ABSTRACT This paper reports the results of an investigation carried out to examine the possibility of obtaining zeolitic material with high adsorption capacity from a Peruvian volcanic ash. The direct application of the zeolitic product is in the treatment of effluents from industrial plants and mining operations. The experiments were carried out in an autoclave reactor using solutions with different concentrations of NaOH, varying temperature (over the range 25-200°C) and the contact time between the volcanic material and the solution over the range 4-24 hours. The product obtained was characterized by means of diffractrometric and scanning microscopic analysis (SEM) as well as specific surface area and cation exchange capacity (C.E.C.) determinations. The results showed that different types of synthetic zeolites are produced as a function on the temperature, NaP1 zeolite at temperatures of 80-100°C and analcime and hydroxycancrinite at higher temperatures. The highest C.E.C., around 410 meq/100g, corresponds to the product obtained at 100 °C with high formation of NaP1 zeolite. Whit the zeolitic product obtained after attack with a 2,5 M NaOH solution, varying temperature and solution/volcanic material contact time, were further characterized by cation exchange tests using solutions containing NH4+, Pb2+, Zn2+ and Mn2+.

RESUMEN Este artículo reporta los resultados de una investigación realizada para examinar la posibilidad de obtener material zeolítico de alta capacidad de adsorción a partir de una ceniza volcánica peruana. La aplicación directa del producto zeolítico es en el tratamiento de efluentes provenientes de plantas industriales y operaciones mineras. Los experimentos se realizaron en un reactor autoclave utilizando soluciones con diferentes concentraciones de NaOH, variando la temperatura (entre 25 y 200°C) y el tiempo de contacto entre el material volcánico y la solución (entre 4 y 24 horas). El producto obtenido se caracterizó mediante análisis difractométrico, análisis microscópico de barrido (SEM), determinación de la superficie específica y la capacidad de intercambio catiónico (CIC). Los resultados obtenidos mostraron que se producen diferentes tipos de zeolitas sintéticas en función de la temperatura. Entre 80 y 100ºC se forma zeolita sintética NaP1, mientras que a temperaturas más altas; analcima e hidroxicancrinita. La mayor capacidad de intercambio catiónico (CIC), igual a 410 meq/100g; corresponde al producto obtenido a 100ºC con alta formación de zeolita NaP1. Con el producto zeolítico obtenido, después de atacar muestras de material volcánico con una solución de NaOH 2,5M, variando la temperatura y el tiempo de contacto entre la solución y el material volcánico; se realizaron pruebas de intercambio catiónico utilizando soluciones que contienen cationes NH4+, Pb2+, Zn2+ y Mn2+.

Resumen: Este artículo presenta los resultados de una investigación realizada sobre las formaciones ignimbríticas en el área de Puno en el sureste de Perú, asociadas con el volcanismo terciario. La caracterización mineralógica, realizada mediante análisis difractométrico y microscopía electrónica de barrido reveló la presencia de heulandita junto con esmectita, cuarzo, mordenita, cristobalita y feldespato. El análisis de laboratorio realizado en muestras representativas del depósito investigado mostró una capacidad de intercambio catiónico (CIC) de aproximadamente 50 meq por 100 gramos de material zeolítico y un área de superficie específica, determinada mediante el método N2-BET, de aproximadamente 33,56 m2 / g . Las pruebas de capacidad de intercambio de cationes utilizando soluciones que contienen diferentes concentraciones de NH4+, Pb+2, Cd+2, Cu+2, Zn+2 y Mn+2, consideradas individualmente, han mostrado el siguiente orden de selectividad: Pb+2> Cd+2> Cu+2> Zn+2> Mn+2> NH4+. Además, para aumentar la capacidad de intercambio catiónico, el material zeolítico se pre-trató con una solución de NaCl 2N. Los resultados obtenidos demuestran la eficiencia del preacondicionamiento que produce un aumento sustancial en la capacidad de intercambio para todos los cationes examinados.

Abstract: This paper presents the results of an investigation carried out on the ignimbritic formations in the Puno area in SE Peru, associated with the Tertiary volcanism. Mineralogical characterization, conducted by means of diffractometric analysis and scanning electron microscopy revealed the presence of heulandite together with smectite, quartz, mordenite, cristobalite and feldspar. Laboratory analysis carried out on representative samples of the investigated deposit, showed a cation exchange capacity (CEC) of about 50 meq per 100 grams of zeolitic material and a specific surface area, determined using the N2-BET method, of about 33.56 m2/g. Cation exchange capacity tests using solutions containing different concentrations of NH4+, Pb+2, Cd+2, Cu+2, Zn+2 and Mn+2, considered singly, have shown the following selectivity order: Pb+2> Cd+2> Cu+2> Zn+2> Mn+2> NH4+. Furthermore to increase cation exchange capacity, the zeolitic material was pretreated with a 2N NaCl solution. The results obtained demonstrated the efficiency of preconditioning that yields a substantial increase in exchange capacity for all the cations examined. Samples of water and superficial sediments were collected and the concentration of heavy metals (cadmium, zinc and arsenic) present in the samples was analyzed by means of induction coupled plasma atomic emission spectroscopy.