Diseño de un sistema de cavitación hidrodinámica para la remoción del colorante rojo-G y proceso de Bio-adsorción con subsecuente filtración por membranas para el tratamiento de efluentes textiles

Abstract

Los efluentes textiles (ET) se producen en gran medida y su descarga sin tratamiento contribuye a la contaminación ambiental. El Rojo-G es uno de los principales colorantes utilizados en la industria textil para el teñido de fibra de alpaca. Por lo tanto, considerando el gran volumen de fibra procesada en el Perú, el desarrollo de tecnologías eficientes para su remoción es un actual problema científico. En este estudio, se evaluó un sistema integrado basado en la cavitación hidrodinámica (CH) y el proceso foto-Fenton para degradar una solución preparada del colorante Rojo-G mediante un dispositivo de CH híbrido (Venturi + placa orificio). Se evaluó el efecto del pH, logrando 21 % de remoción a pH 2 que fue 80 % mayor en comparación con pH 4 y 6. También se evaluó el efecto de la temperatura en el sistema de CH a pH 2, donde el porcentaje de degradación del colorante aumenta a temperaturas más bajas (alrededor de 20 °C). Luego, el 50,7 % del colorante se removió en condiciones optimizadas del proceso Fenton asistido por CH (FeSO4:H2O2 de 1:30), ese valor mejoró considerablemente mediante la incorporación de luz UV en el sistema de CH, aumentando al 99 % la eficiencia de remoción con respecto al proceso Fenton asistido por CH y reduciendo el tiempo a 15 min. Finalmente, el dispositivo de cavitación desarrollado en combinación con el proceso foto-Fenton removió eficientemente el colorante así que podría considerarse una opción interesante para su aplicación en aguas residuales reales. Sin embargo, el efecto de los subproductos tóxicos formados debido a los procesos oxidativos confirmados por análisis HPLC y un ensayo de toxicidad no hacen factible llevar a cabo un posterior proceso biológico como el cultivo de microalgas. En este sentido, se evaluó el polvo de semillas de naranja (SN) como bio-adsorbente para remover colorantes utilizando como muestra un efluente textil (ET) real. En el paso de cribado, el pH fue la variable más significativa (valor de p < 0,05) y afecta fuertemente la capacidad de adsorción del bio-adsorbente; sin embargo, la dosis del bio-adsorbente y la temperatura mostraron un efecto mayor que el tiempo y la xv velocidad de agitación. Además, en condiciones optimizadas (pH = 2,6; 0,59 g/L de polvo de SN; y 26 °C), se removió más del 95 % del colorante. Adicionalmente, el porcentaje de remoción del colorante se redujo en un 4 % cuando el volumen de ET se incrementó de 0,05 a 10 L. Luego, el 96 % de la turbidez se removió con éxito utilizando una membrana cerámica tubular de tamaño de poro de 3 μm a pH de 11. En esa condición, el flujo de permeado se mantuvo constante durante más tiempo que el observado a pH bajo (<11). Por lo tanto, el proceso propuesto es una opción interesante debido a que las semillas de naranja actualmente no están valorizadas. Por último, se evaluó el cultivo de C. vulgaris en un medio con colorante Rojo-G antes y luego de su degradación mediante proceso Fenton + UV asistido por CH; se observó crecimiento en especial en el medio diluido al 50%; no obstante, en 8,8 días las células/mL disminuyeron radicalmente que es un efecto atribuido a los subproductos de oxidación tóxicos debidos a la degradación del colorante. Por otro lado, se logró el cultivo de microalgas en el ET tratado con bio-adsorbente al 100%, observándose una concentración de microalgas 43 % mayor en 1 L de solución después de 56 h de proceso en comparación con el control. Por lo tanto, el ET tratado puede reutilizarse para el cultivo de microalgas, y la biomasa recuperada por filtración con membranas puede emplearse para generar otros productos.