Evaluación de una arcilla esmectita natural y modificada en el uso de un filtro para la reducción de la dureza del agua subterránea

El acceso a agua de calidad se ha convertido en un desafío global, especialmente para aquellas poblaciones donde los recursos hídricos superficiales son limitados y donde los sistemas de tratamiento de agua urbanos son escasos o inexistentes. Este estudio evaluó el uso de una arcilla esmectita natur...

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Autores:
Atencio Clemente, Neider Andres
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2025
Institución:
Universidad de Córdoba
Repositorio:
Repositorio Institucional Unicórdoba
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unicordoba.edu.co:ucordoba/9482
Acceso en línea:
https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/9482
https://repositorio.unicordoba.edu.co/
Palabra clave:
Arcillas
Filtro
Esmectitas
Dureza
Modificadas
Subterránea
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Smectite
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Copyright Universidad de Córdoba, 2025
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description El acceso a agua de calidad se ha convertido en un desafío global, especialmente para aquellas poblaciones donde los recursos hídricos superficiales son limitados y donde los sistemas de tratamiento de agua urbanos son escasos o inexistentes. Este estudio evaluó el uso de una arcilla esmectita natural (ARN) y modificada (ARM), en filtros para reducir la dureza del agua subterránea, proponiendo una solución económica y sostenible. La arcilla, extraída de suelos en Moñitos-Córdoba, fue purificada y modificada mediante homoionización con KCl seguida de tratamiento térmico. Ambas muestras se caracterizaron por espectroscopía FT-IR, capacidad de intercambio catiónico, área superficial y una prueba de la capacidad de hinchamiento, para posteriormente, utilizarse en el filtro, evaluando parámetros como pH, conductividad y dureza antes y después de la filtración, así como su comportamiento hidráulico. Los resultados mostraron que la arcilla extraída correspondía a una esmectita de tipo montmorillonita con una CIC de 96.62 meq/100g, así mismo tanto la ARN y ARM130 lograron reducir la dureza del agua en un 85.45 % y 82.88 %, respectivamente. El filtro con ARM130 presentó una tasa de flujo 40 % más constante que con ARN. Ambos materiales demostraron una alta eficacia en la reducción de dureza, pero ARM130 destaca por su equilibrio entre capacidad adsorbente y estabilidad operativa, siendo más adecuado para aplicaciones prácticas. El filtro desarrollado es una alternativa viable, económica y de bajo impacto ambiental para el tratamiento de agua, con potencial para ser implementado en comunidades rurales
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spelling Barrera Vargas, MarioAtencio Clemente, Neider AndresEspitia Arrieta, Amelia AndreaDíaz Ponguta, Basilio2025-07-25T11:02:59Z2025-07-25T11:02:59Z2025-07-24https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/9482Repositorio Universidad de Córdobahttps://repositorio.unicordoba.edu.co/El acceso a agua de calidad se ha convertido en un desafío global, especialmente para aquellas poblaciones donde los recursos hídricos superficiales son limitados y donde los sistemas de tratamiento de agua urbanos son escasos o inexistentes. Este estudio evaluó el uso de una arcilla esmectita natural (ARN) y modificada (ARM), en filtros para reducir la dureza del agua subterránea, proponiendo una solución económica y sostenible. La arcilla, extraída de suelos en Moñitos-Córdoba, fue purificada y modificada mediante homoionización con KCl seguida de tratamiento térmico. Ambas muestras se caracterizaron por espectroscopía FT-IR, capacidad de intercambio catiónico, área superficial y una prueba de la capacidad de hinchamiento, para posteriormente, utilizarse en el filtro, evaluando parámetros como pH, conductividad y dureza antes y después de la filtración, así como su comportamiento hidráulico. Los resultados mostraron que la arcilla extraída correspondía a una esmectita de tipo montmorillonita con una CIC de 96.62 meq/100g, así mismo tanto la ARN y ARM130 lograron reducir la dureza del agua en un 85.45 % y 82.88 %, respectivamente. El filtro con ARM130 presentó una tasa de flujo 40 % más constante que con ARN. Ambos materiales demostraron una alta eficacia en la reducción de dureza, pero ARM130 destaca por su equilibrio entre capacidad adsorbente y estabilidad operativa, siendo más adecuado para aplicaciones prácticas. El filtro desarrollado es una alternativa viable, económica y de bajo impacto ambiental para el tratamiento de agua, con potencial para ser implementado en comunidades ruralesRESUMENINTRODUCCIÓNMARCO TEORICOAGUA SUBTERRÁNEAComposiciónCaracterísticasImportancia como recurso hídricoDUREZA DEL AGUAFuentes de la dureza del agua subterráneaTipos de durezaMétodos de determinación de durezaDureza según la conductividadClasificación del agua según su durezaEfectos de la dureza del aguaABLANDAMIENTO DEL AGUAAblandamientoTipos de ablandadores del aguaARCILLASOrigen de las arcillasEstructura de las arcillasClasificación de las arcillasESMECTITAPropiedades generales de las arcillasSuperficie específicaCapacidad de intercambio catiónico (CIC)Comportamiento de hinchazónCapacidad de absorciónAplicaciones de las arcillasTÉCNICAS DE CARACTERIZACIÓN ESTRUCTURALEspectroscopia infrarroja (FT-IR)Espectroscopia UVMODIFICACIÓN DE LAS ARCILLASActivación ácidaModificación térmicaOtros métodos de modificaciónOBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓNObjetivo generalObjetivos específicosMETODOLOGÍAMUESTREO DEL SUELO, AGUA SUBTERRÁNEA Y ANÁLISIS DEL AGUA SUBTERRÁNEAMuestra de sueloMuestra de agua subterráneaAnálisis del agua subterráneaEXTRACCIÓN Y PURIFICACIÓN MATERIAL ARCILLOSOExtracción de la arcillaPurificaciónOxidación de materia orgánicaEliminación de carbonatosMODIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LA ARCILLAModificaciónHomoionizaciónTratamiento térmicoCaracterización de la arcillaAnálisis infrarrojoCapacidad de intercambio catiónico (CIC)Superficie especificaPrueba de hinchamientoDISEÑO, ELABORACIÓN Y EVALUACIÓN DEL FILTRODiseñoElaboraciónEvaluaciónRESULTADOS Y DISCUSIÓNCaracterización de la muestra de arcillaEspectroscopía FT-IRCapacidad de intercambio catiónico (CIC)Superficie especificaEvaluación de las arcillas en el filtroReducción de la durezaOtros parámetros fisicoquímicosPruebas de flujoCONCLUSIONESREFERENCIASANEXOSPregradoQuímico(a)Trabajos de Investigación y/o Extensiónapplication/pdfspaUniversidad de CórdobaFacultad de Ciencias BásicasMontería, Córdoba, ColombiaQuímicaCopyright Universidad de Córdoba, 2025https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Evaluación de una arcilla esmectita natural y modificada en el uso de un filtro para la reducción de la dureza del agua subterráneaTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionTextSierra Ramírez, C. 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Developments in clay science, 1, 1-18.ArcillasFiltroEsmectitasDurezaModificadasSubterráneaClaysFilterSmectiteHardnessModifiedUndergroundPublicationORIGINALAtencioClementeNeiderAndres.pdfAtencioClementeNeiderAndres.pdfapplication/pdf1676931https://dspace8-unicordoba.metabuscador.org/bitstreams/f2ec843d-810f-400b-b5ba-36a08804bc3c/downloadc2e1b21ed66cecafbfaac9dedc917c56MD51trueAnonymousREADAutorizaciónPublicación.pdfAutorizaciónPublicación.pdfapplication/pdf388616https://dspace8-unicordoba.metabuscador.org/bitstreams/2f0eba43-b2bd-4e43-9576-0381a341adde/download3e9a9c8d9767dc7382c1721afa363a45MD52falseLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-815543https://dspace8-unicordoba.metabuscador.org/bitstreams/1a5cd5aa-8474-40a0-8fc6-e50d752404d9/download73a5432e0b76442b22b026844140d683MD53falseAnonymousREADTEXTAtencioNeider.pdf.txtAtencioNeider.pdf.txtExtracted 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