Eliminación de metales pesados con cloruro de hierro (III): ¿qué dicen las últimas investigaciones?
Por فريق Egy Chem HubActualizado el 24 de octubre de 2026
No hay una única respuesta a la pregunta: ¿El cloruro de hierro (III) (conocido científicamente como cloruro de hierro trívalente, Iron(III) Chloride o Ferric Chloride) elimina los metales pesados? El resultado de la eliminación de metales pesados con cloruro de hierro (III) (Heavy Metal Removal with Ferric Chloride) depende del metal, su forma química, el pH y la composición del agua. Este artículo recoge lo publicado entre 2023 y 2026, junto con referencias más antiguas que explican el mecanismo, y atribuye cada cifra a su correspondiente estudio.
El artículo ofrece información general y no constituye una recomendación sobre la dosis. Además, Egy Chem Hub no dispone de datos de ensayos de su producto en la eliminación de metales, por lo que aquí no se le atribuye ningún porcentaje de eliminación.
Resumen rápido
- El hierro (III) se descompone en copos de hidróxido de hierro (III), y los metales se eliminan mediante adsorción, precipitación asociada y retención dentro de los copos.
- El arsénico pentavalente As(V) es el mejor documentado: se registra una eliminación superior al 90 % a un pH cercano al equilibrio. En cuanto al arsénico trivalente As(III), resulta más complicado.
- El cobre, el níquel y el zinc suelen requerir un pH alcalino, en el que el efecto del hierro se combina con el efecto de la precipitación hidroxídica. El cromo (VI) Cr(VI) suele reducirse primero.
- Limitaciones: iones competidores, lodos, hierro y cloruro residuales, e impurezas del coagulante.
- La dosis óptima se determina mediante un ensayo de dosificación con agua real, no a partir de la bibliografía.
¿Cómo se eliminan los metales?
Al añadir la solución al agua, el ion hierro (III) se hidroliza y se forma hidróxido de hierro (III) (Fe(OH)₃) en forma de flóculos. Intervienen tres mecanismos:
- Adsorción: los iones metálicos, o los aniones que los transportan, como los arseniatos, se adhieren a la superficie de los flóculos. Un resumen de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA, 2000) sugirió que la adsorción y la coprecipitación son los mecanismos principales del arsénico pentavalente, y los estudios de Inam y otros (2021) coinciden con esta conclusión.
- Coprecipitación (Co-precipitation): el metal queda retenido durante la formación de la floculación o se combina con ella en un compuesto poco soluble.
- Retención por barrido (Sweep Floc): a dosis más elevadas, el flóculo retiene las partículas y los coloides que transportan el metal, según la Guía australiana sobre el agua potable (NHMRC).
En cuanto a los cationes, su adsorción sobre el hidróxido de hierro (III) aumenta al elevarse el pH: cobre y plomo (Swallow et al., 1980), y zinc y cadmio (Roberts, 1981; en este estudio se indica que el cadmio necesita un pH más alto que el zinc para alcanzar la mitad de la adsorción).
Novedades en la investigación
| Estudio | Agua y metal | Lo mencionado | Nota |
|---|---|---|---|
| Ibrahimi et al. (2026), PLoS One | Planta de galvanoplastia en Túnez, 24 semanas; cromo (III) 70–132 y níquel 33–92 mg/l | Se comparó el cloruro de hierro (III) (0,864 kg/m³) con PAC y con cal. Con la cal: más del 99 % de cromo y alrededor del 97 % de níquel, y un coste químico de 0,134 euros/m³ frente a 0,432 con el cloruro de hierro (III). Los picos de residuos con el cloruro de hierro (III) en las primeras semanas fueron de 2–2,5 para el cromo y de 17 mg/l para el níquel | Comparación operativa en una única instalación, no se trata de un experimento controlado |
| Boguniewicz-Zabłocka et al. (2026), Procesos | Aguas de galvanoplastia reales: níquel, zinc, cobre y cromo hexavalente | En condiciones de laboratorio, el coagulante ferroso eliminó la mayor cantidad de cromo, mientras que el PAC fue el más eficaz para el níquel y el zinc. Tras la filtración con carbón activado, la eficiencia total superó el 90 % | La cifra corresponde al proceso integrado, no solo a la coagulación |
| Karakaş y Kızıl (2024), Turkish Journal of Engineering | Aguas de galvanoplastia reales: 88,67 mg de cobre, 438,10 mg de níquel y 3,84 mg de zinc porlitro | Solución de cloruro de hierro (III) al 40 % (aprox. 5,8 ml/litro) con hidróxido de sodio, cal y deshidratante: cobre y níquel 97–100 % en peso, 82–98 % | El resultado es una reacción conjunta entre el hierro y los álcalis (pH hasta 12,3); se obtuvo un precipitado de 67 ml por cada 250 ml |
| Lan et al. (2023), Agua | Arsénico 5 mg/l | El As(V) se eliminó en 15 minutos con una dosis de 0,25 g/l de cloruro de hierro (III) o sulfato de aluminio; el sulfato de aluminio no fue eficaz con el As(III) | en condiciones de laboratorio; fuente: resumen del estudio |
| Inam et al. (2023), Agua | Aguas subterráneas con antimonio (III) (100–1000 microgramos/litro) y ácido húmico | A dosis de 20–100 mg/litro, la dosis fue el factor que más influyó en la eliminación del antimonio y del carbono orgánico, y los lodos alcanzaron los 0,45 ml/litro en condiciones óptimas | modelo estadístico; fuente: resumen del estudio |
| Gorman et al. (2023), AWWA Water Science | Cromo hexavalente en el agua potable | Reducción con hierro (II), seguida de coagulación y filtración, con oxidación del exceso de hierro (II) mediante hipoclorito antes de la filtración | Se refiere al hierro (II), no al hierro (III) |
La revisión de El Ouadrhiri et al. (2025, Processes) sitúa la eliminación de metales pesados mediante coagulación y sedimentación, en general, por encima del 90 %, sin especificar el coagulante. La revisión de Sagar et al. (2026, Urban Science) describe que el cromo hexavalente se trata mediante reducción con hierro (II), seguida de adsorción y sedimentación asociada, y señala que los lodos, los metales residuales y el coste son problemas recurrentes. No hemos encontrado en fuentes abiertas datos recientes suficientes sobre el mercurio, ni sobre el plomo y el cadmio con cloruro de hierro (III) en concreto.
Arsénico: el caso más claro
El límite recomendado en el agua potable es de 10 microgramos/litro (recomendación provisional de la Organización Mundial de la Salud, que es el nivel máximo vinculante adoptado por la EPA en 2001). La Organización menciona la coagulación y la sedimentación entre las técnicas de eliminación. Según recoge el resumen de la EPA (2000) a partir de estudios anteriores:
- Una dosis de 3–10 mg/litro de cloruro de hierro (III) eliminó entre el 81 % y el 96 % en una planta a escala real con una concentración de arsénico de aproximadamente 2,1 microgramos por litro, frente al 23 %-71 % del alumbre con una dosis de 6-20 mg/litro.
- La eliminación del arsénico pentavalente superó el 90 % con dosis de cloruro de hierro (III) superiores a 20 mg/litro.
- En los ensayos de Hering (1996) no se observó una eliminación completa del arsénico trivalente, por lo que la EPA sugiere considerar primero su oxidación a pentavalente.
Rangos de pH y dosis
| Objetivo | pH | Dosis indicada | Observación |
|---|---|---|---|
| As(V) | Buena entre 6 y 7; disminuye a partir de 8 en los estudios de Inam (2021) y Amiri (2022); y la EPA citó estudios antiguos con eficacia hasta 7,5–8 | Amiri et al. (2022): 50–200 mg/l para aguas con alto contenido en arsénico | Los estudios discrepan por encima de 7 |
| As(III) | Sin concluir: la eficiencia mínima ronda el 6 en los ensayos citados por la EPA, y mejora entre 7 y 10 según Inam (2021) | No se produce una eliminación completa (Hering) | Oxidación previa |
| Cobre, zinc, cadmio, plomo | La adsorción aumenta al aumentar el pH | De 864 mg/litro (Ibrahimi) a unos 8,3 g/litro de la solución (Karakaş) en aguas industriales con alta carga | Ventanas alcalinas específicas para cada metal |
| Níquel | 8,0–9,5 para la solubilidad mínima según Ibrahimi, y 10 o más según Karakaş, citando a sus referencias | — | Varía según la composición y los coadyuvantes |
Las dosis se publican en diferentes unidades (milimoles/litro, FeCl₃·6H₂O, miligramos de hierro o mililitros de solución), por lo que hay que convertirlas a hierro antes de compararlas. A modo de ejemplo de cálculo, sin que ello constituya una recomendación: 10 mg/l de hierro equivalen a entre 71 y 77 mg/l de una solución que contenga un 13–14 % de hierro (contenido de hierro del producto según el TDS).
Limitaciones prácticas
- Iones competidores: el fosfato, la sílice, los sulfatos y las sustancias húmicas reducen la adsorción del arsénico (Inam et al., 2021, y resumen de la EPA). Los quelantes, como el EDTA, mantienen parte de los metales en estado disuelto (Ibrahimi et al.).
- Lodos: cada mg de hierro produce hasta unos 1,9 mg de hidróxido de hierro (III) seco (calculado a partir de la masa molecular de 106,87 y la masa atómica de 55,845). Los lodos están cargados de metales, y Karakaş y Kızıl los describen como difíciles de eliminar. La EPA informó de que los lodos de dos plantas de eliminación de arsénico no se clasificaron como peligrosos en la prueba TCLP, aunque esto no es generalizable.
- Hierro residual: El límite estético de hierro en el agua potable es de 0,3 mg/l según la EPA y las directrices australianas, aunque no es obligatorio. El NHMRC señala que el hierro (II) presente en el producto reduce la eficacia y puede provocar la aparición de hierro disuelto que causa el «agua roja».
- Cloruro: se añade junto con el cloruro de hierro (III). El cloruro del agua tratada se redujo aproximadamente a la mitad en la planta de Ibrahimi cuando se sustituyó por cal.
- Impurezas del coagulante: Los productos de hierro pueden contener trazas de metales (el NHMRC ha facilitado una lista de ellos), por lo que se requiere un certificado de análisis del lote, especialmente para el agua potable.
- Agua real: Ibrahimi advierte de que el agua sintética sobreestima el rendimiento, y parte de los resultados de Inam (2021) se obtuvieron en agua desionizada.
Breve comparación con el alumbre y la cal
- Alumbre: El cloruro de hierro (III) obtuvo mejores resultados que el alumbre en lo que respecta al arsénico, según el resumen de la EPA, y esta agencia prefiere el hierro con un pH superior a 7,6 o en presencia de As(III). Para una comparación detallada entre ambos coagulantes, hay un artículo independiente en la web.
- La cal: se basa en la precipitación hidroxídica en un pH alcalino y no añade cloruro. En el caso de Ibrahimi resultó más económica desde el punto de vista químico y más estable, pero se trata de un caso aislado. Por su parte, el cloruro de hierro (III) proporciona un sedimento denso que se adapta a aniones como el arsénico cerca del punto de neutralización.
- Algunas plantas combinan ambos, como en el caso de Karakaş y Kızıl: hierro (III) para la floculación y cal y sosa para ajustar el pH.
Solución de cloruro férrico (III) al 40 % de Egy Chem Hub
Egy Chem Hub suministra una solución de cloruro férrico (III) al 40 % (Ferric Chloride Solution 40 %, nombre comercial ECH-FR4014). La fórmula FeCl₃ corresponde al compuesto anhidro, mientras que el producto es una solución acuosa de color marrón rojizo. La ficha técnica (TDS) indica:
- Concentración de hasta el 40 % (±2 %) en peso; hierro (III), del 13 al 14 %; hierro (II), hasta el 1 %; la acidez libre de hasta un 1 %, la densidad relativa de 1,42 (±0,02) a 20 °C y la solubilidad en agua es total.
- La dosis óptima se determina mediante ensayo de dosificación, y puede inyectarse concentrado o diluido.
- Envase: barriles de HDPE de 280 kg, contenedores IBC de 1.400 kg y a granel. Procedencia: Egipto; vida útil: 12 meses; pedido mínimo: un barril.
- El producto se fabrica en una planta certificada por la NSF según la norma NSF/ANSI/CAN 60 para aplicaciones de coagulación y floculación en agua potable, con un límite máximo de uso registrado de 100 mg/l.
Lo que no indicamos: La ficha técnica (TDS) menciona aplicaciones de coagulación y clarificación para agua potable, procesos industriales y aguas residuales, pero no incluye resultados sobre la eliminación de metales. Por lo tanto, no indicamos el porcentaje de eliminación ni la dosis del producto. La ficha técnica (TDS) y la ficha de datos de seguridad (SDS) están disponibles bajo petición.
Seguridad: La ficha de datos de seguridad (versión 2) clasifica la solución con una clasificación de precaución provisional: Puede ser corrosivo para los metales (H290), nocivo en caso de ingestión (H302), y provoca quemaduras graves en la piel y lesiones oculares (H314), así como lesiones oculares graves (H318). El pH es inferior a 1. No debe almacenarse junto con metales, álcalis ni agentes reductores; por ello, las líneas de cal y sosa se separan de la línea de la solución.
Preguntas frecuentes
¿El cloruro de hierro (III) elimina todos los metales pesados con la misma eficacia? No. La eficacia depende del metal y de su forma (As(III) frente a As(V), Cr(VI) frente a Cr(III)), así como del pH, de los iones competidores y de los coadyuvantes.
¿Cuál es el pH adecuado? Varía. El arsénico(V) se elimina bien cerca de 6–7 según varios estudios; los cationes requieren un pH más alto; y los rangos varían incluso para el níquel. Por lo tanto, el ensayo se realiza con una serie de valores, no con uno solo.
¿Alcanza la solución de Egy Chem Hub un porcentaje de eliminación concreto? No disponemos de datos de ensayo publicados sobre el producto en lo que respecta a la eliminación de metales, por lo que no indicamos ni porcentaje ni dosis. La dosis y la posibilidad de alcanzar el límite de vertido se determinan mediante un ensayo de dosificación con su agua, junto con un análisis de laboratorio de los metales antes y después del tratamiento.
¿Qué ocurre con los lodos resultantes? Contienen los metales eliminados, por lo que se analiza su composición y se gestionan de acuerdo con la legislación local; no se considera que sean peligrosos según los criterios de la EPA mencionados.
Contacto
Para solicitar un presupuesto o las especificaciones técnicas de la solución de cloruro de hierro (III) al 40 %, ponte en contacto con el equipo de Egy Chem Hub y adjunta toda la información de la que dispongas: los metales objetivo y sus concentraciones, sus fórmulas químicas, el pH y la alcalinidad, los iones competidores y el límite de vertido requerido.
