Eliminación de plomo (II) y fierro (II), por bioadsorción con cáscara de naranja (citrus × sinensis) en residuos líquidos procedentes del laboratorio químico de Southern Perú

Abstract

La contaminación ambiental es un problema a nivel mundial, el control de ésta es un tema de interés desde hace años, dada la importancia, para la protección de la salud y el medio ambiente. Una de las principales fuentes de contaminación de las aguas es el vertido de efluentes residuales sin depurar o insuficientemente depurados, razón por la que se han incrementado normas y leyes para el control de vertidos. Los métodos convencionales para remover metales pesados presentes en los efluentes industriales generalmente son costosos y/o ineficientes, es por ello que la investigación en bioadsorción ha demostrado en los últimos años el potencial de esta tecnología. La bioadsorción es una alternativa novedosa, eficiente y económica para resolver este problema, ya que es posible emplear subproductos de bajo costo y con alta capacidad de remoción. En esta tesis, se aborda el estudio del proceso de bioadsorción para la eliminación de metales pesados: Pb+2 y Fe+2, presentes en efluentes del laboratorio químico de Southern Perú, haciendo uso de la cáscara de naranja (Citrus Sinensis) residual del proceso de obtención de jugo. El presente trabajo se inicia en el capítulo 1, con la descripción de las generalidades, donde está incluido el planteamiento del problema. También incluye, el objetivo general de la tesis, el cual se basa en el estudio de la bioadsorción como tecnología para el tratamiento de efluentes de laboratorio, contaminados con metales pesados, utilizando la cáscara de naranja como bioadsorbente. Además, se describe los fundamentos de la experimentación, donde se encuentran las justificaciones del proyecto, la hipótesis planteada, y las variables e indicadores a evaluar. El capítulo 2, presenta el marco teórico de la tesis, que inicia con la descripción de la problemática ambiental, asociada a la contaminación por metales pesados, se señalan las principales fuentes de contaminación, resaltando la contaminación por Plomo y Fierro. Además, se incluye una revisión del marco legislativo, aplicable al vertido de metales pesados, también, se presentan las principales técnicas de tratamiento de estas sustancias, las características del bioadsorbente a usar, y principalmente la tecnología de la Bioadsorción, señalando los mecanismos implicados en la retención de metales pesados y los principales factores que favorecen el proceso. Este capítulo también incluye, los principales modelos de equilibrio de adsorción utilizados en el campo de bioadsorción. En el capítulo 3, se presenta el planteamiento experimental, donde se describe la metodología empleada en el desarrollo del proyecto, incluyendo los procedimientos utilizados para la caracterización del material bioadsorbente, la caracterización del efluente del laboratorio a evaluar, y el procedimiento que se realizó para el tratamiento de la cáscara de naranja, para la posterior experimentación. Además, presenta el diseño experimental, donde se evalúan las variables e indicadores, presentados en el primer capítulo. El capítulo 4, se presentan los resultados obtenidos, donde se aprecia la relación entre la concentración y la absorbancia, de Plomo y Fierro, la cual fue evaluada en sistemas por lote, en función del PH, fuerza iónica, temperatura, concentración inicial de cada metal, tipo de tratamiento para el bioadsorbente, tamaño de partícula. La discusión de resultados se inicia en el capítulo 5, después de determinar las características fisicoquímicas del bioadsorbente, se presentan los resultados de ensayos de bioadsorción planificados con el fin de evaluar el proceso, evaluando la Capacidad de Adsorción (Qe), y % de Remoción (%R). Se determinó que el PH óptimo para la remoción de ambos metales fue de 5.0, para muestras sintéticas y 6.0 para muestras reales, el tamaño de partícula del bioadsorbente fue de 0.8 mm, se demostró que, al aumentar la fuerza iónica y la temperatura, la Qe y el %R aumentaron. Además, el bioadsorbente tratado tiene mejores resultados. Finalmente se elaboraron las isotermas de bioadsorción, las cuales fueron modeladas con las ecuaciones Langmuir, y Freundlich. La capacidad máxima de bioadsorción predichas por el modelo de Langmuir fue de 1.35 mg/g para muestras reales. También se hizo un análisis de datos desde el punto de vista: cinético y estadístico, con el fin de dar credibilidad a los datos obtenidos, validando el método. Con todo ello, se concluye que la cáscara de naranja Citrus Sinensis, es un bioadsorbente con alta capacidad de remoción de Plomo y Fierro, y, por lo tanto, podría ser potencialmente útil para descontaminar aguas residuales, y efluentes de laboratorio que presenten metales pesados.