificación se aumenta, el uso de una
cantidad tan grande de partículas de hierro purificadoras o agente
purificador no es económico.
En el caso en que deba purificarse agua
subterránea, el límite inferior de la cantidad de partículas de
hierro purificadoras o agente purificador añadidos (calculada como
contenido de sólidos) es usualmente 0,1 parte en peso,
preferiblemente 0,2 parte en peso, más preferiblemente 0,5 parte en
peso, aún más preferiblemente 1 parte en peso sobre la base de 100
partes en peso del agua subterránea, y el límite superior del mismo
es usualmente 50 partes en peso, preferiblemente 30 partes en peso,
más preferiblemente 20 partes en peso sobre la base de 100 partes en
peso de agua subterránea.
Cuando se utilizan las partículas de hierro
purificadoras o agente purificador de la presente invención, cuando
se evalúan mediante los métodos mencionados más abajo, el porcentaje
residual de los compuestos orgánicos halogenados alifáticos que
quedan en la tierra contaminada puede reducirse no más del 8%,
preferiblemente 0,1 a 5%; el porcentaje residual de los compuestos
orgánicos halogenados alifáticos que quedan en el agua subterránea
contaminada puede reducirse hasta usualmente no más del 8%,
preferiblemente 0,1 a 5%; el porcentaje residual de los compuestos
orgánicos halogenados aromáticos que quedan en la tierra contaminada
puede reducirse hasta usualmente no más del 30%, preferiblemente no
más del 25%, más preferiblemente no más del 20%; y el porcentaje
residual de los compuestos orgánicos halogenados aromáticos que
quedan en el agua subterránea contaminada puede reducirse hasta
usualmente no más del 30%, preferiblemente no más del 25%, más
preferiblemente no más del 20%.
Además, en caso de utilizar las partículas de
hierro purificadoras o el agente purificador conforme a la presente
invención, cuando se evalúa mediante los métodos mencionados más
abajo, el contenido de cadmio en la tierra o agua subterránea
contaminada puede reducirse hasta no más que 0,01 mg/litro, el
contenido de plomo en la tierra o agua subterránea contaminada
puede reducirse hasta no más que 0,01 mg/litro, el contenido de
cromo (VI) en la tierra o agua subterránea contaminada puede
reducirse hasta no más que 0,05 mg/litro, el contenido de arsénico
en la tierra o agua subterránea contaminada puede reducirse hasta no
más que 0,01 mg/litro, y el contenido de selenio en la tierra o
agua subterránea contaminada puede reducirse hasta no más que 0,01
mg/litro. También, el contenido de cianógeno en la tierra o agua
subterránea contaminada puede reducirse hasta un nivel
indetectable.
El punto de la presente invención es que
utilizando las partículas de hierro purificadoras o el agente
purificador de la presente invención, los compuestos orgánicos
halogenados contenidos en tierra o agua subterránea pueden
descomponerse de manera eficiente, continua y económica.
Las razones por las que los compuestos orgánicos
halogenados contenidos en tierra o agua subterránea pueden
descomponerse efectivamente conforme a la presente invención, son
consideradas a continuación.
(1) Es decir, se considera que debido al efecto
sinérgico de la superficie específica BET especificada, el alto
contenido de Fe y el alto contenido de azufre especificado de las
partículas de hierro purificadoras, se puede potenciar en gran
medida la actividad catalítica del agente purificador. Aunque la
función del azufre contenido aún no está clara, se considera que el
azufre puede promover la disolución de la porción superficial de las
partículas para exponer el \alpha-Fe que posee
una alta actividad catalítica sobre la superficie de las mismas.
Es decir, se considera que en la descomposición
de los compuestos orgánicos halogenados, las partículas de hierro
purificadoras que exhiben una muy alta actividad catalítica pueden
descomponer continuamente agua, proporcionando de ese modo sitos de
reacción requeridos para la descomposición de los compuestos
orgánicos halogenados. Más específicamente, se considera que la
continua descomposición del agua produce continuamente iones
hidróxido que actúan para aislar de los compuestos orgánicos
halogenados, átomos de halógeno que después son retenidos en la
fase líquida en forma ionizada, así como iones hidrógeno que se unen
a los sitios de los que se aislaron los átomos de halógeno. Al
mismo tiempo, se considera que el componente azufrado contenido en
el agente purificador se eluye y se ioniza simultáneamente con la
descomposición del agua, y los iones azufre producidos de este modo
se hacen reaccionar con los compuestos orgánicos halogenados para
inducir la reacción de sustitución y la reacción de hidrogenación
de los mismos, promoviendo de ese modo la descomposición de los
compuestos orgánicos halogenados, permitiendo a la vez que el
componente azufrado se evapore como dióxido de azufre. Además, se
considera que debido a que varios iones producidos más arriba hacen
que el pH vire a la región alcalina, se hace posible eluir
gradualmente el componente azufrado y, por ello, mejorar la
persistencia de la reacción de descomposición. También, se
considera que debido a que se producen hidrógeno gaseoso así como
oxígeno gaseoso en la fase gaseosa, el sistema reaccionante puede
mantenerse en una atmósfera reductora por la existencia del
hidrógeno gaseoso, promoviendo de ese modo la descomposición de los
compuestos orgánicos halogenados, y una parte del oxígeno gaseoso
producido es incorporado en el sólido para formar magnetita.
Por consiguiente, se considera que la
descomposición de los compuestos orgánicos halogenados puede
lograrse completamente, cuando la totalidad de los átomos de
halógeno se aíslan de los compuestos orgánicos halogenados al mismo
tiempo que se agrega hidrógeno a los mismos para convertir los
compuestos en una forma estabilizada.
(2) Se considera que debido a que las partículas
de hierro purificadoras contienen pequeñas partículas que poseen un
diámetro de partícula de 0,05 a 0,50 \mum en una cantidad no menor
que 20% en volumen, y poseen una superficie específica BET
específica y alto contenido de Fe como partículas completas, la
actividad catalítica de las partículas de hierro purificadoras
puede potenciarse en gran medida. Además, se considera que las
partículas de hierro purificadoras que exhiben una alta actividad
pueden descomponer el agua para generar hidrógeno gaseoso, de
manera que el sistema reaccionante puede mantenerse en una atmósfera
reductora, o los átomos de hidrógeno, antes de formar el hidrógeno
gaseoso, pueden ponerse en contacto con los compuestos orgánicos
halogenados, dando como resultado que se promueve la descomposición
de los compuestos orgánicos halogenados.
\newpage
Además, se considera que debido a que las
partículas de hierro de la presente invención poseen un tamaño de
cristalitas especificado y están compuestas por una fase mixta de
\alpha-Fe y Fe_{3}O_{4}, la capa de
Fe_{3}O_{4} formada sobre la superficie de las mismas puede
tener la función de proteger el Fe interior, dando como resultado
un efecto continuo de la actividad catalítica. También, las
partículas de hierro purificadoras que contienen partículas grandes
que poseen un diámetro de partícula de 0,5 a 5,0 \mum conforme a
la presente invención pueden mantener la actividad catalítica
durante un largo período de tiempo. En general, la actividad
catalítica de las partículas de hierro se deteriora gradualmente con
la oxidación de la superficie de las mismas. Sin embargo, en la
presente invención, al permitir que las partículas de hierro
permanezcan en agua según se muestra en los Ejemplos mencionados
más abajo, aunque se forme una gran cantidad de la capa de la
película de oxidación compuesta por Fe_{3}O_{4}, el efecto
catalítico de las partículas de hierro aún puede mantenerse, y en
algunos casos, puede obtenerse un mayor efecto catalítico. Por ello,
se supone que la fase Fe_{3}O_{4} formada en agua también puede
contribuir con el aumento de la actividad catalítica.
(3) Se considera que debido a que el agente
purificador de la presente invención contiene como componente
efectivo las partículas de hierro completamente pulverizadas que
poseen una estrecha distribución de tamaño de partícula, el agente
purificador puede hacerse penetrar fácilmente y dispersarse en la
tierra o agua subterránea y, por ello, puede exhibir
suficientemente una actividad de descomposición inherente respecto
de los compuestos orgánicos
halogenados.
halogenados.
(4) Se considera que debido a que las partículas
de hierro de la presente invención contienen
\alpha-Fe, y exhiben el efecto sinérgico del
aumento de la pureza de las partículas de hierro y el aumento de la
reactividad de las mismas debido a la eliminación de metales
pesados nocivos y otros elementos como venenos catalíticos, las
partículas de hierro pueden exhibir suficientemente una actividad de
descomposición inherente respecto de los compuestos orgánicos
halogenados.
Además, en la presente invención, debido a que
las partículas de hierro purificadoras y el agente purificador
poseen cantidades reducidas de elución de metales pesados nocivos
tales como cadmio, plomo, cromo (VI), arsénico, mercurio total y
selenio así como cianógenos completos y otros elementos, la tierra o
agua subterránea después del tratamiento de purificación puede
descargarse al medio ambiente sin ninguna contaminación ambiental,
minimizando extremadamente de ese modo la influencia adversa sobre
el medio ambiente.
Es decir, las partículas de hierro purificadoras
de la presente invención pueden insolubilizar metales pesados,
cianógenos, etc., sometiendo el \alpha-Fe disuelto
de las partículas de hierro junto con los metales pesados y
similares a la reacción de formación de ferrite.
Debido a que las partículas de hierro
purificadoras de la presente invención poseen un tamaño de partícula
fino y una alta actividad, el \alpha-Fe puede
disolverse fácilmente de las mismas a temperatura ordinaria sin
calentamiento. Además, el agua contenida en la tierra o agua
subterránea es eficazmente descompuesta por las partículas de
hierro purificadoras para generar grupos hidrógeno o hidroxilo,
permitiendo de ese modo que siempre exista localmente una región
alcalina. Como resultado, la reacción de disolución del
\alpha-Fe puede ocurrir gradualmente. Después, el
\alpha-Fe disuelto y las sustancias nocivas tales
como metales pesados y cianógenos sufren continuamente la reacción
de formación de ferrite de espinela en una interfaz de las
partículas de hierro al mismo tiempo que se introducen en las
mismas los grupos hidroxilo debido a la descomposición del agua,
oxígeno u oxígeno disuelto. Por esta razón, se considera que como
resultado de la continua reacción de formación de ferrite de
espinela, las sustancias nocivas tales como metales pesados y
cianógenos pueden insolubilizarse. También, se considera que el
azufre contenido en las partículas de hierro puede contribuir
localmente a la disolución del \alpha-Fe.
Además, se considera que debido a que la
reacción de formación de ferrite del \alpha-Fe
disuelto con sustancias nocivas tales como metales pesados y
cianógenos causa un crecimiento epitaxial de las partículas sobre la
capa superficial de la magnetita de espinela como semilla, las
sustancias nocivas tales como metales pesados y cianógenos pueden
insolubilizarse eficazmente.
En la presente invención, debido a que no se
requiere ningún tratamiento de ajuste de pH por adición de ácido o
álcali, ni tratamiento térmico ni tratamiento de oxidación forzada
por inyección de aire, es posible insolubilizar eficientemente las
sustancias nocivas tales como metales pesados y cianógenos. Además,
debido a que las partículas de hierro purificadoras no sufren
variación en las propiedades con el paso del tiempo, las sustancias
nocivas tales como metales pesados y cianógenos pueden
insolubilizarse durante un largo período de tiempo.
Según lo descrito más arriba, debido a que las
partículas de hierro purificadoras de la presente invención exhiben
una alta actividad catalítica así como una buena persistencia de la
misma, los compuestos orgánicos halogenados .pueden descomponerse
eficientemente durante un corto período de tiempo, dando como
resultado un tratamiento de purificación eficiente. Por ello, la
presente invención es apropiada, en particular, para purificar
tierra o agua subterránea contaminada con compuestos orgánicos
halogenados en elevada concentración.
Además, debido a que el agente purificador no
contiene metales pesados nocivos ni otros elementos nocivos, puede
evitarse que la tierra y el agua subterránea se contaminen con
metales pesados y otros elementos nocivos en el tratamiento de
purificación de las mismas, minimizando de ese modo la influencia
adversa sobre el medio ambiente.
\newpage
Las partículas de hierro purificadoras y el
agente purificador que contiene como componente efectivo las
partículas de hierro conforme a la presente invención pueden
insolubilizar sustancias nocivas que incluyen metales pesados tales
como cadmio, plomo, cromo (VI), arsénico y selenio así como
cianógeno, etc., de manera eficiente y continua y, por ello, son
apropiados para purificar tierra o agua subterránea contaminada con
sustancias nocivas tales como metales pesados. Por consiguiente, la
presente invención puede exhibir una aplicabilidad industrial muy
grande.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención se describe en más detalle
mediante los Ejemplos y Ejemplos Comparativos, pero los Ejemplos son
solamente ilustrativos y, por ello, no tienen como objeto limitar el
ámbito de la presente invención.
Se evaluaron varias propiedades mediante los
siguiente métodos.
(1) El diámetro medio del eje principal y la
relación de aspecto de las partículas de goetita se midieron a
partir de una micrografía electrónica de transmisión de las mismas.
Los tamaños de partícula promedio de las partículas de hematita y
partículas de hierro se midieron a partir de una micrografía
electrónica de barrido de las mismas.
También, se midieron respectivamente el diámetro
de partícula promedio de las partículas pequeñas que poseen un
diámetro de partícula de 0,05 a 0,50 \mum y el diámetro medio de
partícula de las partículas grandes que poseen un diámetro de
partícula de 0,50 a 5,0 \mum a partir de una micrografía
electrónica de barrido de las partículas de hierro.
La distribución de tamaño de partículas de las
partículas de hierro se midió mediante un "NIKKISO MICROTRAC HRA
MODELO 9320-X100" del tipo difracción por
dispersión de láser (fabricado por Nikkiso Co., Ltd.), y los
contenidos respectivos de las pequeñas partículas que poseen un
intervalo de diámetro de partícula de 0,05 a 0,50 \mum y las
partículas grandes que poseen un intervalo de diámetro de partícula
de 0,5 a 5,0 \mum se determinaron a partir de la distribución del
tamaño de partícula medida de este modo.
(2) El contenido de Fe de las partículas de
hierro se midió utilizando un espectroscopio
"SPS-4000" de emisión atómica por plasma de
alta frecuencia acoplado inductivamente (fabricado por Seiko Denshi
Kogyo Co., Ltd.).
(3) El contenido de \alpha-Fe
de las partículas de hierro se calculó a partir de una curva de
calibración preparada midiendo previamente patrones de difracción
de rayos X de diversas partículas que contenían
hierro-\alpha y magnetita (obtenida a partir de
\alpha-Fe colocado en agua) en varios relaciones
de mezclado y estableciendo una fórmula relacional entre la
intensidad de difracción D_{110} del plano (110) del
\alpha-Fe, la intensidad de difracción D_{311}
del plano (311) de la magnetita y las relaciones de mezclado basadas
en los patrones medidos. La fórmula relacional como curva de
calibración se expresa a continuación.
contenido de \alpha-Fe =
-51,387X^{2} + 151,88X
en la que X representa una relación de
intensidad (D_{110}/(D_{110}+ D_{311})).
(4) Entre los elementos metálicos distintos del
hierro contenidos en las partículas respectivas, se midieron los
contenidos de Pb y Cd mediante un "Espectrofotómetro de absorción
atómica de llama AA-6500S" (fabricado por
Shimadzu Seisakusho Co., Ltd.); el contenido de As se midió mediante
un "Espectrofotómetro de absorción atómica por generación de
compuestos hidrogenados HVG-1" (fabricado por
Shimadzu Seisakusho Co., Ltd.); y el contenido de Hg se midió
mediante un "Espectrofotómetro de absorción atómica por
evaporación por reducción MVU-1A" (fabricado por
Shimadzu Seisakusho Co., Ltd.).
(5) El tamaño de cristalitas D_{110} (plano
(110) del \alpha-Fe) de las partículas de hierro
se expresó mediante el espesor de la cristalita en dirección
perpendicular a cada plano del cristal de las partículas medido por
el método de difracción de rayos X. El valor del espesor se calculó
a partir de la curva de máximos de difracción de rayos X preparada
con respecto a cada plano del cristal conforme a la siguiente
fórmula de Scherrer:
Tamaño de cristalitas D_{110} =
K\lambda/\betacos\theta
en la que \beta es un ancho medio real del
máximo de difracción que se corrigió con respecto al ancho de la
máquina utilizada (unidad: radianes); K es la constante de Scherrer
(= 0,9); \lambda es la longitud de onda de los rayos X utilizados
(rayo Cu K\alpha de 0,1542 nm); y \theta es el ángulo de
difracción (correspondiente al máximo de difracción de cada plano
del cristal).
Mientras tanto, al determinar el tamaño de las
cristalitas, pueden obtenerse diferentes valores de tamaño de
cristalitas debido a la diferencia del método de cálculo de las
mismas; es decir, debido a la diferencia en el número de puntos de
corrección de fondo, el número de puntos de alisado y la relación de
intensidad de separación (factor de separación) entre K\alpha1 y
K\alpha2 en una curva de máximos de difracción preparada mediante
un difractómetro de rayos X. Por ello, se describen conjuntamente
los respectivos valores de tamaño de cristalitas obtenidos mediante
dos métodos diferentes, es decir, los métodos A y B, si se
requiere.
Específicamente, en el método A, el tamaño de
cristalitas se calculó utilizando 5 puntos de corrección de fondo,
5 puntos de alisado y una relación de intensidad de separación entre
K\alpha1 y K\alpha2 de 0 (sin separación), mientras que en el
método B, el tamaño de cristalitas se calculó utilizando 27 puntos
de corrección de fondo, 10 puntos de alisado y una relación de
intensidad de separación entre K\alpha1 y K\alpha2 de 0,5
(método de Rachinger).
La medición del tamaño de cristalitas se realizó
utilizando un "Difractómetro de rayos X Rigaku PINT Modelo RINT
1100K" (fabricado por Rigaku Denki Co., Ltd.).
(6) La superficie específica de las respectivas
partículas se expresó a través del valor medido mediante el método
de BET utilizando "Monosorb MS-11" (fabricado
por Cantachrom Co., Ltd.).
(7) El valor de magnetización de saturación de
las partículas de hierro se midió utilizando un magnetómetro por
vibración de muestra
"VSM-3S-15" (fabricado por Toei
KogyoCo., Ltd.) aplicando un campo magnético externo de 795,8 kA/m
(10 kOe) a las mismas.
(8) La fase cristalina de las respectivas
partículas se identificó midiendo las partículas en el intervalo de
10 a 90º utilizando el difractómetro de rayos X mencionado.
(9) El contenido de azufre (contenido de S) de
las respectivas partículas se midió mediante un "Analizador de
Carbono y Azufre EMIA-2200" (fabricado por Horiba
Seisakusho Co., Ltd.).
(10) La distribución de tamaño de partícula de
las partículas de hierro se midió mediante un "NIKKISO MICROTRAC
HRA MODELO 9320-X100" del tipo difracción por
dispersión con láser (fabricado por Nikkiso Co., Ltd.). Al mismo
tiempo, en la medición se utilizó etanol como disolvente dispersante
y se utilizó organosilano como dispersante, y las partículas se
dispersaron en los mismos utilizando un equipo dispersante
ultrasónico durante un minuto.
(11) Las cantidades de elución de elementos
distintos de hierro contenidos en las partículas de hierro,
incluyendo cadmio, plomo, cromo (VI), arsénico, mercurio total,
selenio, cianógenos totales, flúor y boro, se midieron conforme a
"Norma Medioambiental para la Contaminación de Tierra",
Notificación Núm. 46 de la Agencia del Medio Ambiente de Japón,
1991, mediante los siguientes métodos.
Cadmio (Ensayo de elución conforme a JIS K0102
55.2)
Cianógenos totales (Ensayo de elución conforme a
JIS K0102 38.1 y 38.3).
Plomo (Ensayo de elución conforme a JIS K0102
54.2)
Cromo (VI) (Ensayo de elución conforme a JIS
K0102 65.2.1)
Arsénico (Ensayo de elución conforme a JIS K0102
61.2)
Mercurio total (Ensayo de elución conforme a la
Tabla Adjunta 1 de Notificación Núm. 59 de la Agencia del Medio
Ambiente de Japón, 1971)
Selenio (Ensayo de elución conforme a JIS K0102
67.2)
Flúor (Ensayo de elución conforme a JIS K0102
34.1)
Boro (Ensayo de elución conforme a JIS K0102
47.3)
\vskip1.000000\baselineskip
La concentración de los compuestos orgánicos
halogenados alifáticos se calculó a partir de la curva de
calibración previamente preparada conforme al siguiente
procedimiento.
Tricloroetileno (TCE: C_{2}HCl_{3}): peso
molecular: 131,39; reactivo garantizado (99,5%); densidad (20ºC):
1,461 a 1,469 g/ml.
Se utilizó tricloroetileno en tres cantidades
estándar (0,05 \mul, 0,1 \mul y 1,0 \mul) en este
procedimiento. Se añadieron 30 ml de agua purificada por
intercambio iónico a un frasco ampolla marrón de 50 ml (capacidad
efectiva: 68 ml) cargado con 20 g de tierra arenosa (pasada por
tamiz de malla 2 mm), y el frasco ampolla se selló. Después, se
vertieron las cantidades estándar respectivas de tricloroetileno en
cada frasco ampolla, después el frasco ampolla se cerró
inmediatamente con un tapón de goma con una funda de fluororresina,
y se ajustó firmemente un precinto de aluminio sobre el tapón de
goma. Se obtuvo una muestra de gas del volumen libre del frasco
ampolla utilizando una jeringa y el tricloroetileno contenido en el
gas de muestra se midió con un
"GC-MS-QP5050" (fabricado por
Shimadzu Seisakusho Co., Ltd.). Suponiendo que el tricloroetileno no
sufrió ninguna descomposición, la relación entre la cantidad de
tricloroetileno añadido y el área del pico se determinó a partir de
los valores de medición. El análisis anterior se realizó utilizando
una columna capilar ("DB-1" fabricada por J
& B Scientific Co. Ltd.; fase líquida: dimetilpolisiloxano) y He
gaseoso (caudal de flujo: 143 litros/minuto) como gas portador.
Específicamente, la muestra se mantuvo a 40ºC durante 2 minutos y
después se calentó hasta 250ºC a una velocidad de incremento de
temperatura de 10ºC/minuto para analizar el gas.
\vskip1.000000\baselineskip
\global\parskip0.900000\baselineskip
Previamente se añadió 1,0 \mul de
tricloroetileno a 20 g de tierra arenosa humedecida (pasada por
tamiz de malla 2mm) para preparar una muestra de tierra
contaminada con tricloroetileno. Se cargó un frasco ampolla marrón
de 50 ml (capacidad efectiva: 68 ml) con 1 g de partículas de hierro
purificadoras y 30 ml de agua purificada por intercambio iónico, y
después con la anterior tierra contaminada. El frasco ampolla se
cerró inmediatamente con un tapón de goma con una funda de
fluororresina, y se ajustó firmemente un precinto de aluminio sobre
el tapón de goma. El frasco ampolla se agitó durante 3 horas
utilizando un acondicionador de pinturas (fabricado por Reddevil
Co., Ltd.).
\vskip1.000000\baselineskip
Se obtuvo una muestra de 50 \mul de gas del
volumen libre del frasco ampolla utilizando una jeringa, y se
analizó con un "GC-MS-QP5050"
(fabricado por Shimadzu Seisakusho Co., Ltd.) para medir la cantidad
residual de tricloroetileno contenida en el gas.
\vskip1.000000\baselineskip
Se efectuó el mismo procedimiento definido en la
anterior <preparación de curva de calibración para la tierra:
determinación cuantitativa de compuestos orgánicos halogenados
alifáticos> excepto que no se añadió tierra arenosa, preparando
de ese modo una curva de calibración para agua subterránea.
\vskip1.000000\baselineskip
El frasco ampolla marrón de 50 ml (capacidad
efectiva: 68 ml) se cargó con 1 g de las partículas de hierro
purificadoras y 30 ml de agua purificada por intercambio iónico, y
después con 1 \mul de tricloroetileno. El frasco ampolla se cerró
inmediatamente con un tapón de goma con una funda de fluororresina y
a continuación se ajustó firmemente un precinto de aluminio sobre
el tapón de goma. El frasco ampolla se agitó durante 3 horas
utilizando un acondicionador de pintura (fabricado por Reddevil Co.,
Ltd.).
\vskip1.000000\baselineskip
La cantidad de tricloroetileno residual se midió
por el mismo método definido en el anterior <método de evaluación
para compuestos orgánicos halogenados alifáticos>.
\vskip1.000000\baselineskip
Triclorobenceno (TCB: C_{6}H_{3}Cl_{3}):
peso molecular: 181,45; reactivo garantizado (no menos del 99,0%);
densidad (20ºC): 1,461 g/ml.
Se utilizó triclorobenceno en tres cantidades
estándar (0,05 \mul, 0,1 \mul y 1,0 \mul) en este
procedimiento. Se añadieron 30 ml de agua purificada por
intercambio iónico a un frasco ampolla marrón de 50 ml (capacidad
efectiva: 68 ml) cargado con 20 g de tierra arenosa (tamizada por
malla de 2 mm), y el frasco ampolla se selló. Después, se vertieron
las cantidades estándar respectivas de triclorobenceno en cada
frasco ampolla. El frasco ampolla se cerró inmediatamente con un
tapón de goma con una funda de fluororresina y después se ajustó
firmemente un precinto de aluminio sobre el tapón de goma. A
continuación, el frasco ampolla se agitó durante 10 horas
utilizando un acondicionador de pintura (fabricado por Reddevil Co.,
Ltd.). Posteriormente, se añadieron 10 ml de
n-hexano al frasco ampolla, y el contenido del
frasco ampolla se dispersó durante 20 minutos mediante un equipo
dispersante ultrasónico y se separó durante 5 minutos utilizando un
separador centrífugo que rotaba a 8.000 r.p.m. Se obtuvo una
muestra de 1,0 \mul de la capa superior de hexano separada de este
modo utilizando una jeringa y se analizó con un
"GCMS-QP5050" (fabricado por Shimadzu
Seisakusho Co., Ltd.) para medir la cantidad de triclorobenceno
contenido en la misma. Suponiendo que el triclorobenceno no sufrió
descomposición alguna, la relación entre la cantidad de
triclorobenceno añadido y el área del pico se determinó a partir de
los valores medidos. El análisis anterior se realizó utilizando una
columna capilar ("DB-1" fabricada por J &
B Scientific Co., Ltd.; fase líquida: dimetilpolisiloxano) y He
gaseoso (caudal de flujo: 143 litros/minuto) como gas portador.
Específicamente, la muestra se mantuvo a 40ºC durante 2 minutos y
después se calentó hasta 250ºC a una velocidad de incremento de
temperatura de 10ºC/minuto para analizar el gas.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Previamente se añadió 1,0 \mul de
triclorobenceno a 20 g de tierra arenosa humedecida (tamizada con
malla de 2 mm) para preparar una muestra de tierra contaminada con
triclorobenceno. Se cargó un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con 1 g de partículas de hierro
purificadoras y 30 ml de agua purificada por intercambio iónico, y
después con la anterior tierra contaminada. El frasco ampolla se
cerró inmediatamente con un tapón de goma con una funda de
fluororresina, y después se ajustó firmemente un precinto de
aluminio sobre el tapón de goma. El frasco ampolla se agitó durante
10 horas utilizando un acondicionador de pintura (fabricado por
Reddevil Co., Ltd.). Después, se añadieron 10 ml de
n-hexano al frasco ampolla, y el contenido del
frasco ampolla se dispersó durante 20 minutos mediante un equipo
dispersante ultrasónico y se separó durante 5 minutos utilizando un
separador centrífugo que rotaba a 8.000 r.p.m.
\vskip1.000000\baselineskip
Se obtuvo una muestra de 1,0 \mul de la capa
superior de n-hexano separada de este modo mediante
el procedimiento de separación centrífuga anterior utilizando una
jeringa, y después se analizó utilizando un
"GC-MS-QP5050" fabricado por
Shimadzu Seisakusho Co., Ltd., para medir la cantidad de
triclorobenceno residual contenida en la misma.
\vskip1.000000\baselineskip
Se efectuó el mismo procedimiento definido en la
anterior <preparación de curva de calibración para la tierra:
determinación cuantitativa de compuestos orgánicos halogenados
aromáticos>, excepto que no se añadió tierra arenosa, preparando
de ese modo una curva de calibración para agua subterránea.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargó el frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con 1 g de las partículas de hierro
purificadoras y 30 ml de agua purificada por intercambio iónico, y
después con 1 \mul de triclorobenceno. El frasco ampolla se cerró
inmediatamente con un tapón de goma con una funda de fluororresina,
y se ajustó firmemente un precinto de aluminio sobre el tapón de
goma. El frasco ampolla se agitó durante 10 horas utilizando un
acondicionador de pintura (fabricado por Reddevil Co., Ltd.).
Posteriormente, se añadieron 10 ml de n-hexano al
frasco ampolla, y el contenido del frasco ampolla se dispersó
durante 20 minutos mediante un equipo dispersante ultrasónico, y
después se separó durante 5 minutos utilizando un separador
centrífugo que rotaba a 8.000 r.p.m.
\vskip1.000000\baselineskip
La cantidad de triclorobenceno residual se midió
por el mismo método definido en el anterior <método de evaluación
para compuestos orgánicos halogenados aromáticos>.
(16) En lo que hace a las mediciones de
sustancias nocivas tales como metales pesados en el tratamiento de
purificación, el contenido de sólidos de la tierra contaminada se
analizó conforme a la "Norma Medioambiental para la Contaminación
de Tierra", Notificación Núm. 46 de la Agencia de Medio Ambiente
del Japón, y el agua subterránea contaminada se analizó conforme a
la "Norma Medioambiental para la Contaminación de Agua
Subterránea", Notificación Núm. 10 de la Agencia de Medio
Ambiente del Japón.
\vskip1.000000\baselineskip
Un recipiente de reacción mantenido en una
atmósfera no oxidante haciendo fluir N_{2} gaseoso a un caudal de
3,4 cm/segundo, se cargó con 704 litros de una solución acuosa de
Na_{2}CO_{3} de 1,16 mol/l, y después con 296 litros de una
solución acuosa de sulfato ferroso que contenía 1,35 mol/l de
Fe^{2+} (cantidad de Na_{2}CO_{3}: 2,0 equivalentes basados
en el equivalente del Fe), y estas soluciones se mezclaron a 47ºC,
produciendo de ese modo FeCO_{3}.
La solución acuosa que contenía el FeCO_{3}
obtenido de ese modo se mantuvo sucesivamente a 47ºC durante 70
minutos mientras se inyectaba gas N_{2} gaseoso en la misma a
razón de 3,4 cm/segundo. Posteriormente, se pasó aire a través de la
solución acuosa que contenía FeCO_{3} a una temperatura de 47ºC y
un caudal de flujo de 2,8 cm/segundo durante 5,0 horas, produciendo
de ese modo partículas de goetita 1. Mientras tanto, se confirmó
que el valor de pH de la solución acuosa durante el paso de aire se
mantuvo entre 8,5 y 9,5.
La suspensión acuosa que contenía las partículas
de goetita 1 obtenidas de ese modo se lavó con agua utilizando un
filtro prensa, obteniendo de ese modo una torta de prensa. La torta
de prensa obtenida se moldeó por extrusión y se granuló utilizando
una máquina de moldeo por compresión equipada con una placa de molde
que poseía un diámetro de orificio de 4 mm, y después se secó a
120ºC, obteniendo de ese modo un producto granulado de partículas
de goetita 1. El producto granulado era de forma cilíndrica con un
diámetro medio de 3,3 mm y una longitud promedio de
10 mm.
10 mm.
Se confirmó que las partículas de goetita 1 que
constituían el producto granulado eran partículas fusiformes que
poseían un diámetro medio del eje principal de 0,30 \mum y una
relación de aspecto (diámetro del eje principal/diámetro del eje
menor) de 12,5:1. Además, se confirmó que las partículas de goetita
1 tenían un tamaño de partícula uniforme y no contenían ninguna
partícula dendrítica.
Se introdujeron 100 g del producto granulado de
partículas de goetita 1 en un equipo reductor del tipo de lecho
fijo, y se redujeron a 450ºC durante 180 minutos mientras se pasaba
H_{2} gaseoso a través del mismo hasta que las partículas de
goetita 1 se transformaron completamente en
\alpha-Fe. A continuación, después de reemplazar
el H_{2} gaseoso por N_{2} gaseoso y enfriar las partículas de
hierro obtenidas hasta temperatura ambiente, se introdujeron
directamente 300 ml de agua purificada por intercambio iónico en el
horno reductor, y el contenido del horno reductor se retiró del
mismo en forma de suspensión acuosa que contenía las partículas de
hierro en una cantidad de 18% en peso (como agente purificador
1).
Después, la suspensión acuosa se filtró para
separar las partículas de hierro de la misma, y las partículas de
hierro se secaron al aire a 40ºC durante 3 horas, produciendo de ese
modo partículas de hierro purificadoras.
Como resultado de observar mediante un
microscopio electrónico de barrido (x 30.000), las partículas de
hierro purificadoras obtenidas de ese modo eran partículas
granulares según se muestra en la Fig. 1, y contenían partículas
pequeñas con un diámetro de partícula promedio de 0,1 \mum y
partículas grandes con un diámetro de partícula promedio de 1,0
\mum. Cuando se midió con un difractómetro láser, se confirmó que
el contenido de las partículas pequeñas con un diámetro de
partícula de 0,05 a 0,50 \mum era 35,5% en volumen, y el contenido
de las partículas grandes con un diámetro de partícula de 0,50 a
5,0 \mum era 62,7% en volumen. Además, se confirmó que las
partículas de hierro purificadoras tenían un valor de magnetización
de saturación de 155 Am^{2}/kg (155 emu/g), una superficie
específica BET de 15 m^{2}/g, un tamaño de cristalitas de 420
\ring{A} (método A) y 309 \ring{A} (método B), un contenido de
Fe de 88,6% en peso, un contenido de carbono de 0,09% en peso y un
contenido de azufre de 0,15% en peso (1.500 ppm), y no se detectó
ningún contenido de Cd, Pb, As ni Hg en las mismas. El patrón de
difracción de rayos X de las partículas de hierro purificadoras se
muestra en la Fig. 2. De la Fig. 2, aparentemente se confirmó que
tanto \alpha-Fe como Fe_{3}O_{4} estaban
presentes en las partículas de hierro purificadoras. También, se
confirmó que cuando se midió a partir de la curva de calibración,
el contenido de \alpha-Fe era 97,9% en peso, y la
relación de intensidad entre D_{110} (\alpha-Fe)
y la suma de D_{311} (Fe_{3}O_{4}) y D_{110}
(D_{110}/(D_{110} +D_{311})) era 0,95:1.
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando la tierra contaminada se trató con las
anteriores partículas de hierro purificadoras, el porcentaje de
tricloroetileno residual fue 9%.
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando el agua subterránea contaminada se trató con las
anteriores partículas de hierro purificadoras, el porcentaje de
tricloroetileno residual fue 15%.
\vskip1.000000\baselineskip
Previamente se añadió 1 \mul de
tricloroetileno a 20 g de tierra arenosa humedecida (tamizada con
malla de 2 mm) para preparar una muestra de tierra contaminada con
tricloroetileno. Se cargó un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con 5,6 g del agente purificador 1
anterior (que contenía 18% en peso de las partículas de hierro) y
25,4 ml de agua purificada por intercambio iónico, y después con la
tierra contaminada mencionada. El frasco ampolla se cerró
inmediatamente con un tapón de goma con una funda de fluororresina,
y se ajustó firmemente un precinto de aluminio sobre el tapón de
goma. El frasco ampolla se agitó durante 3 horas utilizando un
acondicionador de pintura (fabricado por Reddevil Co., Ltd.).
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando la tierra contaminada se trató con el agente
purificador anterior, el porcentaje de tricloroetileno residual fue
8%.
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando el agua subterránea contaminada se trató con el
agente purificador 1 mencionado, el porcentaje de tricloroetileno
residual fue 14%.
\vskip1.000000\baselineskip
Después, se realizó el mismo procedimiento
definido en el anterior método de evaluación excepto que el tiempo
de agitación por el acondicionador de pintura después de la adición
del agente purificador 1 se cambió a 1, 2 y 3 horas,
respectivamente, purificando de ese modo el agua subterránea. Los
resultados se muestran en la Fig. 3. Tal como se evidencia a partir
de la Fig. 3, cuando se utilizó el agente purificador 1 de la
presente invención, el porcentaje residual se redujo
considerablemente. Por ello, aparentemente se confirmó que el agente
purificador 1 de la presente invención tuvo una actividad catalítica
excelente.
\vskip1.000000\baselineskip
Después de retener los agentes purificadores en
agua durante 20 días (Ejemplo 8) y 30 días (Ejemplo 10),
respectivamente, se efectuó el tratamiento de purificación
utilizando cada agente purificador por el mismo método de evaluación
definido más arriba. Los resultados se muestran en la Fig. 4. En
cualquiera de los casos en que se utilizó el agente purificador, el
porcentaje residual fue bajo y la actividad catalítica fue alta. Por
ello, aparentemente se reconoció que el agente purificador de la
presente invención fue capaz de mantener su actividad catalítica
durante un largo período de tiempo.
\vskip1.000000\baselineskip
Un recipiente de reacción mantenido en una
atmósfera no oxidante haciendo fluir N_{2} gaseoso a través del
mismo a razón de 3,4 cm/segundo, se cargó con 704 litros de una
solución acuosa de Na_{2}CO_{3} de 1,16 mol/l, y después con
296 litros de una solución acuosa de sulfato ferroso que contenía
Fe^{2+} en una cantidad de 1,35 mol/l (cantidad de
Na_{2}CO_{3}: 2,0 equivalentes basados en el equivalente del
Fe), y estas soluciones se mezclaron a 47ºC, produciendo de ese modo
FeCO_{3}.
La solución acuosa que contenía el FeCO_{3}
obtenido de ese modo se mantuvo sucesivamente a 47ºC durante 70
minutos mientras se inyectaba N_{2} gaseoso en la misma a razón de
3,4 cm/segundo. A partir de ese momento, se pasó aire a través de
la solución acuosa que contenía FeCO_{3} a una temperatura de 47ºC
y un caudal de flujo de 2,8 cm/segundo durante 5,0 horas,
produciendo de ese modo partículas de goetita 4. Mientras tanto, se
confirmó que el valor de pH de la solución acuosa .durante el paso
de aire se mantuvo entre 8,5 y 9,5.
La suspensión acuosa que contenía las partículas
de goetita 4 obtenidas de ese modo se lavó con agua utilizando un
filtro prensa para ajustar el contenido residual de S de la misma
hasta 1.500 ppm, obteniendo de ese modo una torta de prensa. La
torta de prensa obtenida se moldeó por extrusión y se granuló
utilizando una máquina de moldeo por compresión equipada con una
placa de molde que poseía un diámetro de orificio de 4 mm, y después
se secó a 120ºC, obteniendo de ese modo un producto granulado de
las partículas de goetita 4. El producto granulado era de forma
cilíndrica con un diámetro medio de 3,3 mm y una longitud promedio
de 10 mm.
Se confirmó que las partículas de goetita 4 que
constituían el producto granulado obtenido eran partículas
fusiformes con un diámetro medio del eje principal de 0,30 \mum,
una relación de aspecto (diámetro del eje principal/diámetro del
eje menor) de 12,5:1 y un contenido de S de 1.500 ppm. Además, se
confirmó que las partículas de goetita 4 tenían un tamaño de
partícula uniforme, y no contenían ninguna partícula dendrítica.
Se introdujeron 100 g del producto granulado de
las partículas de goetita 4 en un equipo reductor del tipo de lecho
fijo, y se redujeron a 450ºC durante 180 minutos mientras se pasaba
H_{2} gaseoso a través de la misma hasta que las partículas de
goetita 4 se transformaron completamente en
\alpha-Fe. A continuación, después de reemplazar
el H_{2} gaseoso por N_{2} gaseoso y enfriar las partículas de
hierro obtenidas a temperatura ambiente, se introdujeron 300 ml de
agua purificada por intercambio iónico directamente en el horno
reductor, y el contenido del horno reductor se retiró del mismo en
forma de suspensión acuosa que contenía las partículas de hierro en
una cantidad de 18% en peso (como agente purificador 2).
Después, la suspensión acuosa se filtró para
separar las partículas de hierro de la misma, y las partículas de
hierro se secaron al aire a 40ºC durante 3 horas, produciendo de ese
modo partículas de hierro purificadoras.
Como resultado de observar mediante un
microscopio electrónico de barrido (x 30.000), las partículas de
hierro purificadoras obtenidas de ese modo eran partículas
granulares principalmente compuestas por \alpha-Fe
y tenían un diámetro de partícula promedio de 0,10 \mum, un valor
de magnetización de saturación de 168 Am^{2}/kg (168 emu/g), una
superficie específica BET de 19 m^{2}/g, un tamaño de cristalitas
de 380 \ring{A} (método A) y 301 \ring{A} (método B), un
contenido de Fe de 89,0% en peso, un contenido de S de 2.000 ppm y
un contenido de carbono de 0,09% en peso, y no se detectó ningún
contenido de Cd, Pb, As ni Hg en las mismas. Como resultado del
análisis de difracción de rayos X de las partículas de hierro
purificadoras, se confirmó que ambos, \alpha-Fe y
Fe_{3}O_{4}, estaban presentes en las partículas de hierro
purificadoras. También, se confirmó que cuando se midieron a partir
de la curva de calibración, el contenido de Fe fue 99,0% en
peso, y la relación de intensidad entre D_{110} (\alpha-Fe) y la suma de D_{311} (Fe_{3}O_{4}) y D_{110} (D_{110}/(D_{110}+D_{311})) fue 0,97:1.
peso, y la relación de intensidad entre D_{110} (\alpha-Fe) y la suma de D_{311} (Fe_{3}O_{4}) y D_{110} (D_{110}/(D_{110}+D_{311})) fue 0,97:1.
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando la tierra contaminada se trató con las
partículas de hierro purificadoras mencionadas, el porcentaje de
triclorobenceno residual fue 20,6%.
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando se trató agua subterránea contaminada con las
partículas de hierro purificadoras mencionadas, el porcentaje de
triclorobenceno residual fue 21,1%.
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadió 1 \mul de triclorobenceno
previamente a 20 g de tierra arenosa humedecida (tamizada con malla
de 2 mm) para preparar una muestra de tierra contaminada con
triclorobenceno. Se cargó un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con 5,6 g del agente purificador 2
anterior (que contenía 18% en peso de las partículas de hierro) y
25,4 ml de agua purificada por intercambio iónico, y después con la
anterior tierra contaminada. El frasco ampolla se cerró
inmediatamente con un tapón de goma con una funda de fluororresina
y después se ajustó firmemente un precinto de aluminio sobre el
tapón de goma. El frasco ampolla se agitó durante 10 horas
utilizando un acondicionador de pintura (fabricado por Reddevil Co.,
Ltd.). A partir de ese momento, se añadieron 10 ml de
n-hexano al frasco ampolla, y el contenido del
frasco ampolla se dispersó durante 20 minutos mediante un equipo
dispersante
ultrasónico y después se separó durante 5 minutos utilizando un separador centrífugo que rotaba a 8.000 r.p.m.
ultrasónico y después se separó durante 5 minutos utilizando un separador centrífugo que rotaba a 8.000 r.p.m.
Se obtuvo una muestra de 1,0 \mul de la capa
superior de hexano obtenida mediante la separación centrífuga
anterior utilizando una jeringa, y se analizó mediante un
"GC-MS-QP5050" (fabricado por
Shimadzu Seisakusho Co., Ltd.) para medir la cantidad de
triclorobenceno residual contenido en la misma. Como resultado, se
confirmó que cuando se trató con el anterior agente purificador 2,
el porcentaje de triclorobenceno residual fue 19,5%.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargó un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con 5,6 g del agente purificador 2
anterior (que contenía 18% en peso de las partículas de hierro) y
25,4 ml de agua purificada por intercambio iónico, y después con 1
\mul de triclorobenceno. El frasco ampolla se cerró inmediatamente
con un tapón de goma con una funda de fluororresina, y después se
ajustó firmemente un precinto de aluminio sobre el tapón de goma.
Posteriormente, el frasco ampolla se agitó durante 10 horas para
dispersar el contenido del mismo por el mismo método definido en
<tratamiento de purificación de tierra contaminada con el agente
purificador 2> para medir la cantidad de triclorobenceno
residual. Como resultado, se confirmó que cuando el agua subterránea
contaminada se trató con el agente purificador 2 anterior, el
porcentaje de triclorobenceno residual fue 20,2%.
\vskip1.000000\baselineskip
Después de retener los agentes purificadores en
agua durante 20 días (Ejemplo 37) y 30 días (Ejemplo 38),
respectivamente, se realizó el tratamiento de purificación
utilizando cada agente purificador por el mismo método de
evaluación definido más arriba. En cualquiera de los casos en que se
utilizó el agente purificador, el porcentaje residual fue bajo y la
actividad catalítica fue alta. Por ello, aparentemente se reconoció
que el agente purificador de la presente invención fue capaz de
mantener su actividad catalítica durante un largo período de
tiempo.
\vskip1.000000\baselineskip
Un recipiente de reacción mantenido en una
atmósfera no oxidante inyectando N_{2} gaseoso a través del
mismo a razón de 3,4 m/segundo, se cargó con 704 litros de una
solución acuosa de Na_{2}CO_{3} de 1,16 mol/l, y después con
296 litros de una solución acuosa de sulfato ferroso que contenía
Fe^{2+} en una cantidad de 1,35 mol/l (cantidad de
Na_{2}CO_{3}: 2,0 equivalentes basada en el equivalente del Fe),
y estas soluciones se mezclaron a 47ºC, produciendo de ese modo
FeCO_{3}.
La solución acuosa que contenía el FeCO_{3}
obtenido de ese modo se mantuvo sucesivamente a 47ºC durante 70
minutos mientras se inyectaba N_{2} gaseoso en la misma a razón de
3,4 cm/segundo. A partir de ese momento, se pasó aire a través de
la solución acuosa que contenía FeCO_{3} a una temperatura de 47ºC
y un caudal de flujo de 2,8 cm/segundo durante 5,0 horas,
produciendo de ese modo partículas de goetita 5. Mientras tanto, se
confirmó que el valor de pH de la solución acuosa durante el paso de
aire se mantuvo entre 8,5 y 9,5.
La suspensión acuosa que contenía las partículas
de goetita 5 obtenidas de ese modo se lavó con agua utilizando un
filtro prensa, obteniendo de ese modo una torta de prensa. La torta
de prensa obtenida se moldeó por extrusión y se granuló utilizando
una máquina de moldeo por compresión equipada con una placa de molde
que poseía un diámetro de orificio de 4 mm, y después se secó a
120ºC, obteniendo de ese modo un producto granulado de partículas de
goetita 5.
Se confirmó que las partículas de goetita 5 que
constituían el producto granulado obtenido eran partículas
fusiformes con un diámetro medio del eje principal de 0,30 \mum,
una relación de aspecto (diámetro del eje principal/diámetro del
eje menor) de 12,5:1, una superficie específica BET de 85 m^{2}/g
y un contenido de S de 400 ppm.
El producto granulado se calentó hasta 330ºC
para trasformar las partículas de goetita en partículas de hematita,
y las partículas de hematita obtenidas de ese modo se pulverizaron
en seco. Posteriormente,las partículas de hematita se disgregaron
en agua, y se añadió una solución de ácido sulfúrico al 70% a las
mismas en una cantidad de 10 ml/kg. La mezcla resultante se agitó y
después se deshidrató para obtener una torta de prensa. La torta de
prensa obtenida se moldeó por extrusión y se granuló utilizando una
máquina de moldeo por compresión equipada con una placa de molde
que poseía un diámetro de orificio de 3 mm, y después se secó a
120ºC, obteniendo de ese modo un producto granulado de partículas de
hematita.
Se confirmó que las partículas de hematita que
constituían el producto granulado obtenido eran partículas
fusiformes con un diámetro medio del eje principal de 0,25 \mum,
una relación de aspecto (diámetro del eje principal/diámetro del eje
menor) de 10,5:1 y un contenido de S de 3.300 ppm.
Se introdujeron 100 g del producto granulado de
las partículas de hematita en un equipo reductor del tipo de lecho
fijo, y se redujeron a 450ºC durante 180 minutos mientras se pasaba
H_{2} gaseoso a través del mismo hasta que las partículas de
hematita se transformaron completamente en
\alpha-Fe. A continuación, después de reemplazar
el H_{2} gaseoso por N_{2} gaseoso y de enfriar las partículas
de hierro obtenidas hasta temperatura ambiente, se introdujeron 300
ml de agua purificada por intercambio iónico directamente en el
horno reductor, y el contenido del horno reductor se retiró del
mismo en forma de suspensión acuosa que contenía las partículas de
hierro en una cantidad de 18% en peso (como agente purificador
3).
Después, la suspensión acuosa se filtró para
separar las partículas de hierro de la misma, y las partículas de
hierro se secaron al aire a 40ºC durante 3 horas, produciendo de ese
modo partículas de hierro purificadoras.
Como resultado de observar mediante un
microscopio electrónico de barrido (x 30.000), las partículas de
hierro purificadoras obtenidas de ese modo eran partículas
granulares principalmente compuestas por \alpha-Fe
y tenían un diámetro de partícula promedio de 0,10 \mum, un valor
de magnetización de saturación de 155 Am^{2}/kg (155 emu/g), una
superficie específica BET de 25 m^{2}/g, un tamaño de cristalitas
de 297 \ring{A} (método B), un contenido de Fe de 85,6% en peso,
un contenido de S de 4.000 ppm y un contenido de carbono de 0,09%
en peso, y no se detectó nada de Cd, Pb, As ni Hg en las mismas.
Como resultado del análisis de difracción de rayos X de las
partículas de hierro purificadoras, se confirmó que ambos,
\alpha-Fe y Fe_{3}O_{4}, estaban presentes en
las partículas de hierro purificadoras. También, se confirmó que el
contenido de \alpha-Fe de las partículas de
hierro purificadoras era 97,4% en peso, y la relación entre
D_{110} (\alpha-Fe) y la suma de D_{311}
(Fe_{3}O_{4}) y D_{110} (D_{110}/(D_{110}+D_{311}) de
las mismas era 0,94:1, cuando ambos se midieron a partir de la curva
de calibración.
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando se trataron tierra y agua subterránea con las
partículas de hierro purificadoras anteriores, el porcentaje de
tricloroetileno residual en la tierra fue 0,7%, y el porcentaje de
tricloroetileno residual en el agua subterránea fue 0,9%.
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando la tierra y agua subterránea fueron tratadas
con las partículas de hierro purificadoras anteriores, el porcentaje
residual de triclorobenceno en la tierra fue 15,3%, y el porcentaje
residual de triclorobenceno en el agua subterránea fue 16,9%.
\vskip1.000000\baselineskip
Previamente se añadió 1 \mul de
tricloroetileno a 20 g de tierra arenosa humedecida (tamizada con
malla de 2 mm) para preparar una muestra de tierra contaminada con
tricloroetileno. Se cargó un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con 5,6 g del agente purificador 3
mencionado (que contenía 18% en peso de las partículas de hierro) y
25,4 ml de agua purificada por intercambio iónico, y después con la
tierra contaminada mencionada. El frasco ampolla se cerró
inmediatamente con un tapón de goma con una funda de fluororresina,
y después se ajustó firmemente un precinto de aluminio sobre el
tapón de goma. El frasco ampolla se agitó durante 3 horas
utilizando un acondicionador de pintura (fabricado por Reddevil Co.,
Ltd.).
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al anterior <método de evaluación
para compuestos orgánicos halogenados alifáticos>, se confirmó
que cuando la tierra contaminada se trató con el agente purificador
3 mencionado, el porcentaje de tricloroetileno residual fue
0,8%.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargó el frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con 5,6 g del agente purificador 3
mencionado (que contenía 18% en peso de las partículas de hierro) y
25,4 ml de agua purificada por intercambio iónico, y después con 1
\mul de tricloroetileno. El frasco ampolla se cerró inmediatamente
con un tapón de goma con una funda de fluororresina, y después se
ajustó firmemente un precinto de aluminio sobre el tapón de goma.
El frasco ampolla se agitó durante 3 horas utilizando un
acondicionador de pintura (fabricado por Reddevil Co., Ltd.).
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al anterior <método de evaluación
para compuestos orgánicos halogenados alifáticos>, se confirmó
que cuando el agua subterránea contaminada se trató con el agente
purificador 3 mencionado, el porcentaje residual de tricloroetileno
fue 1,0%.
\vskip1.000000\baselineskip
Previamente se añadió 1 \mul de
triclorobenceno a 20 g de tierra arenosa humedecida (tamizada con
malla de 2 mm) para preparar una muestra de tierra contaminada con
triclorobenceno. Se cargó un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con 5,6 g del agente purificador 3
mencionado (que contenía 18% en peso de las partículas de hierro) y
25,4 ml de agua purificada por intercambio iónico, y después con la
tierra contaminada mencionada. El frasco ampolla se cerró
inmediatamente con un tapón de goma con una funda de fluororresina,
y después se ajustó firmemente un precinto de aluminio sobre el
tapón de goma. El frasco ampolla se agitó durante 10 horas
utilizando un acondicionador de pintura (fabricado por Reddevil Co.,
Ltd.). Después, se añadieron 10 ml de n-hexano al
frasco ampolla, y el contenido del frasco ampolla se dispersó
durante 20 minutos mediante un equipo dispersante ultrasónico y
después se separó durante 5 minutos utilizando un separador
centrífugo que rotaba a 8.000 r.p.m.
Se obtuvo una muestra de 1,0 \mul de la capa
superior de n-hexano obtenida mediante la
separación centrífuga anterior utilizando una jeringa, y se analizó
mediante un "GC-MS-QP5050"
(fabricado por Shimadzu Seisakusho Co., Ltd.) para medir la
cantidad de triclorobenceno residual contenida en la misma. Como
resultado, se confirmó que cuando la tierra contaminada se trató
con el agente purificador, el porcentaje de triclorobenceno residual
fue 15,0%.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargó el frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con 5,6 g del agente purificador 3 (que
contenía 18% en peso de las partículas de hierro) y 25,4 ml de agua
purificada por intercambio iónico, y después con 1 \mul de
triclorobenceno. El frasco ampolla se cerró inmediatamente con un
tapón de goma con una funda de fluororresina, y después se ajustó
firmemente un precinto de aluminio sobre el tapón de goma. El
frasco ampolla se agitó durante 10 horas utilizando un
acondicionador de pintura (fabricado por Reddevil Co., Ltd.).
Posteriormente, se añadieron 10 ml de n-hexano al
frasco ampolla, y el contenido del frasco ampolla se dispersó
durante 20 minutos mediante un equipo dispersante ultrasónico y
después se separó durante 5 minutos utilizando un separador
centrífugo que rotaba a 8.000 r.p.m. Conforme al anterior <método
de evaluación para compuestos orgánicos halogenados aromáticos>,
se confirmó que el porcentaje de triclorobenceno residual fue
16,7%.
\vskip1.000000\baselineskip
Un recipiente de reacción mantenido en una
atmósfera no oxidante haciendo fluir N_{2} gaseoso a través del
mismo a razón de 3,4 cm/segundo, se cargó con 704 litros de una
solución acuosa de Na_{2}CO_{3} de 1,16 mol/l, y después con
296 litros de una solución acuosa de sulfato ferroso, que contenía
Fe^{2+} en una cantidad de 1,35 mol/l (cantidad de
Na_{2}CO_{3}: 2,0 equivalentes basados en el equivalente del
Fe), y estas soluciones se mezclaron a 47ºC, produciendo de ese modo
FeCO_{3}.
La solución acuosa que contenía el FeCO_{3}
obtenido de ese modo se mantuvo sucesivamente a 47ºC durante 70
minutos mientras se inyectaba N_{2} gaseoso en la misma a razón de
3,4 cm/segundo. A partir de ese momento, se pasó aire a través de
la solución acuosa que contenía FeCO_{3} a una temperatura de 47ºC
y a un caudal de flujo de 2,8 cm/segundo durante 5,0 horas,
produciendo de ese modo partículas de goetita 7. Mientras tanto, se
confirmó que el valor de pH de la solución acuosa durante el paso de
aire se mantuvo entre 8,5 y 9,5.
La suspensión acuosa que contenía las partículas
de goetita 7 obtenidas de ese modo se lavó con agua utilizando un
filtro prensa mientras se controlaba el grado de lavado para
permitir que quedaran trazas de S en la misma, obteniendo de ese
modo una torta de prensa. La torta de prensa obtenida se moldeó por
extrusión y se granuló utilizando una máquina de moldeo por
compresión equipada con una placa de molde que poseía un diámetro de
orificio de 4 mm, y después se secó a 120^{0}C, obteniendo de ese
modo un producto granulado de partículas de goetita 7.
Se confirmó que las partículas de goetita 7 que
constituían el producto granulado obtenido eran partículas
fusiformes con un diámetro medio del eje principal de 0,30 \mum,
una relación de aspecto (diámetro del eje principal/diámetro del
eje menor) de 12,5:1, una superficie específica BET de 85 m^{2}/g
y un contenido de S de 900 ppm. Además, se confirmó que las
partículas de goetita 7 tenían un tamaño de partícula uniforme y no
contenían ninguna partícula dendrítica.
El producto granulado se calentó hasta 330ºC
para transformar las partículas de goetita en partículas de
hematita, y las partículas de hematita obtenidas de ese modo se
pulverizaron en seco. A partir de ese momento, las partículas de
hematita se disgregaron en agua, y se añadió una solución de ácido
sulfúrico al 70% a las mismas en una cantidad de 4 ml/kg. La
mezcla resultante se agitó y después se deshidrató para obtener una
torta de prensa. La torta de prensa obtenida se moldeó por
extrusión y se granuló utilizando una máquina de moldeo por
compresión equipada con una placa de molde que poseía un diámetro
de orificio de 3 mm, y después se secó a 120ºC, obteniendo de ese
modo un producto granulado de partículas de hematita.
Se confirmó que las partículas de hematita que
constituían el producto granulado obtenido eran partículas
fusiformes con un diámetro medio del eje principal de 0,25 \mum,
una relación de aspecto (diámetro del eje principal/diámetro del
eje menor) de 10,5:1 y un contenido de S de 2.100 ppm. Además, se
confirmó que las partículas de hematita tenían un tamaño de
partícula uniforme y no contenían ninguna partícula dendrítica.
Se introdujeron 100 g del producto granulado de
partículas de hematita en un equipo reductor del tipo de lecho
fijo, y se redujeron a 450ºC durante 180 minutos mientras se pasaba
H_{2} gaseoso a través de las mismas hasta que las partículas de
hematita se transformaron completamente en
\alpha-Fe. A continuación, después de reemplazar
el H_{2} gaseoso con N_{2} gaseoso y de enfriar las partículas
de hierro obtenidas a temperatura ambiente, se introdujeron 160 ml
de agua purificada por intercambio iónico directamente en el horno
reductor, y el contenido del horno reductor se retiró del mismo en
forma de suspensión acuosa que contenía las partículas de hierro en
una cantidad de 30% en peso.
Después, la suspensión acuosa se transfirió a
un vaso de precipitados de acero inoxidable con un rompeolas, y se
agitó durante 30 minutos a 3.600 r.p.m. utilizando un agitador del
tipo rotatorio a velocidad media "T. K. Homodisper Modelo 2.5 con
una potencia de 0,2 kW" (equipado con álabes de turbina con
bordes que poseen un diámetro de 40 m; fabricado por Tokushu Kika
Kogyo Co., Ltd.) conectado al vaso de precipitados.
Después, la suspensión acuosa se dispersó a
4.000 r.p.m. utilizando un equipo dispersante continuo del tipo
cizalla "Molino en Línea T. K. Homomic con una potencia de 0,55
kW" ("Modelo PL-SL" fabricado por Tokushu
Kika Kogyo Co., Ltd.).
Posteriormente, la suspensión acuosa se dispersó
adicionalmente a 500 r.p.m. utilizando un equipo dispersante del
tipo con medios "Moledora de arena de cuatro cilindros Modelo
4TSG- (1/8G) con una potencia de 1,5 kw" (fabricada por Imex
Co., Ltd.) cargado con 0,25 litro de cuentas de vidrio de 2 mm de
\diameter, produciendo de ese modo un agente purificador.
El agente purificador obtenido de ese modo tenía
un peso específico de 1,25 y un contenido de sólidos de 30% en
peso. Además, según se muestra en la Fig. 11, el agente purificador
(suspensión acuosa) exhibió una distribución de tamaño de partícula
con un único pico, una mediana del diámetro (D_{50}) de 2,40
\mum, una relación entre D_{90} y D_{10} de 1,86:1, y un
ancho de distribución (D_{84}-D_{16}) de 1,15
\mum, medidos por el método de dispersión por difracción con
láser.
\newpage
Como resultado de observar mediante un
microscopio electrónico de barrido (x 30.000), según se muestra en
la Fig. 12, las partículas primarias de las partículas de hierro
contenidas en el agente purificador obtenido eran partículas con
forma de grano de arroz y tenían un diámetro de partícula promedio
de 0,13 \mum y una relación de aspecto de 1,6:1.
Las partículas de hierro obtenidas de ese modo
estaban compuestas principalmente por \alpha-Fe, y
tenían un valor de magnetización de saturación de 157 Am^{2}/kg
(157 emu/g), una superficie específica BET de 26 m^{2}/g, un
tamaño de cristalitas de 298 \ring{A} (método B), un contenido de
Fe de 86,2% en peso y un contenido de S de 2.900 ppm, y no se
detectó nada de Cd, Pb, As ni Hg en las mismas. Como resultado del
análisis por difracción de rayos X de las partículas de hierro, se
confirmó que ambos, \alpha-Fe y Fe_{3}O_{4},
estaban presentes en las partículas de hierro. También, se confirmó
que el contenido de \alpha-Fe de las partículas
de hierro fue 97,9% en peso, y la relación de intensidad entre
D_{110} (\alpha-Fe) y la suma de D_{311}
(Fe_{3}O_{4}) y D_{110} (D_{110}/(D_{110 +} D_{311}) de
los mismos fue 0,95:1, medidos ambos a partir de la curva de
calibración.
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando se trataron tierra y agua subterránea con el
agente purificador anterior, el porcentaje de tricloroetileno
residual en la tierra fue 3,3%, y el porcentaje de tricloroetileno
residual en el agua subterránea fue 4,0%.
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando se trataron tierra y agua subterránea con el
agente purificador mencionado, el porcentaje de triclorobenceno
residual en la tierra fue 17,4%, y el porcentaje de triclorobenceno
residual en el agua subterránea fue 18,7%.
\vskip1.000000\baselineskip
Se disolvieron trozos de acero tales como trozos
cortados, triturados o recortados producidos cortando con tijeras
una placa de acero lavado con ácido obtenida lavando con ácido una
placa de acero laminada en caliente para eliminar cascarillas de la
superficie del mismo (que no estaba recubierta con aceites para
prevenir la formación de óxido), en ácido sulfúrico, obteniendo de
ese modo una solución acuosa de sulfato ferroso.
Después, se añadió una solución acuosa de NaOH a
la solución acuosa de sulfato ferroso para ajustar el valor de pH
de la misma hasta 5,0, precipitando de ese modo impurezas de metales
pesados contenidas en la placa de acero en forma de hidróxidos de
los mismos. La solución acuosa de sulfato ferroso que contenía los
hidróxidos precipitados se filtró mediante un dispositivo de
ultrafiltración para separar y eliminar los hidróxidos de impurezas
de metales pesados de la misma, obteniéndose así una solución acuosa
de sulfato ferroso de alta pureza.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargó un recipiente de reacción mantenido en
una atmósfera no oxidante haciendo fluir gas de N_{2} a través
del mismo a razón de 3,4 cm/segundo, con 704 litros de una solución
acuosa de Na_{2}CO_{3} de 1,16 mol/l, y después con 296 litros
de la anterior solución acuosa de sulfato ferroso que contenía
Fe^{2+} en una cantidad de 1,35 mol/l (cantidad de
Na_{2}CO_{3}: 2,0 equivalentes basados en el equivalente del
Fe), y estas soluciones se mezclaron a 47ºC, produciendo de ese modo
FeCO_{3}.
La solución acuosa que contenía el FeCO_{3}
obtenido de ese modo se mantuvo sucesivamente a 47ºC durante 70
minutos mientras se inyectaba N_{2} gaseoso en la misma a razón
de 3,4 cm/segundo. Posteriormente, se pasó aire a través de la
solución acuosa que contenía FeCO_{3} a una temperatura de 47ºC y
un caudal de flujo de 2,8 cm/segundo durante 5,0 horas, produciendo
de ese modo partículas de goetita 7. Mientras tanto, se confirmó que
el valor de pH de la solución acuosa durante el paso de aire se
mantuvo entre 8,5 y 9,5.
La suspensión acuosa que contenía las partículas
de goetita 7 obtenidas de ese modo se lavó con agua utilizando un
filtro prensa mientras se controlaba el grado de lavado para
permitir que quedaran trazas de S en la misma, obteniendo de ese
modo una torta de prensa. La torta de prensa obtenida se moldeó por
extrusión y se granuló utilizando una máquina de moldeo por
compresión equipada con una placa de molde que poseía un diámetro de
orificio de 4 mm, y después .se secó a 120ºC, obteniendo de ese
modo un producto granulado de partículas de goetita 7.
Se confirmó que las partículas de goetita 7 que
constituían el producto granulado obtenido eran partículas
fusiformes con un diámetro medio del eje principal de 0,30 \mum,
una relación de aspecto (diámetro del eje principal/diámetro de eje
menor) de 12,5:1, una superficie específica BET de 85 m^{2}/g y
un contenido de S de 900 ppm. También, se confirmó que las
partículas de goetita 7 tenían un tamaño de partícula uniforme y no
contenían ninguna partícula dendrítica.
El producto granulado se calentó hasta 330ºC
para transformar las partículas de goetita en partículas de
hematita, y las partículas de hematita obtenidas de ese modo se
pulverizaron en seco. A partir de ese momento, las partículas de
hematita se disgregaron en agua, y se añadió una solución de ácido
sulfúrico al 70% a las mismas en una cantidad de 4 ml/kg. La mezcla
resultante se agitó y después se deshidrató para obtener una torta
de prensa. La torta de prensa obtenida se moldeó por extrusión y se
granuló utilizando una máquina de moldeo por compresión equipada
con una placa de molde que poseía un diámetro de orificio de 3 mm, y
después se secó a 120ºC, obteniendo de ese modo un producto
granulado de partículas de hematita.
Se confirmó que las partículas de hematita que
constituían el producto granulado obtenido eran partículas
fusiformes con un diámetro medio del eje principal de 0,25 \mum,
una relación de aspecto (diámetro del eje principal/diámetro del
eje menor) de 10,5:1 y un contenido de S de 2.100 ppm. También, se
confirmó que las partículas de hematita tenían un tamaño de
partícula uniforme y no contenían ninguna partícula dendrítica.
Se introdujeron 100 g del producto granulado de
las partículas de hematita en un equipo reductor del tipo de lecho
fijo, y se redujeron a 450ºC durante 180 minutos mientras se pasaba
H_{2} gaseoso a través del mismo hasta que las partículas de
hematita se transformaron completamente en
\alpha-Fe. A continuación, después de reemplazar
el H_{2} gaseoso con N_{2} gaseoso y de enfriar las partículas
de hierro obtenidas hasta temperatura ambiente, se introdujeron 160
ml de agua purificada por intercambio iónico directamente en el
horno reductor, y el contenido del horno reductor se retiró del
mismo en forma de suspensión acuosa que contenía las partículas de
hierro en una cantidad de 30% en peso (como agente purificador
5).
Después, la suspensión acuosa se filtró para
separar las partículas de hierro de la misma, y las partículas de
hierro se secaron al aire a 40ºC durante 3 horas, produciendo de ese
modo partículas de hierro purificadoras.
Como resultado de observar mediante un
microscopio electrónico de barrido (x 30.000), las partículas
primarias de las partículas de hierro contenidas en el agente
purificador 5 eran partículas con forma de grano de arroz que
poseían un diámetro medio del eje principal de 0,13 \mum.
Las partículas de hierro obtenidas de ese modo
estaban compuestas principalmente por \alpha-Fe, y
tenían un valor de magnetización de saturación de 156 Am^{2}/kg
(156 emu/g), una superficie específica BET de 25 m^{2}/g, un
tamaño de cristalitas de 297 \ring{A} (método B), un contenido de
Fe de 86,1% en peso y un contenido de S de 2.900 ppm. Como
resultado del análisis por difracción de rayos X de las partículas
de hierro, se confirmó que ambos, \alpha-Fe y
Fe_{3}O_{4}, estaban presentes en las partículas de hierro.
También, se confirmó que el contenido de
\alpha-Fe de las partículas de hierro fue 97,9% en
peso, y la relación de intensidad entre D_{110}
(\alpha-Fe) y la suma de D_{311}
(Fe_{3}O_{4}) y D_{110} (D_{110}/(D_{110}+ D_{311}) de
los mismos fue 0,95:1, medido ambos a partir de la curva de
calibración.
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, a
partir de los resultados de la prueba de elución de las partículas
de hierro mencionadas, se confirmó que las partículas de hierro
exhibieron una elución de cadmio menor que 0,001 mg/litro, ninguna
elución detectada de cianógenos totales, una elución de plomo menor
que 0,001 mg/litro, una elución de cromo (VI) menor que 0,01
mg/litro, una elución de arsénico menor que 0,001 mg/litro, una
elución de mercurio total menor que 0,0005 mg/litro, una elución de
selenio menor que 0,001 mg/litro, una elución de flúor menor que
0,5 mg/litro, y una elución de boro menor que 0,1 mg/litro. Por
ello, se confirmó que todas las cantidades de estos elementos
eluidos estuvieron por debajo del límite de detección del
dispositivo de medición utilizado, y fueron menores que los valores
estándar establecidos en la Normativa de Medio Ambiente citada
anteriormente.
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando se trataron tierra y agua subterránea con las
partículas de hierro anteriores, el porcentaje de tricloroetileno
residual en la tierra fue 3,8%, y el porcentaje de tricloroetileno
residual en el agua subterránea fue 5,0%
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando se trataron tierra y agua subterránea con las
partículas de hierro anteriores, el porcentaje de triclorobenceno
residual en la tierra fue 18,7%, y el porcentaje de triclorobenceno
residual en el agua subterránea fue 19,5%.
\vskip1.000000\baselineskip
Previamente se añadió 1,0 \mul de
tricloroetileno a 20 g de tierra arenosa humedecida (tamizada con
malla de 2 mm) para preparar una muestra de tierra contaminada con
tricloroetileno. Se cargó un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con el agente purificador 5 que contenía
1 g de las partículas de hierro anteriores así como agua purificada
por intercambio iónico en tal cantidad que la cantidad total de agua
purificada por intercambio iónico y de agua contenida en el agente
purificador 5 era de 30 ml, y después con la anterior tierra
contaminada. El frasco ampolla se cerró inmediatamente con un tapón
de goma con una funda de fluororresina, y después se ajustó
firmemente un precinto de aluminio sobre el tapón de goma. El frasco
ampolla se agitó durante 3 horas utilizando un acondicionador de
pintura (fabricado por Reddevil Co., Ltd.).
Conforme al anterior <método de evaluación
para compuestos orgánicos halogenados alifáticos>, se confirmó
que cuando la tierra contaminada se trató con el anterior agente
purificador 5, el porcentaje de tricloroetileno residual fue
3,7%.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargó el frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con el agente purificador 5 que contenía
1 g de las partículas de hierro anteriores así como agua purificada
por intercambio iónico en tal cantidad que la cantidad total de
agua purificada por intercambio iónico y de agua contenida en el
agente purificador 5 era de 30,0 ml, y después con 1 \mul de
tricloroetileno. El frasco ampolla se cerró inmediatamente con un
tapón de goma con una funda de fluororresina, y después se ajustó
firmemente un precinto de aluminio sobre el tapón de goma. El
frasco ampolla se agitó durante 3 horas utilizando un acondicionador
de pintura (fabricado por Reddevil Co., Ltd.).
Conforme al anterior <método de evaluación
para compuestos orgánicos halogenados alifáticos>, se confirmó
que cuando el agua subterránea contaminada se trató con el anterior
agente purificador 5, el porcentaje de tricloroetileno residual fue
4,8%.
\vskip1.000000\baselineskip
Previamente se añadió 1,0 \mul de
triclorobenceno a 20 g de tierra arenosa humedecida (tamizada con
malla de 2 mm) para preparar una muestra de tierra contaminada con
triclorobenceno. Se cargó un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con el agente purificador 5 que contenía
1 g de las partículas de hierro anteriores así como agua purificada
por intercambio iónico en tal cantidad que la cantidad total de agua
purificada por intercambio iónico y de agua contenida en el agente
purificador 5 era de 30,0 ml, y después con la anterior tierra
contaminada. El frasco ampolla se cerró inmediatamente con un tapón
de goma con una funda de fluororresina, y después se ajustó
firmemente un precinto de aluminio sobre el tapón de goma. El frasco
ampolla se agitó durante 10 horas utilizando un acondicionador de
pintura (fabricado por Reddevil Co., Ltd.). Posteriormente, se
añadieron 10 ml de n-hexano al frasco ampolla, y el
contenido del frasco ampolla se dispersó durante 20 minutos
mediante un equipo dispersante ultrasónico y después se separó
durante 5 minutos utilizando un separador centrífugo que rotaba a
8.000 r.p.m..
Se obtuvo una muestra de 1,0 \mul de la capa
superior de n-hexano separada de este modo obtenida
mediante la separación centrífuga anterior utilizando una jeringa,
se analizó mediante un
"GC-MS-QP5050" (fabricado por
Shimadzu Seisakusho Co., Ltd.) para medir la cantidad de
triclorobenceno residual contenida en la misma. Como resultado, se
confirmó que cuando la tierra contaminada se trató con el agente
purificador, el porcentaje de triclorobenceno residual fue
17,9%.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargó un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con el agente purificador 5 que contenía
1 g de las partículas de hierro anteriores así como agua purificada
por intercambio iónico en tal cantidad que la cantidad total de
agua purificada por intercambio iónico y de agua contenida en el
agente purificador 5 era de 30,0 ml, y después se cargó con 1
\mul de triclorobenceno. El frasco ampolla se cerró inmediatamente
con un tapón de goma con una funda de fluororresina, y después se
ajustó firmemente un precinto de aluminio sobre el tapón de goma.
El frasco ampolla se agitó durante 10 horas utilizando un
acondicionador de pintura (fabricado por Reddevil Co., Ltd.).
Posteriormente, se añadieron 10 ml de n-hexano al
frasco ampolla, y el contenido del frasco ampolla se dispersó
durante 20 minutos mediante un equipo dispersante ultrasónico y
después se separó durante 5 minutos utilizando un separador
centrífugo que rotaba a 8.000 r.p.m..
Conforme al anterior <método de evaluación
para compuestos orgánicos halogenados aromáticos>, se confirmó
que el porcentaje de triclorobenceno residual fue 18,9%.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargó un recipiente de reacción mantenido en
una atmósfera no oxidante haciendo fluir N_{2} gaseoso a través
del mismo a razón de 3,4 cm/segundo, con 704 litros de una solución
acuosa de Na_{2}CO_{3} de 1,16 mol/l, y después con 296 litros
de una solución acuosa de sulfato ferroso que contenía Fe^{2+} en
una cantidad de 1,35 mol/l (cantidad de Na_{2}CO_{3}: 2,0
equivalentes basados en el equivalente del Fe), y estas soluciones
se mezclaron a 47ºC, produciendo de ese modo FeCO_{3}.
La solución acuosa que contenía el FeCO_{3}
producido de este modo se mantuvo sucesivamente a 47ºC durante 70
minutos mientras se inyectaba N_{2} gaseoso en la misma a razón de
3,4 cm/segundo. Posteriormente, se pasó aire a través de la
solución acuosa que contenía FeCO_{3} a una temperatura de 47ºC y
un caudal de flujo de 2,8 cm/segundo durante 5,0 horas,
produciendo de ese modo partículas de goetita 5. Mientras tanto, se
confirmó que el valor de pH de la solución acuosa durante el paso de
aire se mantuvo entre 8,5 y 9,5.
La suspensión acuosa que contenía las partículas
de goetita 5 obtenidas de ese modo se lavó con agua utilizando un
filtro prensa, obteniendo de ese modo una torta de prensa. La torta
de prensa obtenida se moldeó por extrusión y se granuló utilizando
una máquina de moldeo por compresión equipada con una placa de molde
que poseía un diámetro de orificio de 4 mm, y después se secó a
120ºC, obteniendo de ese modo un producto granulado de partículas de
goetita 5.
Se confirmó que las partículas de goetita 5 que
constituían el producto granulado obtenido eran partículas
fusiformes con un diámetro medio del eje principal de 0,30 \mum,
una relación de aspecto (diámetro del eje principal/diámetro del
eje menor) de 12,5:1, una superficie específica BET de 85 m^{2}/g
y un contenido de S de 400 ppm.
El producto granulado se calentó hasta 330ºC
para transformar las partículas de goetita en partículas de
hematita, y las partículas de hematita obtenidas de ese modo se
pulverizaron en seco. Posteriormente, las partículas de hematita se
disgregaron en agua, y se añadió una solución de ácido sulfúrico al
70% a las mismas en una cantidad de 10 ml/kg. La mezcla resultante
se agitó y después se deshidrató para obtener una torta de prensa.
La torta de prensa obtenida se moldeó por extrusión y se granuló
utilizando una máquina de moldeo por compresión equipada con una
placa de molde que poseía un diámetro de orificio de 3 mm, y después
se secó a 120ºC, obteniendo de ese modo un producto granulado de
partículas de hematita.
Se confirmó que las partículas de hematita que
constituían el producto granulado obtenido eran partículas
fusiformes con un diámetro medio del eje principal de 0,24 \mum,
una relación de aspecto (diámetro del eje principal/diámetro del eje
menor) de 10,5:1 y un contenido de S de 3.100 ppm.
Se introdujeron 100 g del producto granulado de
partículas de hematita en un equipo reductor del tipo de lecho
fijo, y se redujeron a 450ºC durante 180 minutos mientras se pasaba
H_{2} gaseoso a través de las mismas hasta que las partículas de
hematita se transformaron completamente en
\alpha-Fe. A continuación, después de reemplazar
el H_{2} gaseoso por N_{2} gaseoso y enfriar las partículas de
hierro obtenidas hasta temperatura ambiente, se introdujeron 300 ml
de agua purificada por intercambio iónico directamente en el horno
reductor, y el contenido del horno reductor se retiró del mismo en
forma de suspensión acuosa que contenía las partículas de hierro en
una cantidad de 18% en peso (un agente purificador 6).
Después, la suspensión acuosa se filtró para
separar las partículas de hierro de la misma, y las partículas de
hierro se secaron al aire a 40ºC durante 3 horas, produciendo de ese
modo partículas de hierro purificadoras.
Como resultado de observar mediante un
microscopio electrónico de barrido (x 30.000), las partículas de
hierro obtenidas de ese modo eran partículas con forma de bola de
arroz compuestas principalmente por \alpha-Fe y
tenían un diámetro de partícula promedio de 0,10 \mum, un valor de
magnetización de saturación de 160 Am^{2}/kg (160 emu/g), una
superficie específica BET de 26 m^{2}/g, un tamaño de cristalitas
de 290 \ring{A} (método B), un contenido de Fe de 83,2% en peso,
un contenido de S de 3.800 ppm y un contenido de carbono de 0,09%
en peso, y no se detectó nada de Cd, Pb, As ni Hg en las mismas.
Como resultado del análisis por difracción de rayos X de las
partículas de hierro purificadoras, se confirmó que ambos,
\alpha-Fe y magnetita, estaban presentes en las
partículas de hierro purificadoras. También, se confirmó que el
contenido de \alpha-Fe de las partículas de
hierro purificadoras era 95,7% en peso, y la relación de intensidad
entre D_{110} (\alpha-Fe) y la suma de
D_{311} (Fe_{3}O_{4}) y D_{110} (D_{110}/(D_{110}+
D_{311}) de las mismas era 0,91:1, cuando ambos se midieron a
partir de la curva de calibración.
\vskip1.000000\baselineskip
Previamente se añadieron 1 g de las partículas
de hierro purificadoras obtenidas de ese modo y 27,0 ml de agua
purificada por intercambio iónico a 20 g de tierra arenosa
humedecida (tamizada con malla de 2 mm) vertidos en un frasco
ampolla marrón de 50 ml (capacidad efectiva: 68 ml). Después, se
añadieron 0,3 ml de cada una de soluciones estándar de 1000 ppm de
cadmio, plomo; arsénico, selenio y cianógenos (cada una fabricada
por Kanto Kagaku Co., Ltd.) así como 1,5 ml de solución estándar de
1000 ppm de cromo (VI) (fabricada por Kanto Kagaku Co,, Ltd.) en
una cantidad total de 3,0 ml, de manera que la concentración de
cadmio, plomo, arsénico, selenio y cianógenos en la solución mixta
resultante era 10 ppm para cada uno, la concentración de cromo (VI)
en la misma era 50 ppm, y la concentración total de cadmio, plomo,
arsénico, selenio, cianógenos y cromo (VI) en la misma era 100 ppm.
El frasco ampolla se cerró inmediatamente con un tapón de goma con
una funda de fluororresina, y después se ajustó firmemente un
precinto de aluminio sobre el tapón de goma. El frasco ampolla se
agitó durante 16 horas utilizando un acondicionador de pintura
(fabricado por Reddevil Co., Ltd.), y después el contenido del
frasco ampolla se separó en sólido y líquido (filtrado) utilizando
un filtro de membrana de 0,45 \mum.
Sucesivamente, se repitió el mismo procedimiento
de separación sólido/líquido definido más arriba hasta que las
cantidades de sólido y filtrado obtenidas alcanzaron los 50 g y 300
ml, respectivamente, según lo requerido para las siguientes
mediciones. El filtrado obtenido se analizó directamente conforme a
la "Norma Medioambiental para la Contaminación de Agua
Subterránea", Notificación Núm. 10 de la Agencia de Medio
Ambiente del Japón.
Mientras tanto, el sólido obtenido se secó al
aire a 40ºC durante 3 horas para obtener una muestra de prueba, y
la muestra de prueba se analizó conforme a la "Norma
Medioambiental para la Contaminación de Tierra", Notificación
Núm. 46 de la Agencia de Medio Ambiente del Japón. Como resultado,
se confirmó que la solución (filtrado) contenía cadmio en una
cantidad menor que 0,001 mg/litro; plomo en una cantidad menor que
0,005 mg/litro; cromo (VI) en una cantidad menor que 0,04 mg/litro;
arsénico en una cantidad menor que 0,001 mg/litro; y selenio en una
cantidad menor que 0,002 mg/litro, y no se detectó ningún cianógeno
en las mismas. También, con respecto a las cantidades de los
elementos respectivos eluidos a partir del sólido, se confirmó que
el sólido exhibió una elución de cadmio menor que 0,001 mg/litro;
una elución de plomo menor que 0,005 mg/litro; una elución de cromo
(VI) menor que 0,04 mg/litro; una elución de arsénico menor que
0,001 mg/litro; una elución de selenio menor que 0,002 mg/litro; y
ninguna elución detectada de cianógenos.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargaron 1 g de las partículas de hierro
purificadoras obtenidas de ese modo y 27,0 ml de agua purificada
por intercambio iónico en un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml). Después, se añadieron 0,3 ml de cada
una de soluciones estándar de 1000 ppm de cadmio, plomo, arsénico,
selenio y cianógenos (cada una fabricada por Kanto Kagaku Co.,
Ltd.) así como 1,5 ml de solución estándar de 1000 ppm de cromo (VI)
(fabricada por Kanto Kagaku Co., Ltd.) en una cantidad total de 3,0
ml, de manera que la concentración de cadmio, plomo, arsénico,
selenio y cianógenos en la solución mixta resultante era 10 ppm de
cada uno, la concentración de cromo (VI) en la misma era 50 ppm, y
la concentración total de cadmio, plomo, arsénico, selenio,
cianógenos y cromo (VI) en la misma era 100 ppm. El frasco ampolla
se cerró inmediatamente con un tapón de goma con una funda de
fluororresina, y después se ajustó firmemente un precinto de
aluminio sobre el tapón de goma. El frasco ampolla se agitó durante
16 horas utilizando un acondicionador de pintura fabricado por
Reddevil Co., Ltd., y después el contenido del frasco ampolla se
separó en sólido y líquido (filtrado) utilizando un filtro de
membrana de 0,45 \mum.
Sucesivamente, se repitió el mismo procedimiento
de separación sólido/líquido definido más arriba hasta que las
cantidades obtenidas de sólido y filtrado alcanzaron los valores
respectivos según lo requerido para las siguientes mediciones. El
filtrado obtenido se analizó directamente conforme a la "Norma
Medioambiental para la Contaminación de Agua Subterránea",
Notificación Núm. 10 de la Agencia de Medio Ambiente del Japón.
Mientras tanto, el sólido obtenido se secó al aire a 40ºC durante 3
horas para obtener una muestra de prueba, y la muestra de prueba se
analizó conforme a la "Norma Medioambiental para la Contaminación
de Tierra", Notificación Núm. 46 de la Agencia de Medio Ambiente
del Japón. Como resultado, se confirmó que la solución (filtrado)
contenía cadmio en una cantidad menor que 0,001 mg/litro; plomo en
una cantidad menor que 0,005 mg/litro; cromo (VI) en una cantidad
menor que 0,04 mg/litro; arsénico en una cantidad menor que 0,001.
mg/litro; y selenio en una cantidad menor que 0,002 mg/litro, y no
se detectó ningún cianógeno de la misma. También, con respecto a
las cantidades de los elementos respectivos eluidos a partir del
sólido, se confirmó que el sólido exhibió una elución de cadmio
menor que 0,001 mg/litro; una elución de plomo menor que 0,005
mg/litro; una elución de cromo (VI) menor que 0,04 mg/litro; una
elución de arsénico menor que 0,001 mg/litro; una elución de
selenio menor que 0,002 mg/litro; y ninguna elución detectada de
cianógenos.
\vskip1.000000\baselineskip
Previamente se añadieron 5,6 g del agente
purificador 6 obtenido de ese modo (que contenía 18% en peso de las
partículas de hierro) y 22,4 ml de agua purificada por intercambio
iónico a 20 g de tierra arenosa humedecida (tamizada con malla de 2
mm) vertida en un frasco ampolla marrón de 50 ml (capacidad
efectiva: 68 ml). Después, se añadieron 0,3 ml de cada una de
soluciones estándar de 1000 ppm de cadmio, plomo, arsénico, selenio
y cianógeno (cada una fabricada por Kanto Kagaku Co.,. Ltd.) así
como 1,5 ml de la solución estándar de 1000 ppm de cromo (VI)
(fabricada por Kanto Kagaku Co., Ltd.) en una cantidad total de 3,0
ml, de manera que la concentración de cadmio, plomo, arsénico,
selenio y cianógeno en la solución mixta resultante era 10 ppm de
cada uno, la concentración de cromo (VI) en la misma era 50 ppm, y
la concentración total de cadmio, plomo, arsénico, selenio,
cianógeno y cromo (VI) en la misma era 100 ppm. El frasco ampolla se
cerró inmediatamente con un tapón de goma con una funda de
fluororresina, y después se ajustó firmemente un precinto de
aluminio sobre el tapón de goma. El frasco ampolla se agitó durante
16 horas utilizando un acondicionador de pintura fabricado por
Reddevil Co., Ltd., y después el contenido del frasco ampolla se
separó en sólido y líquido (filtrado) utilizando un filtro de
membrana de 0,45 \mum.
Sucesivamente, se repitió el mismo procedimiento
de separación sólido/líquido definido más arriba hasta que las
cantidades obtenidas de sólido y filtrado alcanzaron los valores
respectivos según lo requerido para las siguientes mediciones. El
filtrado obtenido se analizó directamente conforme a la "Norma
Medioambiental para la Contaminación de Agua Subterránea",
Notificación Núm. 10 de la Agencia de Medio Ambiente del Japón.
Mientras tanto, el sólido obtenido se secó al aire a 40ºC durante 3
horas para obtener una muestra de prueba, y la muestra de prueba se
analizó conforme a la "Norma Medioambiental para la Contaminación
de Tierra", Notificación Núm. 46 de la Agencia de Medio Ambiente
del Japón. Como resultado, se confirmó que la solución (filtrado)
contenía cadmio en una cantidad menor que 0,001 mg/litro; plomo en
una cantidad menor que 0,005 mg/litro; cromo (VI) en una cantidad
menor que 0,04 mg/litro; arsénico en una cantidad menor que 0,001
mg/litro; y selenio en una cantidad menor que 0,002 mg/litro, y no
se detectó ningún cianógeno en la misma. También, con respecto a
las cantidades de los elementos respectivos eluidos a partir del
sólido, se confirmó que el sólido exhibió una elución de cadmio
menor que 0,001 mg/litro; una elución de plomo menor que 0,005
mg/litro; una elución de cromo (VI) menor que 0,04 mg/litro; una
elución de arsénico menor que 0,001 mg/litro; una elución de selenio
menor que 0,002 mg/litro; y ninguna elución detectada de
cianógeno.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargaron 5,6 g del agente purificador 6
obtenido de ese modo (que contenía 18% en peso de las partículas de
hierro) y 22,4 ml de agua purificada por intercambio iónico en un
frasco ampolla marrón de 50 ml (capacidad efectiva: 68 ml).
Después, se añadieron 0,3 ml de cada una de soluciones estándar de
1000 ppm de cadmio, plomo, arsénico, selenio y cianógeno (cada una
fabricada por Kanto Kagaku Co., Ltd.) así como 1,5 ml de la solución
estándar de 1000 ppm de cromo (VI) (fabricada por Kanto Kagaku Co.,
Ltd.) al frasco ampolla en una cantidad total de 3,0 ml, de manera
que la concentración de cadmio, plomo, arsénico, selenio y cianógeno
en la solución mixta resultante era 10 ppm de cada uno, la
concentración de cromo (VI) en la misma era 50 ppm, y la
concentración total de cadmio, plomo, arsénico, selenio, cianógeno
y cromo (VI) en la misma era 100 ppm. El frasco ampolla se cerró
inmediatamente con un tapón de goma con una funda de fluororresina,
y después se ajustó firmemente un precinto de aluminio sobre el
tapón de goma. El frasco ampolla se agitó durante 16 horas
utilizando un acondicionador de pintura fabricado por Reddevil Co.,
Ltd., y después el contenido del frasco ampolla se separó en sólido
y líquido (filtrado) utilizando un filtro de membrana de 0,45
\mum.
Sucesivamente, se repitió el mismo procedimiento
de separación sólido/líquido definido más arriba hasta que las
cantidades obtenidas de sólido y filtrado alcanzaron los valores
respectivos según lo requerido para las siguientes mediciones. El
filtrado obtenido se analizó directamente conforme a la "Norma
Medioambiental para la Contaminación de Agua Subterránea",
Notificación Núm. 10 de la Agencia de Medio Ambiente del Japón.
Mientras tanto, el sólido obtenido se secó al aire a 40ºC durante 3
horas para obtener una muestra de prueba, y la muestra de prueba se
analizó conforme a la "Norma Medioambiental para la Contaminación
de Tierra", Notificación Núm. 46 de la Agencia de Medio Ambiente
del Japón. Como resultado, se confirmó que la solución (filtrado)
contenía cadmio en una cantidad menor que 0,001 mg/litro; plomo en
una cantidad menor que 0,005 mg/litro; cromo (VI) en una cantidad
menor que 0,04 mg/litro; arsénico en una cantidad menor que 0,001
mg/litro; y selenio en una cantidad menor que 0,002 mg/litro, y no
se detectó ningún cianógeno de la misma. También, con respecto a
las cantidades de los elementos respectivos eluidos a partir del
sólido, se confirmó que el sólido exhibió una elución de cadmio
menor que 0,001 mg/litro; una elución de plomo menor que 0,005
mg/litro; una elución de cromo (VI) menor que 0,04 mg/litro; una
elución de arsénico menor que 0,001 mg/litro; una elución de selenio
menor que 0,002 mg/litro; y ninguna elución detectada de
cianógeno.
\vskip1.000000\baselineskip
Como partículas de goetita, se prepararon las
partículas de goetita 1 a 8 según se muestra en la Tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadieron 300 litros de una solución acuosa
de sulfato ferroso que contenía Fe^{2+} en una cantidad de 1,17
mol/l a 200 litros de una solución acuosa de NaOH 8,05N previamente
cargada en un reactor, y las soluciones se hicieron reaccionar a un
pH de 13,1 y una temperatura de 35ºC, produciéndose de ese modo
partículas de hidróxido ferroso.
Después, se pasó aire a través de la solución
acuosa que contenía las partículas de hidróxido ferroso obtenidas de
ese modo, a una temperatura de 40ºC y un caudal de flujo de 500
litros/minuto durante 8,5 horas, produciéndose de ese modo
partículas de goetita.
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadieron 400 litros de una solución acuosa
de sulfato ferroso que contenía Fe^{2+} en una cantidad de 1,35
mol/l a una solución mixta de 350 litros de una solución acuosa de
Na_{2}CO_{3} 2,6N y 150 litros de una solución acuosa de NaOH
2,6N, y las soluciones se mezclaron a 45ºC, produciéndose de ese
modo un precipitado que contenía material ferroso. Después, se pasó
aire a través de la suspensión acuosa que contenía el precipitado
obtenido de ese modo que contenía material ferroso y que poseía un
valor de pH de 8,9, a una temperatura de 45ºC y un caudal de flujo
de 800 litros/minuto durante 7,2 horas, produciéndose de ese modo
partículas de goetita. Las partículas de goetita obtenidas de ese
modo se filtraron, se lavaron con agua, se secaron y después se
pulverizaron por métodos comunes.
\vskip1.000000\baselineskip
Se mezclaron 12,8 litros de una solución acuosa
de sulfato ferroso que contenía Fe^{2+} en una cantidad de 1,50
mol/l y 30,2 litros de una solución acuosa de NaOH 0,44N
(correspondiente a 0,35 equivalentes basados en el equivalente del
Fe^{2+} contenido en la solución acuosa de sulfato ferroso) a un
pH de 6,7 y una temperatura de 38ºC, produciéndose de ese modo una
solución acuosa de sulfato ferroso que contenía
Fe(OH)_{2}. Después, se pasó aire a través de la
solución acuosa de sulfato ferroso que contenía
Fe(OH)_{2}, a una temperatura de 40ºC y un caudal
de flujo de 130 litros/minuto durante 3,0 horas, produciéndose de
ese modo partículas con núcleo de goetita.
La solución acuosa de sulfato ferroso que
contenía las partículas con núcleo de goetita (en una cantidad
correspondiente a 35% en moles sobre la base de las partículas de
goetita finalmente producidas) se mezcló con 7,0 litros de una
solución acuosa de Na_{2}CO_{3} 5,4N (correspondiente a 1,5
equivalentes basados en el equivalente del Fe^{2+} residual
contenido en la solución acuosa de sulfato ferroso). Después, se
pasó aire a través de la solución mixta que poseía un pH de 9,4, a
una temperatura de 42ºC y un caudal de flujo de 130 litros/minuto
durante 4 horas, produciéndose de ese modo partículas de goetita. La
suspensión acuosa que contenía las partículas de goetita obtenidas
de ese modo se lavó con agua utilizando un filtro prensa,
obteniéndose de ese modo una torta de prensa. La torta de prensa
obtenida se moldeó por extrusión y se granuló utilizando una máquina
de moldeo por compresión equipada con una placa de molde que poseía
un diámetro de orificio de 4 mm, y después se secó a 120ºC,
obteniéndose de ese modo un producto granulado de partículas de
goetita.
Se confirmó que las partículas de goetita que
constituían el producto granulado obtenido más arriba eran
partículas aciculares con un diámetro medio del eje principal de
0,30 \mum, una relación de aspecto (diámetro del eje
principal/diámetro del eje menor) de 25,0:1, una superficie
específica BET de 70 m^{2}/g y un contenido de S de 4.000 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
Se mezclaron 12,8 litros de una solución acuosa
de sulfato ferroso que contenía Fe^{2+} en una cantidad de 1,50
mol/l que se obtuvo controlando la concentración de la solución
acuosa de sulfato ferroso preparada por el mismo método definido en
el Ejemplo 4, y 30,2 litros de una solución acuosa de NaOH 0,44N
(correspondiente a 0,35 equivalentes basados en los equivalentes de
Fe^{2+} contenidos en la solución acuosa de sulfato ferroso) a un
pH de 6,7 y una temperatura de 38ºC, produciéndose de ese modo una
solución acuosa de sulfato ferroso que contenía
Fe(OH)_{2}.
Después, se pasó aire a través de la solución acuosa de sulfato ferroso que contenía Fe(OH)_{2}, a una temperatura de 40ºC y un caudal de flujo de 130 litros/minuto durante 3,0 horas, produciéndose de ese modo partículas con núcleo de goetita.
Después, se pasó aire a través de la solución acuosa de sulfato ferroso que contenía Fe(OH)_{2}, a una temperatura de 40ºC y un caudal de flujo de 130 litros/minuto durante 3,0 horas, produciéndose de ese modo partículas con núcleo de goetita.
La solución acuosa de sulfato ferroso que
contenía las partículas con núcleo de goetita (en una cantidad
correspondiente a 35% en moles sobre la base de las partículas de
goetita finalmente producidas) se mezcló con 7,0 litros de una
solución acuosa de Na_{2}CO_{3} 5,4N (correspondiente a 1,5
equivalentes basados en los equivalentes residuales de Fe^{2+}
contenidos en la solución acuosa de sulfato ferroso). Después, se
pasó aire a través de la solución mixta resultante que poseía un pH
de 9,4 a una temperatura de 42ºC y un caudal de flujo de 130
litros/minuto durante 4 horas, produciéndose de ese modo partículas
de goetita. La suspensión acuosa que contenía las partículas de
goetita obtenidas de ese modo se lavó con agua utilizando un filtro
prensa, obteniéndose de ese modo una torta de prensa. La torta de
prensa obtenida se moldeó por extrusión y se granuló utilizando una
máquina de moldeo por compresión equipada con una placa de molde que
poseía un diámetro de orificio de 4 mm, y después se secó a 120ºC,
obteniéndose de ese modo un producto granulado de partículas de
goetita.
Se confirmó que las partículas de goetita que
constituían el producto granulado obtenido eran partículas
aciculares con un diámetro medio del eje principal de 0,33 \mum,
una relación de aspecto (diámetro del eje principal/diámetro de eje
menor) de 25,0:1, una superficie específica BET de 70 m^{2}/g y
un contenido de S de 1.700 ppm. Además, se confirmó que las
partículas de goetita tenían un tamaño de partícula uniforme y no
contenían ninguna partícula dendrítica.
\newpage
Ejemplos 7 y
9
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 1 para producir las partículas de hierro purificadoras
excepto que la clase de partículas de goetita, la temperatura de
reducción térmica y el tiempo de retención (días) en agua se
cambiaron en forma diversa, obteniéndose de ese modo partículas de
hierro purificadoras.
Las condiciones esenciales de producción se
muestran en la Tabla 2, y las diversas propiedades de las partículas
de hierro purificadoras obtenidas se muestran en la Tabla 3.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 8 y 10 a 20, y Ejemplos
Comparativos 1 a
4
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 1 para producir el agente purificador, excepto que la
clase de partículas de goetita, la temperatura de reducción térmica
y el tiempo de retención (días) en agua se cambiaron en forma
diversa, obteniéndose de ese modo agentes purificadores. Mientras
tanto, en los Ejemplos 11 a 14, las partículas de goetita se
deshidrataron térmicamente a 300ºC, y después se redujeron
térmicamente a diversas temperaturas.
Las condiciones esenciales de producción se
muestran en la Tabla 2, y las diversas propiedades de los agentes
purificadores obtenidos se muestran en la Tabla 3. Los patrones de
difracción de rayos X de las partículas de hierro contenidas en los
agentes purificadores obtenidos en los Ejemplos 8 y 10, se muestran
en las Figs. 5 y 6, respectivamente.
Mientras tanto, se utilizaron partículas de
hierro reducidas en el Ejemplo Comparativo 5 y se utilizaron
partículas de hierro electrolíticas en el Ejemplo Comparativo 6.
Las micrografías electrónicas de barrido (x 100) de las partículas
de hierro respectivas se muestran en las Figs. 7 y 8, y los patrones
de difracción de rayos X de las mismas se muestran en las Figs. 9 y
10.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 21 a 34 y Ejemplos
Comparativos 7 a
12
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 1 para tratar la tierra contaminada y agua
subterránea, excepto que la clase de partículas de hierro
purificadoras y la clase de agente purificador se cambiaron en forma
diversa.
Las condiciones esenciales de tratamiento y los
resultados de medición se muestran en la Tabla 4.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 35 a 39 y Ejemplos
Comparativos 13 a
14
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 2 para producir las partículas de hierro purificadoras
excepto que la temperatura de reducción térmica y el tiempo de
retención (días) en agua se cambiaron en forma diversa,
obteniéndose de ese modo partículas de hierro purificadoras y agente
purificador.
Las condiciones esenciales de producción se
muestran en la Tabla 5, y las diversas propiedades de las partículas
de hierro purificadoras y agente purificador obtenidos se muestran
en la Tabla 6. Mientras tanto, en el Ejemplo Comparativo 13, el
contenido de S de las partículas de hierro se redujo completamente
lavando las partículas de goetita con agua. También, en el Ejemplo
Comparativo 14, se confirmó que las partículas de hierro obtenidas
contenían parcialmente partículas aciculares.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 40 a 47 y Ejemplo
Comparativos 15 a
18
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 2 para tratar la tierra contaminada y agua
subterránea, excepto que la clase de partículas de hierro
purificadoras y la clase de agente purificador se cambiaron en forma
diversa.
Las condiciones esenciales de tratamiento y los
resultados de medición se muestran en la Tabla 7.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 48 y 55 y Ejemplo
Comparativo
19
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 3 para producir las partículas de hierro purificadoras
y el agente purificador, excepto que la clase de partículas de
goetita, la temperatura de deshidratación térmica, la adición o no
adición de ácido sulfúrico a la suspensión acuosa que contenía
partículas de hematita así como la cantidad del ácido sulfúrico
añadido, la temperatura de reducción térmica y el tiempo de
retención (días) en agua se cambiaron en forma diversa,
obteniéndose de ese modo las partículas de hierro purificadoras y el
agente purificador.
Las condiciones esenciales de producción se
muestran en la Tabla 8 y las diversas propiedades de las partículas
de hierro purificadoras y el agente purificador obtenidos se
muestran en la Tabla 9.
En el Ejemplo Comparativo 20, se utilizaron
partículas de magnetita que no contenían nada de
\alpha-Fe que se obtuvieron introduciendo 100 g
del producto granulado de las partículas de goetita 6 en un equipo
reductor de tipo rotativo y sometiendo las partículas de goetita a
la reacción de reducción a 300ºC durante 180 minutos mientras se
pasaba H_{2} gaseoso a través de las mismas hasta que las
partículas de goetita se transformaron completamente en
Fe_{3}O_{4}.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 56 a 63 y Ejemplos
Comparativos 21 y
22
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 3 para tratar la tierra contaminada y agua
subterránea, excepto que la clase de partículas de hierro
purificadoras y la clase de agente purificador se cambiaron en forma
diversa.
Las condiciones esenciales de tratamiento y los
resultados de medición se muestran en la Tabla 10.
\vskip1.000000\baselineskip
El tratamiento de purificación se llevó a cabo
por el mismo método de evaluación definido más arriba, excepto que
se utilizaron agentes purificadores tales que contenían las
partículas de hierro retenidas en el agua durante 4 días (Ejemplos
50 y 54) y 30 días (Ejemplos 51 y 55). Como resultado, se confirmó
que en cualquiera de los casos en que se utilizaron los agentes
purificadores de la presente invención, el porcentaje residual de
los compuestos orgánicos halogenados se mantuvo bajo, y la actividad
catalítica se mantuvo alta. Por ello, aparentemente se reconoce que
los agentes purificadores de la presente invención fueron capaces de
mantener una buena actividad catalítica de los mismos durante un
largo período de tiempo.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 64 a
68
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 4 para producir el agente purificador, excepto que la
clase de partículas de goetita, la temperatura de deshidratación
térmica, la temperatura de reducción térmica, el método dispersante,
etc., se cambiaron en forma diversa, obteniéndose de ese modo
agentes purificadores.
Las condiciones esenciales de producción se
muestran en las Tablas 11 y 12, y las diversas propiedades de los
agentes purificadores obtenidos se muestran en las Tablas 13 y
14.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 69 a
73
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 4 para tratar la tierra contaminada y el agua
subterránea, excepto que la clase de agente purificador se cambió en
forma diversa.
Las condiciones esenciales de tratamiento y los
resultados de medición se muestran en la Tabla 15.
\newpage
Ejemplos 74 a
78
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 5 para producir las partículas de hierro purificadoras
y el agente purificador, excepto que la clase de partículas de
goetita, la temperatura de deshidratación térmica, la temperatura
de reducción térmica, el método dispersante, etc., se cambiaron en
forma diversa, obteniéndose de ese modo partículas de hierro
purificadoras y agentes purificadores.
Las condiciones esenciales de producción se
muestran en la Tabla 16, y las diversas propiedades de las
partículas de hierro purificadoras y agentes purificadores obtenidos
se muestran en la Tabla 17. Además, los resultados de prueba de
elución de las partículas de hierro y agentes purificadores
obtenidos se muestran en la Tabla 18.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 79 a
83
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 5 para tratar la tierra contaminada y el agua
subterránea, excepto que las clases de partículas de hierro y el
agente purificador se cambiaron en forma diversa.
Las condiciones esenciales de tratamiento y los
resultados de medición se muestran en la Tabla 19.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 84 a 91 y Ejemplo
Comparativo
23
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 6 para producir las partículas de hierro purificadoras
y el agente purificador, excepto que la clase de partículas de
goetita, la temperatura de deshidratación térmica, la adición o no
adición de ácido sulfúrico a la suspensión acuosa que contenía
partículas de hematita así como la cantidad de ácido sulfúrico
añadido, la temperatura de reducción térmica y el tiempo de
retención (días) en agua se cambiaron en forma diversa,
obteniéndose de ese modo partículas de hierro purificadoras y agente
purificador.
Las condiciones esenciales de producción se
muestran en la Tabla 20, y las diversas propiedades de las
partículas de hierro purificadoras y el agente purificador obtenidos
se muestran en la Tabla 21.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 92 a 99 y Ejemplo
Comparativo
24
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 6 para tratar la tierra contaminada y agua
subterránea, excepto que la clase de partículas de hierro
purificadoras y la clase de agente purificador se cambiaron en forma
diversa.
Las condiciones esenciales de tratamiento y los
resultados de medición se muestran en las Tablas 22 y 23.
\vskip1.000000\baselineskip
Los tratamientos de purificación se llevaron a
cabo por el mismo método de evaluación definido más arriba, excepto
que se utilizaron, respectivamente, los agentes purificadores que
contenían partículas de hierro purificadoras retenidas en agua
durante 4 días (Ejemplos 86 y 90) y 30 días (Ejemplos 87 y 91). Como
resultado, se confirmó que en cualquiera de los casos en que se
utilizaron los agentes purificadores de la presente invención, las
sustancias nocivas tales como metales pesados que estaban contenidas
en la tierra y en el agua subterránea, se incorporaron a la ferrita
formada, y continuó la reacción de formación de ferrite con
sustancias nocivas tales como metales pesados durante un largo
período de tiempo. Por consiguiente, aparentemente se reconoce que
los agentes purificadores de la presente invención fueron capaces de
mantener el efecto de insolubilizar las sustancias nocivas tales
como metales pesados, durante un largo período de tiempo.
\vskip1.000000\baselineskip
Previamente se añadió 1,0 \mul de
tricloroetileno a 20 g de tierra arenosa humedecida (tamizada con
malla de 2 mm) para preparar una muestra de tierra contaminada con
tricloroetileno. Se cargó un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con 1 g de las partículas de hierro
purificadoras obtenidas en el Ejemplo 1 y 27 ml de agua purificada
por intercambio iónico, y después con la anterior tierra
contaminada. Además, se añadieron 0,3 ml de cada una de soluciones
estándar de 1000 ppm de cadmio, plomo, arsénico, selenio y cianógeno
(cada una fabricada por Kanto Kagaku Co., Ltd.) así como 1,5 ml de
solución estándar de 1000 ppm de cromo (VI) (fabricada por Kanto
Kagaku Co., Ltd.) al frasco ampolla en una cantidad total de 3,0 ml,
de manera que la concentración de cadmio, plomo, arsénico, selenio
y cianógeno en la solución mixta resultante era 10 ppm de cada uno,
la concentración de cromo (VI) en la misma era 50 ppm, y la
concentración total de cadmio, plomo, arsénico, selenio, cianógeno
y cromo (VI) en la misma era 100 ppm. El frasco ampolla se cerró
inmediatamente con un tapón de goma con una funda de fluororresina,
y se ajustó firmemente un precinto de aluminio sobre el tapón de
goma. El frasco ampolla se agitó durante 3 horas utilizando un
acondicionador de pintura fabricado por Reddevil Co., Ltd. Se
obtuvo una muestra de 50 \mul de gas del volumen libre del frasco
ampolla utilizando una jeringa, y la cantidad de tricloroetileno
residual contenido en el gas de la muestra se midió por el mismo
método definido más arriba. Posteriormente, el frasco ampolla además
se continuó agitando durante 13 horas (tiempo de agitación total:
16 horas) y después el contenido del frasco ampolla se separó en
sólido y líquido (filtrado) utilizando un filtro de membrana de 0,45
\mum.
Sucesivamente, se repitió el mismo procedimiento
de separación sólido/líquido definido más arriba hasta que las
cantidades de sólido y filtrado obtenidas alcanzaron los 50 g y 300
ml, respectivamente, según lo requerido para las siguientes
mediciones. El filtrado obtenido se analizó directamente conforme a
la "Norma Medioambiental para la Contaminación de Agua
Subterránea", Notificación Núm. 10 de la Agencia de Medio
Ambiente del Japón. Mientras tanto, el sólido obtenido se secó al
aire a 40ºC durante 3 horas para obtener una muestra de prueba, y
la muestra de prueba se analizó conforme a la "Norma
Medioambiental para la Contaminación de Tierra", Notificación
Núm. 46 de la Agencia de Medio Ambiente del Japón. Como resultado,
se confirmó que la solución (filtrado) contenía cadmio en una
cantidad menor que 0,001 mg/litro; plomo en una cantidad menor que
0,005 mg/litro; cromo (VI) en una cantidad menor que 0,04 mg/litro;
arsénico en una cantidad menor que 0,001 mg/litro; y selenio en una
cantidad menor que 0,002 mg/litro, y no se detectó ningún cianógeno
en la misma. También, con respecto a las cantidades de los
elementos respectivos eluidos a partir del sólido, se confirmó que
el sólido exhibió una elución de cadmio menor que 0,001 mg/litro;
una elución de plomo menor que 0,005 mg/litro; una elución de cromo
(VI) menor que 0,04 mg/litro; una elución de arsénico menor que
0,001 mg/litro; una elución de selenio menor que 0,002 mg/litro; y
ninguna elución detectada de cianógeno.
\vskip1.000000\baselineskip
Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando la tierra contaminada se trató con las
partículas de hierro purificadoras anteriores, el porcentaje
residual de tricloroetileno en la tierra tratada fue 9,6%.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargó un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con 1 g de las partículas de hierro
purificadoras obtenidas en el Ejemplo 1, 27,0 ml de agua purificada
por intercambio iónico y 1,0 \mul de tricloroetileno. Además, 0,3
ml de cada una de soluciones estándar de 1000 ppm de cadmio, plomo,
arsénico, selenio y cianógeno (cada una fabricada por Kanto Kagaku
Co., Ltd.) así como 1,5 ml de la solución estándar de 1000 ppm de
cromo (VI) (fabricada por Kanto Kagaku Co., Ltd.) se cargaron en el
frasco ampolla en una cantidad total de 3,0 ml, de manera que la
concentración de cadmio, plomo, arsénico, selenio y cianógeno en la
solución mixta resultante era 10 ppm de cada uno, la concentración
de cromo (VI) en la misma era 50 ppm, y la concentración total de
cadmio, plomo, arsénico, selenio, cianógeno y cromo (VI) en la misma
era 100 ppm. El frasco ampolla se cerró inmediatamente con un tapón
de goma con una funda de fluororresina, y después se ajustó
firmemente un precinto de aluminio sobre el tapón de goma. El
frasco ampolla se agitó durante 3 horas utilizando un acondicionador
de pintura fabricado por Reddevil Co., Ltd. Después, se obtuvo una
muestra de 50 \mul de gas del volumen libre del frasco ampolla
utilizando una jeringa, y la cantidad de tricloroetileno residual
contenida en el gas de muestra se midió mediante el mismo método
definido más arriba. Posteriormente, el frasco ampolla se agitó
durante 13 horas adicionales (tiempo de agitación total: 16 horas),
y después el contenido del frasco ampolla se separó en sólido y
líquido (filtrado) utilizando un filtro de membrana de 0,45
\mum.
Sucesivamente, se repitió el mismo procedimiento
de separación sólido/líquido definido más arriba hasta que las
cantidades obtenidas de sólido y filtrado alcanzaron los valores
respectivos según lo requerido para las siguientes mediciones. El
filtrado obtenido se analizó directamente conforme a la "Norma
Medioambiental para la Contaminación de Agua Subterránea",
Notificación Núm. 10 de la Agencia de Medio Ambiente del Japón.
Mientras tanto, el sólido obtenido se secó al aire a 40ºC durante 3
horas para obtener una muestra de prueba, y la muestra de prueba se
analizó conforme a la "Norma Medioambiental para la Contaminación
de Tierra", Notificación Núm. 46 de la Agencia de Medio Ambiente
del Japón. Como resultado, se confirmó que la solución (filtrado)
contenía cadmio en una cantidad menor que 0,001 mg/litro; plomo en
una cantidad menor que 0,005 mg/litro; cromo (VI) en una cantidad
menor que 0,04 mg/litro; arsénico en una cantidad menor que 0,001
mg/litro; y selenio en una cantidad menor que 0,002 mg/litro, y no
se detectó ningún cianógeno en la misma. También, con respecto a
las cantidades de los elementos respectivos eluidos a partir del
sólido, se confirmó que el sólido exhibió una elución de cadmio
menor que 0,001 mg/litro; una elución de plomo menor que 0,005
mg/litro; una elución de cromo (VI) menor que 0,04 mg/litro; una
elución de arsénico menor que 0,001 mg/litro; una elución de selenio
menor que 0,002 mg/litro; y ninguna elución detectada de
cianógeno.
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Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando el agua subterránea contaminada se trató con las
partículas de hierro purificadoras anteriores, el porcentaje
residual de tricloroetileno en el agua subterránea tratada era
15,8%.
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Previamente se añadió 1,0 \mul de
tricloroetileno a 20 g de tierra arenosa humedecida (tamizada con
malla de 2 mm) para preparar una muestra de tierra contaminada con
tricloroetileno. Se cargó un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con 5,6 g del agente purificador (que
contenía 18% en peso de las partículas de hierro) obtenidas en el
Ejemplo 4 y 27 ml de agua purificada por intercambio iónico, y
después con la anterior tierra contaminada. Después, se añadieron
0,3 ml de cada una de soluciones estándar de 1000 ppm de cadmio,
plomo, arsénico, selenio y cianógeno (cada una fabricada por Kanto
Kagaku Co., Ltd.) así como 1,5 ml de solución estándar de 1000 ppm
de cromo (VI) (fabricada por Kanto Kagaku Co., Ltd.) al frasco
ampolla en una cantidad total de 3,0 ml, de manera que la
concentración de cadmio, plomo, arsénico, selenio y cianógeno en la
solución mixta resultante era 10 ppm de cada uno, la concentración
de cromo (VI) en la misma era 50 ppm, y la concentración total de
cadmio, plomo, arsénico, selenio, cianógeno y cromo (VI) en la misma
era 100 ppm. El frasco ampolla se cerró inmediatamente con un tapón
de goma con una funda de fluororresina, y se ajustó firmemente un
precinto de aluminio sobre el tapón de goma. El frasco ampolla se
agitó durante 3 horas utilizando un acondicionador de pintura
fabricado por Reddevil Co., Ltd. Después, se obtuvo una muestra de
50 \mul de gas del volumen libre del frasco ampolla utilizando
una jeringa, y la cantidad de tricloroetileno residual contenido en
el gas de muestra se midió por el mismo método definido más arriba.
A partir de ese momento, el frasco ampolla se agitó durante 13
horas adicionales (tiempo de agitación total: 16 horas), y después
el contenido del frasco ampolla se separó en sólido y líquido
(filtrado) utilizando un filtro de membrana de 0,45 \mum.
Sucesivamente, se repitió el mismo procedimiento
de separación sólido/líquido definido más arriba hasta que las
cantidades obtenidas de sólido y filtrado alcanzaron los valores
respectivos según lo requerido para las siguientes mediciones. El
filtrado obtenido se analizó directamente conforme a la "Norma
Medioambiental para la Contaminación de Agua Subterránea",
Notificación Núm. 10 de la Agencia de Medio Ambiente del Japón.
Mientras tanto, el sólido obtenido se secó al aire a 40ºC durante 3
horas para obtener una muestra de prueba, y la muestra de prueba se
analizó conforme a la "Norma Medioambiental para la Contaminación
de Tierra", Notificación Núm. 46 de la Agencia de Medio Ambiente
del Japón. Como resultado, se confirmó que la solución (filtrado)
contenía cadmio en una cantidad menor que 0,001 mg/litro; plomo en
una cantidad menor que 0,005 mg/litro; cromo (VI) en una cantidad
menor que 0,04 mg/litro; arsénico en una cantidad menor que 0,001
mg/litro; y selenio en una cantidad menor que 0,002 mg/litro, y no
se detectó ningún cianógeno de la misma. También, con respecto a
las cantidades de los elementos respectivos eluidos a partir del
sólido, se confirmó que el sólido exhibió una elución de cadmio
menor que 0,001 mg/litro; una elución de plomo menor que 0,005
mg/litro; una elución de cromo (VI) menor que 0,04 mg/litro; una
elución de arsénico menor que 0,001 mg/litro; una elución de selenio
menor que 0,002 mg/litro; y ninguna elución detectada de
cianógeno.
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Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando la tierra contaminada se trató con el agente
purificador anterior, el porcentaje residual de tricloroetileno en
la tierra tratada fue 3,8%.
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Se cargó un frasco ampolla marrón de 50 ml
(capacidad efectiva: 68 ml) con 5,6 g del agente purificador (que
contenía 18% en peso de las partículas de hierro) obtenidas en el
Ejemplo 4, 22,4 ml de agua purificada por intercambio iónico y 1,0
\mu1 de tricloroetileno. Además, se cargaron 0,3 ml de cada una de
soluciones estándar de 1000 ppm de cadmio, plomo, arsénico, selenio
y cianógeno (cada una fabricada por Kanto Kagaku Co., Ltd.) así
como 1,5 ml de solución estándar de 1000 ppm de cromo (VI)
(fabricada por Kanto Kagaku Co., Ltd.) en el frasco ampolla en una
cantidad total de 3,0 ml, de manera que la concentración de cadmio,
plomo, arsénico, selenio y cianógeno en la solución mixta
resultante era 10 ppm de cada uno, la concentración de cromo (VI)
en la misma era 50 ppm, y la concentración total de cadmio, plomo,
arsénico, selenio, cianógeno y cromo (VI) en la misma era 100 ppm.
El frasco ampolla se cerró inmediatamente con un tapón de goma con
una funda de fluororresina, y después se ajustó firmemente un
precinto de aluminio sobre el tapón de goma. El frasco ampolla se
agitó durante 3 horas utilizando un acondicionador de pintura
fabricado por Reddevil Co., Ltd. Después, se obtuvo una muestra de
50 \mul de gas del volumen libre del frasco ampolla utilizando una
jeringa, y la cantidad de tricloroetileno residual contenida en el
gas de muestra se midió por el mismo método definido más arriba. A
partir de ese momento, el frasco ampolla se agitó durante 13 horas
adicionales (tiempo total de agitación: 16 horas), y después el
contenido del frasco ampolla se separó en sólido y líquido
(filtrado) utilizando un filtro de membrana de 0,45 \mum.
Sucesivamente, se repitió el mismo procedimiento
de separación sólido/líquido definido más arriba hasta que las
cantidades obtenidas de sólido y filtrado alcanzaron los valores
respectivos según lo requerido para las siguientes mediciones. El
filtrado obtenido se analizó directamente conforme a la "Norma
Medioambiental para la Contaminación de Agua Subterránea",
Notificación Núm. 10 de la Agencia de Medio Ambiente del Japón.
Mientras tanto, el sólido obtenido se secó al aire a 40ºC durante 3
horas para obtener una muestra de prueba, y la muestra de prueba se
analizó conforme a la "Norma Medioambiental para la Contaminación
de Tierra", Notificación Núm. 46 de la Agencia de Medio Ambiente
del Japón. Como resultado, se confirmó que la solución (filtrado)
contenía cadmio en una cantidad menor que 0,001 mg/litro; plomo en
una cantidad menor que 0,005 mg/litro; cromo (VI) en una cantidad
menor que 0,04 mg/litro; arsénico en una cantidad menor que 0,001
mg/litro; y selenio en una cantidad menor que 0,002 mg/litro, y no
se detectó ningún cianógeno en la misma. También, con respecto a
las cantidades de los elementos respectivos eluidos a partir del
sólido, se confirmó que el sólido exhibió una elución de cadmio
menor que 0,001 mg/litro; una elución de plomo menor que 0,005
mg/litro; una elución de cromo (VI) menor que 0,04 mg/litro; una
elución de arsénico menor que 0,001 mg/litro; una elución de selenio
menor que 0,002 mg/litro; y ninguna elución detectada de
cianógeno.
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Conforme al método de evaluación anterior, se
confirmó que cuando el agua subterránea contaminada se trató con el
agente purificador anterior, el porcentaje residual de
tricloroetileno en el agua subterránea tratada fue 5,1%.
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Ejemplos 101 a
104
El mismo procedimiento definido en el Ejemplo
100 se llevó a cabo para tratar la tierra contaminada y agua
subterránea, excepto que la clase de partículas de hierro
purificadoras, la clase de agente purificador y las clases de
compuestos orgánicos halogenados alifáticos y compuestos orgánicos
halogenados aromáticos añadidos a la misma se cambiaron en forma
diversa.
Las condiciones esenciales de tratamiento y los
resultados de medición se muestran en las Tablas 24 y 25.
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Ejemplos 105 a
108
Se llevó a cabo el mismo procedimiento definido
en el Ejemplo 100 para tratar la tierra contaminada y agua
subterránea, excepto que la clase de partículas de hierro
purificadoras, la clase de agente purificador y las clases de
compuestos orgánicos halogenados alifáticos y compuestos orgánicos
halogenados aromáticos añadidos a la misma se cambiaron en forma
diversa.
Mientras tanto, en el caso en que los compuestos
orgánicos halogenados aromáticos se añadieron a la tierra y agua
subterránea, el frasco ampolla se agitó durante 10 horas utilizando
un acondicionador de pintura fabricado por Reddevil Co., Ltd.
Después, se obtuvo una muestra de 50 \mul de gas del volumen libre
del frasco ampolla utilizando una jeringa, y la cantidad de
triclorobenceno residual contenido en la muestra de gas se midió
por el mismo método definido más arriba. A partir de ese momento, el
frasco ampolla se agitó durante 6 horas adicionales (tiempo de
agitación total: 16 horas), y después el contenido del frasco
ampolla se separó en sólido y líquido (filtrado) utilizando un
filtro de membrana de 0,45 \mum.
Las condiciones de tratamiento esenciales y los
resultados de medición se muestran en la Tabla 26.
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Claims (26)
1. Partículas de hierro para purificar tierra o
agua subterránea, que comprenden una fase mixta de fase
\alpha-Fe y fase Fe_{3}O_{4} y que poseen una
superficie específica BET de 5 a 60 m^{2}/g, un contenido de Fe no
menor que 75% en peso sobre la base del peso de las partículas de
hierro y un contenido de azufre no menor que 1.000 ppm.
2. Partículas de hierro de acuerdo con la
reivindicación 1, en las que la relación entre la intensidad de
difracción D_{110} del plano (110) de \alpha-Fe
y la suma de la intensidad de difracción D_{311} del plano (311)
de la magnetita y la intensidad de difracción D_{110}
(D_{110}/(D_{311}+D_{110})), cuando se mide a partir del
espectro de difracción de rayos X de los mismos, es de 0,20:1 a
0,98:1.
3. Partículas de hierro de acuerdo con la
reivindicación 1 o 2, que además poseen un valor de magnetización de
saturación de 60 a 200 Am^{2}/kg y un tamaño de cristalitas
D_{110} del plano (110) de \alpha-Fe de 200 a
500 \ring{A}.
4. Partículas de hierro de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que no contienen
sustancialmente Cd, Pb, As ni Hg y que poseen un contenido de
\alpha-Fe de 30 a 99% en peso sobre la base del
peso de las partículas de hierro.
5. Partículas de hierro de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en las que las
partículas de hierro poseen un contenido de azufre no menor que
1.500 ppm.
6. Partículas de hierro de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que poseen una
superficie específica BET de 5 a 50 m^{2}/g y contienen pequeñas
partículas que poseen un diámetro de partícula de 0,05 a 0,50 \mum
en una cantidad no menor que 20% en volumen sobre la base del
volumen de las partículas de hierro y partículas grandes que poseen
un diámetro de partícula de 0,5 a 5,0 \mum en una cantidad menor
que 80% en volumen sobre la base del volumen de las partículas de
hierro.
7. Partículas de hierro de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que poseen un
diámetro de partícula promedio de 0,05 a 0,50 \mum.
8. Partículas de hierro de acuerdo con la
reivindicación 7, que poseen un contenido de azufre no menor que
2.000 ppm, un valor de magnetización de saturación de 60 a 190
Am^{2}/kg, una superficie específica BET de 5 a 50 m^{2}/g, un
tamaño de cristalitas D_{110} del plano (110) de
\alpha-Fe de 220 a 480 \ring{A} y un contenido
de Fe de 75 a 98% en peso sobre la base del peso de las partículas
de hierro.
9. Partículas de hierro de acuerdo con la
reivindicación 7 u 8, que poseen un diámetro de partícula promedio
de 0,05 a 0,30 \mum.
10. Partículas de hierro de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que poseen un contenido de
azufre de 3.500 a 10.000 ppm.
11. Partículas de hierro de acuerdo con la
reivindicación 10, que poseen un valor de magnetización de
saturación de 90 a 190 Am^{2}/kg y un tamaño de cristalitas
D_{110} del plano (110) de \alpha-Fe de 200 a
400 \ring{A}.
12. Partículas de hierro de acuerdo con la
reivindicación 10, que poseen un contenido de
\alpha-Fe de 40 a 99% en peso sobre la base del
peso de las partículas de hierro, un contenido de azufre de 3.800 a
10.000 ppm, una relación entre la intensidad de difracción D_{110}
del plano (110) de \alpha-Fe y la suma de la
intensidad de difracción D_{311} del plano (311)de
magnetita y la intensidad de difracción D_{110}
(D_{110}/(D_{311}+ D_{110})) de 0,30:1 a 0,98:1 cuando se mide
a partir del espectro de difracción de rayos X de los mismos, un
valor de magnetización de saturación de 95 a 190 Am^{2}/kg, un
tamaño de cristalitas D_{110} del plano (110) de
\alpha-Fe de 200 a 350 \ring{A}, un diámetro de
partícula promedio de 0,05 a 0,30 \mum y una superficie específica
BET de 7 a 55 m^{2}/g.
13. Partículas de hierro de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que exhiben una elución de
cadmio no mayor que 0,01 mg/litro, ninguna elución detectada de
cianógeno total, una elución de plomo no mayor que 0,01 mg/litro,
una elución de cromo (VI) no mayor que 0,05 mg/litro, una elución de
arsénico no mayor que 0,01 mg/litro, una elución de mercurio total
no mayor que 0,0005 mg/litro, una elución de selenio no mayor que
0,01 mg/litro, una elución de flúor no mayor que 0,8 mg/litro y una
elución de boro no mayor que 1 mg/litro y que poseen un contenido de
\alpha-Fe de 30 a 99% en peso sobre la base del
peso de las partículas de hierro.
14. Partículas de hierro de acuerdo con la
reivindicación 13, que poseen un contenido de
\alpha-Fe de 35 a 99% en peso sobre la base del
peso de las partículas de hierro, una relación entre la intensidad
de difracción D_{110} del plano (110) de
\alpha-Fe y la suma de la intensidad de difracción
D_{311} del plano (311) de magnetita y la intensidad de difracción
D_{110} (D_{110}/(D_{311}+D_{110})) de 0,30:1 a 0,98:1
cuando se mide a partir del espectro de difracción de rayos X de los
mismos, un valor de magnetización de saturación de 95 a 190
Am^{2}/kg, un tamaño de cristalitas D_{110} del plano (110) de
\alpha-Fe de 200 a 350 \ring{A}, un diámetro de
partícula promedio de 0,05 a 0,30 \mum y una superficie específica
BET de 7 a 55 m^{2}/g.
15. Un agente purificador para tierra o agua
subterránea contaminada con sustancias nocivas, que comprende una
suspensión acuosa que contiene, como componente efectivo, partículas
de hierro definidas en una cualquiera de las reivindicaciones
anteriores.
16. Un agente purificador de acuerdo con la
reivindicación 15, en el que las partículas de hierro poseen un
diámetro medio del eje principal de 0,05 a 0,50 \mum, una relación
de aspecto mayor que 1,0:1 a 2,0:1, y un contenido de
\alpha-Fe de 30 a 99% en peso sobre la base del
peso de las partículas de hierro, y
que además comprende partículas secundarias de
las partículas de hierro, que exhiben una distribución de tamaño de
partícula con un único máximo y que poseen una mediana del diámetro
D50 (diámetro de partícula correspondiente a un volumen acumulativo
de partículas de 50% medido y acumulado con respecto a los diámetros
respectivos de las partículas y expresado en porcentaje sobre la
base del volumen total de partículas de hierro como 100%) de 0,5 a
5,0 \mum y una relación de D_{90} a D_{10} de 1,0:1 a
5,0:1.
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17. Un agente purificador de acuerdo con la
reivindicación 16, en el que la suspensión acuosa posee un peso
específico de 1,2 a 1,4 y la concentración de dichas partículas de
hierro contenidas en el mismo es 20 a 40% en peso.
18. Un proceso para producir partículas de
hierro definidas en la reivindicación 1, que comprende:
(a) reducir térmicamente a una temperatura de
250 a 600ºC partículas de goetita que poseen un diámetro medio del
eje principal de 0,05 a 0,50 \mum o partículas de hematita
obtenibles por deshidratación térmica de dichas partículas de
goetita a una temperatura de 250 a 350ºC, produciendo de ese modo
partículas de hierro; y
(b)(i) después de enfriar, transferir las
partículas de hierro a agua sin formar una película de oxidación
sobre la superficie de las partículas de hierro en una fase gaseosa,
formar una película de oxidación sobre la superficie de las
partículas de hierro en agua, y después secar las partículas de
hierro obtenidas, o
(ii) después de enfriar, formar una película de
oxidación sobre la superficie de las partículas de hierro en una
fase gaseosa.
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19. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
18, en el que las partículas de goetita poseen un contenido de
azufre de 2.200 a 6.300 ppm y las partículas de hematita poseen un
contenido de azufre de 2.400 a 7.000 ppm.
20. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
18 o 19, en el que las partículas de goetita se producen purificando
una solución acuosa de sal ferrosa, añadiendo una solución acuosa de
hidróxido alcalino o una solución acuosa de carbonato alcalino a la
solución acuosa de sal ferrosa para formar una suspensión acuosa que
contiene un precipitado que contiene material ferroso, y oxidando la
suspensión acuosa que contiene el precipitado que contiene material
ferroso.
21. Un proceso para producir un agente
purificador definido en la reivindicación 15, que comprende;
(a) reducir térmicamente a una temperatura de
250 a 600ºC partículas de goetita que poseen un diámetro medio del
eje principal de 0,05 a 0,50 \mum o partículas de hematita
obtenibles deshidratando térmicamente las partículas de goetita a
una temperatura de 250 a 350ºC, produciendo de ese modo partículas
de hierro; y
(b)(i) después de enfriar, transferir las
partículas de hierro a agua sin formar una película de oxidación
sobre la superficie de las partículas de hierro en una fase gaseosa,
y formar una película de oxidación sobre la superficie de las
partículas de hierro en agua, o
(ii) después de enfriar, formar una película de
oxidación sobre la superficie de las partículas de hierro en una
fase gaseosa y transferir las partículas de hierro a agua,
obteniendo de ese modo una suspensión acuosa que
contiene las partículas de hierro.
\vskip1.000000\baselineskip
22. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
21, en el que las partículas de goetita poseen un contenido de
azufre de 2.200 a 6.300 ppm y las partículas de hematita poseen un
contenido de azufre de 2.400 a 7.000 ppm.
23. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
21 o 22, en el que las partículas de goetita se producen purificando
una solución acuosa de sal ferrosa, añadiendo una solución acuosa de
hidróxido alcalino o una solución acuosa de carbonato alcalino a la
solución acuosa de sal ferrosa para formar una suspensión acuosa que
contiene un precipitado que contiene material ferroso, y oxidando la
suspensión acuosa que contiene el precipitado que contiene material
ferroso.
\newpage
24. Un método para purificar tierra o agua
subterránea contaminada con sustancias nocivas, que comprende
mezclar y poner en contacto partículas de hierro según lo definido
en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 con la tierra o
agua subterránea contaminada con sustancias nocivas.
25. Un método para purificar tierra o agua
subterránea contaminada con sustancias nocivas, que comprende
mezclar y poner en contacto un agente purificador según lo definido
en una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17 con la tierra o
agua subterránea contaminada con sustancias nocivas.
26. Uso de partículas de hierro según lo
definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 o un
agente purificador según lo definido en una cualquiera de las
reivindicaciones 15 a 17 para purificar tierra o agua subterránea
contaminada con sustancias nocivas.
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