Evaluación de alginato de sodio como coadyuvante en la floculación para el Tratamiento de Aguas

Abstract

Las aguas de procedencia natural, efluente doméstico o industrial, en muchas oportunidades presenta sólidos suspendidos, por lo tanto es de gran importancia su clarificación mediante procesos de tratamiento de agua, utilizándose para tal fin floculantes, coagulantes y otros, los cuales pueden ser del tipo inorgánicos, orgánicos y sintéticos, éstos a su vez permiten la remoción de materiales de naturaleza coloidal en suspensión tales como arcilla, limo y lodos; sin embargo existen otra alternativas de origen natural como los alginatos, provenientes de las algas marinas pardas, del cual existen antecedentes de su eficacia en la remoción de turbidez. En la zona sur del litoral peruano se encuentran tres especies de algas pardas que vienen siendo extraídas regularmente, como: Macrocystis pyrifera “sargazos”,Lessonia trabeculata “aracanto”, “palo” y Lessonia nigrescens “aracanto”, “negra” las cuales forman bosques y cinturones densos, la biomasa promedio paraLessonia nigrescens entre Quilca y Matarani es de 30.64 Kg/m2(Instituto del Mar del Perú, 2008) los cuales mayormente se exportan como materia prima, y en menor grado se consumen como alimento para humanos. En el siguiente estudio se evaluó el efecto de las variables: pH, concentración optima de alginato de sodio y tiempo de floculación para el proceso de floculación-sedimentación utilizando Alginato de Sodio extraído de las algas Lessonia nigrescens de nuestra región Matarani, Mollendo – Arequipa, el cual fue utilizado como coadyuvante en la etapa de floculación, los cuales fueron expresadas como Eficiencia de remoción de turbidez y tiempo de sedimentación. Asimismo, se determinó el porcentaje de alginato de sodio obtenido en la extracción. Para abordar esta problemática se fijaron como objetivos, la obtenciòn el alginato de sodio a partir del alga-parda (Lessonia nigrescens) de producción regional en Matarani, Mollendo; evaluar la capacidad de coagulación del Sulfato de Aluminio y estudiar el alginato de sodio como coadyuvante en el proceso de floculación. Bajo la hipótesis y el marco teorico, se considera que en el proceso de coagulación se produce la desestabilización de un coloide producida por la eliminación de las capas eléctricas que rodean a todas las partículas coloidales, con la posterior formación de núcleos microscópicos, los cuales por la aglomeración de varios coloides no son lo suficientemente grandes como para sedimentar con la rapidez deseada, por lo que se predice que el Alginato de Sodio podría actuar como un coadyuvante en la etapa de floculación, participando así en la formación de flóculos más voluminosos, para posteriormente favorecer la sedimentación rápida. Por lo tanto, en la evaluación se consideró importante la etapa de Sedimentación, ya queen este proceso se evalùa la variable de respuesta el cual es Eficiencia de remoción de turbidez; y como variables Independientes: Concentración de Alginato de Sodio, pH de muestra y Tiempo de Floculación. Además, se consideró como parámetros: Volumen de muestra, Temperatura de la muestra (Temperatura ambiente), Velocidad de agitación, tiempo de sedimentación, turbidez inicial, la evaluación se realizó mediante prueba de jarras. El trabajo experimental se consideró tres etapas, en la primera se obtuvo el alginato de sodio a partir del alga-parda, Lessonia nigrescens, de producción regional en Matarani, Mollendo - Arequipa,el cual se realizó por elMétodo de Green, en el que se obtuvo un rendimiento del 20.04 %, el valor escomparado con los datos obtenidos por los autores (Arvizu,1993); (Arenas,2016) y (Hernández, 1991), los cuales fueron 18.42 %, 17.83% y 24.4 % respectivamente,por lo cual se puede aceptar el dato obtenido dentro del rango de la extracción de Alginato de Sodio. Los parámetros y variables que se consideraron en el proceso de coagulación fueron; Variables independientes: Turbidez inicial de la muestra (100 NTU y 200 NTU), se utilizó Bentonita sódica para conseguir la turbidez preparada, pH inicial de la muestra (5.0,6.0y 7.0 pH), como parámetros se consideraron lo siguiente: Velocidad de agitación constante, Tiempo de agitación, Concentración de coagulante, Temperatura de muestra ( Tºambiente), Volumen de muestra, con estas variables y parámetros se inicia el proceso de coagulación. Se verifica la capacidad coagulante del Sulfato de aluminio, con lo que se confirma la gran capacidad de coagulación y posterior remoción de turbidez,encontrando así eficiencias de remoción para el tratamiento 1 (99.60 %), tratamiento 2 (99.88 %) y tratamiento 3 (99.88 %) como se observa en la Tabla 40, lo cual también es estudiado por los autores (Veli, E., Llanes, J. G., Fernández, L. A., & Bataller, M., 2016), Además, podemos afirmar que el sulfato de aluminio actúa muy bien en una mezcla con el alginato de sodio en proporciones de sulfato de aluminio/ alginato de sodio; es decir (50 mg/L: 0.5 mg/L), (50 mg/L: 0.3 mg/L) y (50 mg/L: 0.25 mg/L); encontrando así eficiencias de remoción para los tratamientos 1 (99.64 %), tratamiento 2 (99.97 %) y tratamiento 3 (99.96 %) como se observa en la Tabla 39. El modelo matemático obtenido denota la influencia delpH de la muestra, seguido de la concentración de dosis de Alginato de Sodio y finalmente del tiempo de floculación. Para una mejor interpretación también se halló otro modelo matemático para una turbidez (200 NTU) el cual denota la influencia de interacción de Z2Z3 además de las variables ya mencionadas. En general, se obtuvo de 99.86 % de eficiencia de remoción de la turbidez para los tratamientos realizados con mezcla de sulfato de aluminio y alginato de sodio extraído; el cual se puede comparar con la eficiencia de remoción obtenida solamente con sulfato de aluminio cuyo valor fue de 99.78 %.