Evaluación del uso de lodos residuales generados en una planta de tratamiento de agua potable como adsorbentes para la remoción de un colorantes orgánico usado en la industria textil arequipeña

Abstract

La presente investigación tuvo por objetivo evaluar la remoción del colorante orgánico “Bordeaux B” de una muestra sintética, mediante el uso de un adsorbente generado a partir de los Lodos de Tratamiento de Agua Potable (LTAP) de una Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP) arequipeña (“La Tomilla”). El pretratamiento del LTAP crudo constó de cuatro etapas secuenciales: centrifugado, secado durante 24 h a 105 °C, pulverizado y tamizado. Paralelamente, se le analizó el contenido de humedad y ceniza mediante métodos estandarizados. El LTAP pretratado (LTAPp) fue activado térmicamente desde 200 °C hasta 700 °C en una atmósfera no inerte. El LTAPp y el activado a la mejor temperatura fueron caracterizados fisicoquímica (densidad aparente, pH del material y composición mineralógica) y superficialmente (área superficial <SBET>, diámetro promedio de poro, volumen promedio de poro e identificación de grupos funcionales). Para la determinación de la temperatura de activación (TA) óptima del LTAPp, se realizaron ensayos en modo BATCH (por triplicado), usando al porcentaje de remoción (%R) del colorante como la variable respuesta; asimismo, para determinar el %R significativamente igual o distinto a los otros, se aplicaron las pruebas estadísticas de Tukey y LSD de Fisher. Este procedimiento experimental, fue replicado para la determinación de las condiciones operacionales óptimas del proceso. Finalmente, se evaluó el proceso mediante modelos cinéticos, modelos de Isotermas de adsorción y análisis comparativo de la eficiencia del mejor adsorbente y su costo de producción. Algunos de los hallazgos obtenidos de la caracterización de los materiales indicaron que, el LTAP crudo proveniente de la PTAP “La Tomilla” posee un alto contenido de humedad y un moderado contenido de cenizas, el LTAPp y el activado a 500 °C (TA-500) poseen un área superficial específica considerable y una variada composición mineralógica; asimismo, se determinó que el costo de producción para 30 g del TA- 500 asciende a 0.7 $/g. Se determinó que la temperatura de activación óptima para generar un adsorbente eficiente fue a 500 °C y que, las condiciones operacionales óptimas para lograr el máximo %R del colorante “Bordeaux B” (85.57 %) ser dieron a: Dosis de adsorbente= 5 g/L, Tiempo de contacto = 45 min, pH de la solución = 3.48, Concentración inicial del colorante = 40 mg/L, Agitación = 350 RPM y Temperatura = 25 ± 0.5 °C. Finalmente, al evaluar la remoción del colorante se halló que, el modelo cinético que mejor se ajustó a los datos experimentales fue el de Pseudo Segundo Orden (R2 = 0.99) y el modelo de Isoterma que mejor caracterizó el proceso fue el de Langmuir (R2 = 0.99), predominando la quimisorción por sobre la fisisorción. Asimismo, el análisis comparativo demostró que, el TA-500 es un adsorbente no convencional eficiente y competitivo para la remoción de colorantes en estado acuoso.