62 tedra Villarreal | Lima, perú | V.10 | N. 2 | julio - diciembre | 2022 | e- issn 2311-2212
Mitigación del manganeso con zeolitas en aguas del Río
Mantaro, Jauja, Junín
Mitigation of manganese with zeolites in waters of the Mantaro River,
Jauja, Junín
 ABSTRACT
Technological progress develops industrial processes that impact the
environment with the generation of waste. In the Mantaro river basin,
the waters are contaminated by mining and surrounding populations.






out in the laboratory demonstrated, in the case of synthetic water, a
mitigation of 55% for the manganese content with the treatment of
clinoptilolite-type zeolites. In the practice of the treatment carried
out under the same conditions for the samples of water contaminated
with manganese from the Mantaro River, the manganese content
         
been carried out according to adsorption by zeolites, in multilayers
according to Freundlich. Research on clinoptilolite is recommended
to integrate it into decontamination methods for rivers in our country.
Keywords: Contamination, manganese, zeolites, Mantaro river.
RESUMEN
El avance tecnológico desarrolla procesos industriales que impactan
el medio ambiente con la generación de residuos. En la cuenca del río
Mantaro las aguas están contaminadas por la minería y las poblaciones
          
           
   
bocatoma del canal de irrigación agrícola margen izquierda del valle del

del presente estudio es mitigar el contenido de manganeso respecto
 
laboratorio demostró para el caso del agua sintética una mitigación
del 55% para el contenido del manganeso con el tratamiento de
zeolitas tipo clinoptilolita. En la práctica del tratamiento realizado
en las mismas condiciones para las muestras de agua contaminada

la mitigación del manganeso se ha realizado de acuerdo a la adsorción
        
la investigación de la clinoptilolita para integrarlo en métodos de
descontaminación de los ríos en nuestro país.
Palabras clave: Contaminación, manganeso, zeolitas, río Mantaro.
Filiación Institucional: Escuela Universitaria de Posgrado–

ORCID ID: 
Correspondencia: adriangomez3@yahoo.es
DOI: 

63tedra Villarreal | Lima, perú | V.10 | N. 2 | julio - diciembre | 2022 | e- issn 2311-2212
Introducción
La contaminación ambiental es un problema porque
el contenido de la concentración de los metales pesados
en suelos, plantas y aguas va en aumento, ya sea por la
actividad agrícola, bajo la forma de fertilizantes o por la
actividad industrial y minera. De acuerdo al monitoreo
de la Autoridad Nacional del Agua, los valores obtenidos
entre los años 2015 (ANA, 2015) al 2018 (ANA, 2018) en
el punto RMant12, los valores del manganeso están
incrementados. Aguas arriba, en el punto RMBT (Río
Mantaro Boca Toma) donde se hizo un monitoreo de dos
años, se observa el incremento del manganeso. El valor
hallado del manganeso es de 0,27092 mg/L cantidad que
se encuentra sobre el valor establecido en el Estándar de
Calidad Ambiental (ECA) de acuerdo al Decreto Supremo
N° 004-2017 -MINAM, (p. 17) que para este elemento es no
mayor de 0,20 mg/L. En base a esto el objetivo es mitigar
el nivel del contenido de manganeso en las aguas del canal
de regadío para la margen izquierda del valle del Mantaro
a la altura del punto RMBT. La remoción del manganeso
de las aguas contaminadas se hará con las zeolitas tipo
clinoptilolita aprovechando su propiedad de adsorción
       
las siguientes fases: “intercambio iónico, oxidación del

        
normas del ECA categoría 3 para las aguas utilizadas en
el riego de cultivos agrícolas y consumo de los animales
domésticos, los cuales deben tener una buena calidad.
Esto implica que tanto sus componentes químicos como
biológicos no comprometa el bienestar de los seres vivos
         
señalan:
El metal pesado es un elemento químico metálico
de alta densidad y es tóxico o venenoso en bajas
concentraciones, se encuentran como minerales, sales u
otros compuestos, no se degradan (natural o biológica)
     
en los organismos vivos. Al ser metabolizado por las
plantas se introducen a las cadenas alimenticias, de ahí
a la atmósfera por volatilización, se movilizan a las aguas

pesado se encuentra en el suelo como oxido o hidróxido y
dentro del organismo tiene un efecto bioacumulativo (p.
30).
Método
 
De acuerdo a Carlessi et al. (2018) el diseño es pre
experimental (GE), con pre y pos test con un solo grupo.
(p.53) GE O1 X O2
O1 = Agua de río antes de tratamiento con zeolitas
X = Variables ideales (tamaño de grano 40#, masa 10 g, pH, alcalino)
O2 = Agua de río después de tratamiento con zeolitas
2.2 Proceso de investigación
Nota: Fuente propia

Diagrama de proceso de investigación
      
Mantaro
La cuenca del río Mantaro de acuerdo al ANA
(2018), se encuentra ubicada en la zona central del
        

       
Ayacucho, constituido por 21 provincias y 186 distritos;

el lago Chinchaycocha, y termina desembocando en
el río Ene. En la cuenca hay 2´086,995 habitantes, la
agricultura es el sector más importante y la ganadería
lechera es complementaria a la agricultura. La crianza
de ovinos representa un 60% de la población pecuaria,
seguido del bovinos, porcinos y camélidos. La minería
es intensa en la cuenca alta del Mantaro, se extrae oro,
plata, cobre y zinc.
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
Ubicación de muestreo en el punto RMBT.
Nota: 
Describiendo la ubicación del punto RMant12
         
      

El punto RMBT (ver Tabla 1) es el comienzo del canal
de regadío de la margen izquierda del valle del Mantaro,
punto base para la investigación.

Ubicación Código
Este
(m.)
Norte
(m.)
Altitud
(m.s.n.m.)
RMBT
200 m. aguas arriba del punto RMant12
 0446438 8695186 3383
      
muestras RMBT
En la Tabla 1 podemos ver la ubicación del punto
RMBT. Este lugar fue elegido porque cumple con todos
      
        
la Autoridad Nacional del Agua (2018) como son de
accesibilidad, representatividad, frecuencia, facilidad
de muestreo, toma de muestras y procedimientos.
Tabla 2
Frecuencia de monitoreo del Mn en las aguas del río Mantaro en el
punto RMBT.
Tabla 3
Características de la zeolita tipo Clinoptilolita.
Nota: Fuente propia, valores Laboratorio Universidad Nacional
de Ingeniería.
Nota:     

Fecha Muestra Valor de Mn mg/L
17/05/2019 RM01 0,068
07/11/2019 MO1 0,420
04/12/2019 MO2 0,5221
23/01/2020 MO1 0,210
27/02/2020 MO1 0,120

Nombre químico Aluminosilicato altamente cristalizado
Tipo de mineral No metálico
 Granulado (malla 4 -16),

 
Formula química SiO2,Al2O3,MgO,H2O

Dióxido de silicio, Óxido de aluminio, Óxido de calcio. Óxido de
potasio, Óxido de hierro y Óxido de sodio

Estado físico 
Color Verde azulado
pH solución acuosa
al 5% 7,6
Selectividad 
Liberación de elementos Lenta
Solubilidad en agua
(20°C) < 100 mg/litro
Densidad aparente 
Los resultados de la Tabla 2 muestran un promedio
de 0,26802 mg/L, de Mn en RMBT
Nombre genérico 
 = Clinoptilolita
 
La muestra de zeolitas naturales tipo Clinoptilolita,
adquirido en Ecuador – Guayaquil. El producto es

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Tabla 4
Técnicas analíticas y equipo de laboratorio.
Figura 2
Identicación del punto de monitoreo de las aguas del río Mantaro.
Nota: Normas de referencia y tipos de ensayo de los laboratorios con los que se trabajaron las muestras tomado de los
diferentes informes de ensayo emitidos.
Nota: Fuente propia, fotografías
 
Parámetro /Laboratorio Unidades  Método
Metales totales
(SGS, INTERLAB) mg/L Espectrometría de
masa

de oligoelementos en aguas y desechos por
plasma acoplado inductivamente
Manganeso
(UNI) mg/L
Espectrofotómetro
de Absorción Atómica
Shimazu AA 700

 g Balanza analítica Capacidad100 g/0,000 g
pH 0-14  Electrodo de inmersión, contacto directo

(UNI)

muestras


de Mallas, Rotap

UNI.

(INTERLAB)

muestras Modelo Básico Velocidad, 200 rpm,
Tiempo de tratamiento 0 – 360 min
2.7 Procesos en laboratorio
Se desarrolla de acuerdo al diagrama del proceso de

 
  
metalúrgico, Universidad Nacional de Ingeniería
(UNI). Consta de los siguientes pasos:

molino de disco
Selección de grano o Tamizado: Mallas #20, #40
utilizo, Rotap

 Se realizó en el laboratorio químico
con agua destilada adicionándole un peso determinado
de Mn para simular una concentración conocida para el
análisis del elemento que se desea determinar (patrón),
el proceso es el siguiente. Se tomó un promedio del
monitoreo de agua del río Mantaro por dos años en el
punto RMBT y fue de 0,26802 mg/L de Mn, con esta
cantidad se hizo el cálculo del contenido de manganeso
a partir del sulfato manganoso mono hidratado (MnSO4,
H2O), se aforo en 1 litro de agua destilada, este resultado
se analizó en el laboratorio químico dando el valor 0,27092
mg/L, de contenido de Mn en el agua sintética cantidad
patrón para la investigación.
66 tedra Villarreal | Lima, perú | V.10 | N. 2 | julio - diciembre | 2022 | e- issn 2311-2212
2.7.2 Procesar muestras
 De acuerdo a R-Chemical
(2012) ésta técnica simula en el laboratorio los procesos
químicos que ocurren cambios en el agua, tanto de río
como agua destilada y la zeolita tipo clinoptilolita. El
proceso es:
a) Se preparan las soluciones en matraces para
cada una, con 250 ml. de agua sintética más zeolita en
diversas condiciones (tamaño de grano, peso, tiempo,
pH, concentración).
 
en el agitador orbital, por 6 horas a 200 rpm, luego se

Tabla 5
Parámetros hallados para denir valor ideal de la zeolita de acuerdo al porcentaje de remoción del Mn.
Variables Parámetro de
variable
Mn
(mg/L)
Remoción (R)
Mn %
Tamaño de
grano zeolita
#20 0,25074 7,4
#40 0,12223 54,9
Masa y tiempo
de tratamiento
5 g., 60 min. 0,26589 1,9
10 g., 360 min. 0,22163 18,2
5g., 60 min. 0,24833 8,03
10 g., 360 min. 0,21638 20,1
pH 6,2 (ácido) 0,17819 34,2
8,04 (alcalino) 0,12223 54,9
Concentración antes de tratamiento 
Componente Código Ci. Mn mg/L Componente Código Ce. Mn mg/L
Agua rio RM-00 0,08679 Agua río + zeolita
#40, 10g, 360 min RM-05 0,04531
Agua rio RM-03 0,36615 Agua río + zeolita
#40, 10g, 360 min RM-04 0,26524
Agua rio RM-01 0,13228 Agua río + zeolita
#40, 10g, 360 min RM-02 0,08643
c) Se toma la cantidad apropiada (120 ml.)
para enviar al laboratorio de análisis químico (SGS,
acreditado por el Instituto Nacional de calidad (INACAL)
con registro N° LE- 002), se etiqueta, y acondiciona la
muestra en un contenedor especial para conservar
temperatura, luminosidad y otros factores que puedan
alterar el resultado, además se incluye un blanco viajero.

con agua sintética. Se considera los parámetros de
tamaño del grano de zeolita (#), masa (g.), tiempo
de contacto (min.) y pH, con mayor % de Remoción
(% R) de manganeso en la solución de agua sintética,
       

la velocidad y tiempo de contacto.
2.7.3 Obtener muestra ideal
Esto son los valores de las variables ideales
encontradas con mayor porcentaje de remoción (%R)
54,9, tamaño de grano (#40), masa del grano (10 g),
tiempo de contacto (360 min.), pH de solución (alcalino).
      
manganeso 0,27092 mg/L.
2.7.4 Evaluación de resultados

las variables ideales. Luego de hallar las condiciones
de la zeolita ideal de acuerdo a la Tabla 5, se prepara en
el laboratorio las muestras para el proceso de jarras de

río.
Tabla 6
Concentración de Mn inicial (Ci) y concentración de Mn en equilibrio(CE), (nal) después del tratamiento con
zeolitas, en aguas del río Mantaro en el punto RMBT.
67tedra Villarreal | Lima, perú | V.10 | N. 2 | julio - diciembre | 2022 | e- issn 2311-2212
Tabla 7
Valores de Langmuir y Freundlich a diferentes concentraciones (Conc).
Tabla 8
Valores para hallar el desvío estándar y t Student.
Conc. lab.
Mn (mg/L)  Código Conc. Ci Mn
(mg/L)  Código Conc. Ce
Mn (mg/L)
0,10
Agua Sintética
MA-01 0,09460
Agua Sintética

MC-01 0,07775
0,20 MA-02 0,09262 MC-02 0,07022
0,26 MS-00 0,27092 MS-01 0,12223
2.7.4.2 Evaluación de isoterma de adsorción.
Mediante los métodos de Langmuir y Freundlich se
determinó el tipo de adsorción del manganeso. Se
calculó los valores del agua sintética y agua sintética más
2.7.5 Procesamiento de datos

uno para la comprobación de la hipótesis planteada y la
determinación de las isotermas de adsorción.

       
del contenido de manganeso antes y después del

T Student con los datos de las muestras obtenidas en
      
       
       
0,291, para la concentración de equilibrio (Ce) de 0,338,
        


una curva de distribución normal, se calcula los valores
zeolitas a diferentes concentraciones de manganeso (0,1
- 0,2 - 0,26 mg/L). El procedimiento químico también
usa el proceso de jarras descrito.
n Inicial (Ci) Final (Ce) Ci-Ce (d) 
1 0,08679 0,04531 0,04148 0,0004522
2 0,36615 0,26524 0,10091 0,0014564
3 0,13228 0,08643 0,04585 0,0002854

n = 3 0,58522 0,39698 0,18824 0,0021942
Medias
0,195073 0,13236 0,06274667 0,0021942
µ1 µ2 
de T Student, tanto para las Ci y Ce resultando una
      
de 0,041, este valor (p-valor) es menor a 0,05 y (p-valor

en las aguas del río Mantaro son menores después del
tratamiento con zeolitas.
    Utilizando los datos de la
Tabla 6 (Valores de agua de río antes del tratamiento Ci,
y después del tratamiento con zeolitas Ce), se planteó:
 
 


Dónde: µ1= media poblacional inicial - µ2 =

II) Proceso T Student.

68 tedra Villarreal | Lima, perú | V.10 | N. 2 | julio - diciembre | 2022 | e- issn 2311-2212


Valor calculado (tc) = 3,281159
Valor teórico (tt) (en tabla: gl=n-1=2;

Dónde: gl = grados de libertad (n-1=2).
t= valores de probabilidad.

al. (2008; p. 363)
Figura 3
Gráca de aceptación o rechazo de hipótesis nula Ho
Figura 4
Representación lineal de Langmuir
Nota. Interpretación de resultado
Nota. Elaboración propia, Donde qe = cantidad adsorbida en equilibrio, y V= volumen de solución
D. Decisión:
La media de la concentración de manganeso en
las aguas del río Mantaro a la altura del punto RMBT
es menor después del tratamiento con zeolitas tipo
clinoptilolita, Se cumple lo planteado en hipótesis

2.7.5.2 Isotermas de adsorción
De acuerdo a lo explicado en la evaluación de las
isotermas de adsorción, y con los datos obtenidos de la
Tabla 7, se procedió al cálculo de los valores, de acuerdo
a la técnica indicada.
I) Proceso de Langmuir. Los datos son: Solución 0.25
L, Masa zeolitas 10 g, se procedió de acuerdo a Bosch et
al. (2014)
Ecuación de la línea de tendencia:
Y = -75,844x + 265,97
II) Proceso de Freundlich. Los datos para este
proceso son: Solución 0,25 L, Masa zeolitas 10 g. Se
procedió según Bosch et al. (2014).
Conc. Lab
Mn (mg/L)
Agua Sint.
Ci (mg/L
Agua Sint +Ze
Ce (mg/L) x= Ci-Ce x/m 
 
0,10 0,09460 0,07775 0,0169 0,00169 0,00042 184.5697
0,20 0,09262 0,07022 0,0224 0,00224 0,00056 125.3929
0,26 0,27092 0,12223 0,1487 0,01487 0,00372 32.8818
Tabla 9
Proceso de Langmuir.
69tedra Villarreal | Lima, perú | V.10 | N. 2 | julio - diciembre | 2022 | e- issn 2311-2212
Nota. Ref. SGS MA2114957, más cálculos
Conc. Lab
Mn (mg/L)
Agua Sint.
Ci (mg/L
Agua Sint+Ze
Ce (mg/L) x= Ci-Ce 
  log Ce
0,10 0,09460 0,07775 0.0169 0,00042 -3,3742 -1,1096
0,20 0,09262 0,07022 0,0224 0,00056 -3,2518 -1,1535
0.,26 0,27092 0,12223 0,1487 0,00372 -2,4297 -0,9129

Proceso de Freundelich.

Parámetros determinados.
Figura 5
Representación lineal de Freundlich.
Ecuación de la línea de tendencia:
Y = 0,4722x -3,963
 

correlación (R2) y a la ecuación de la línea de tendencia
       
       
favorable.
Langmuir Freundlich
Ec. Lineal de tendencia Y = -75,84x + 265,95 Ec. Lineal de tendencia Y – 0,4722x -3,963
Capacidad de adsorción
max.(q max)
1/qmax =
q max =
-75,844
-0,0131849
Indicador aproximado
Capacidad adsorción


-3,963
0,0001088

correlación R2 = 0,9842 
correlación R2 = 0,8453

(b)
1/(b*qmax)=
b =
265,97
-0,2851

(n)
1/n=
n=
0,4722
2,1177
Regresión Lineal RL = 1,08372

de adsorción  Isoterma no
favorable

de adsorción 0<1/n<1 0<0,472<1
Isoterma favorable
Nota. Referencia de valores calculados
 tedra Villarreal | Lima, perú | V.10 | N. 2 | julio - diciembre | 2022 | e- issn 2311-2212
Resultados
El valor inicial para el desarrollo de la investigación
fue 0,27092 mg/L, como se indica en la preparación de
agua sintética en el laboratorio químico INTERLABS;
este valor fue el patrón para la investigación. Luego
se determinó los valores ideales para la zeolita tipo
clinoptilolita, los cuales fueron tamaño de grano #40,
masa 10g., tiempo de contacto 360 min. y pH 7,6 (alcalino)
(ver Tabla 5), con estos valores se evaluó las aguas del
río Mantaro, antes y después del tratamiento con las
zeolitas. Con los resultados de laboratorio se realizó
       


        
indica que las aguas de río antes del tratamiento tienen
mayor contenido de Mn, que después del tratamiento

       
hizo el cálculo de las isotermas de adsorción utilizando
las Tablas 9 y 10, mediante las teorías de Langmuir
y Freundlich, teniendo como resultado favorable los
        
adsorción (0<0.4722<1).

La mayor remoción (%R) de Mn entre agua sintética
y el agua natural del río Mantaro, lo obtenemos con el
agua sintética 54.9%, es mayor que el valor promedio del
agua natural de río Mantaro.

Comparación de remoción de Mn entre agua sintética con agua de río.
Antes de tratamiento  % R
Componentes Ci (mg/L) Componentes Ce (mg/L)
Agua sintética 0,27092 Agua sintética + zeolita 0,12223 54,9
Agua natural río Mantaro 0,195073 Agua de río + zeolita 0,13236 32,15
Nota. Referencia propia calculada
Esto se puede explicar porque la toma de muestras
del agua de río se efectuó en época de pandemia
(poca actividad minera) con valores por debajo de los
       
        
agua de río respecto al Mn es mayor. En el caso de los
       
la efectividad de las zeolitas, otro punto a considerar
seria la obstrucción de los micros poros de la zeolita por
partículas (arcillas, hongos) obstaculiza la adsorción del
Mn.
Al elegir como valores ideales el tamaño de grano
        
adsorción en la zeolita es más extensa en los granos
de menor diámetro teniendo mejor oportunidad la
formación de las multicapas, de óxidos de Mn, la misma
deducción es para el peso mayor de los granos de zeolita.
       
a Anderson et al. (2008) se determinó con medias
muéstrales pareadas, porque se evaluó en dos momentos
antes y después y se relacionó; es decir, que un elemento


(H1), es decir la cantidad de Mn en el agua de río Mantaro
es mayor antes del tratamiento con zeolitas en el punto
RMBT.


de proceso Batch a modelos empíricos las isotermas de
adsorción.
El proceso de Freundlich es favorable porque cumple
       
es decir que la mitigación del Mn por las zeolitas tipo
clinoptilolita se hace por multicapas como lo indican los
cálculos.
        
ésta forma de evaluación es novedosa y podría aplicarse
en varios ríos para la descontaminación de metales
pesados.
tedra Villarreal | Lima, perú | V.10 | N. 2 | julio - diciembre | 2022 | e- issn 2311-2212
Conclusiones
En base a la investigación realizada las fuentes de
contaminación de las aguas del rio son la minería,
industria y poblaciones aledañas, como lo señala
          
contaminación del río se da por medio de los fertilizantes
usados es sus campos.
La experiencia demostró que el uso de la zeolita
tipo clinoptilolita mitigó el contenido de manganeso de
las aguas del río Mantaro a la altura del punto RMBT,
bocatoma del canal de regadío de la margen izquierda
del valle del Mantaro con un porcentaje de remoción
de 32,15 %, debido a su propiedad de adsorción, que se
realiza por multicapas.
Este estudio puede ser un punto de apoyo a las teorías
a implementar en el país para afrontar el problema de la
contaminación de aguas de los ríos, con el tipo de zeolita
que se puede encontrar en el país, de acuerdo al proceso
seguido en el laboratorio.
En base a lo observado la adsorción de la zeolita

Se recomienda incentivar el estudio geológico en
las zonas volcánicas del país (Arequipa y zona centro de
         
volcánico.

el autor del artículo declara que no

Referencia
       
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proyecto2/anlisis-y-resultados
         



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72 tedra Villarreal | Lima, perú | V.10 | N. 2 | julio - diciembre | 2022 | e- issn 2311-2212

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         
     
metales pesados provenientes de suelos y agua.
Tropical and Subtropical Agroecosystems
   
pdf/939/93911243003.pdf
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     
chemical.com/la-prueba-de-jarras-en-una-
planta-de-tratamiento-de-agua-potable/
      
para el monitoreo de la calidad de los recursos
      


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Ver%c3%b3nica%20Elizabeth.pdf