Comparación de tratamientos de oxidación avanzada, carbón activado y filtración por membrana para la remoción de colorantes utilizados en industrias textiles de la ciudad de Arequipa - Perú

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo comparar los tratamientos de oxidación avanzada, carbón activado y filtración por membrana para la remoción y degradación de colorantes utilizados en industrias textiles de la ciudad de Arequipa. Los métodos fueron escogidos arbitrariamente, sin embargo la filtración por membrana se usó por su disposición gracias al proyecto MEMTECH. Los efluentes generados producen un impacto negativo al ambiente cuando son descargados de manera inadecuada. El crecimiento demográfico, el desarrollo industrial a gran escala y las prácticas poco amigables con el ambiente, son factores que influyen en el deterioro de los ecosistemas. Se utilizaron tres colorantes de uso común en la industria textil, denominados comercialmente: Pardo B, Rojo G y Burdeos B. La caracterización de la estructura y dimensionamiento molecular de cada colorante se llevó a cabo mediante la aplicación del programa Gaussian versión 6 y la técnica de espectroscopia infrarroja FTIR. Se aplicaron tres tratamientos, el primero fue un proceso de oxidación avanzada (POA), Fenton y foto- Fenton, utilizando como catalizador al oxicloruro de hierro (FeClO), el segundo tratamiento fue un sistema de adsorción a flujo continuo utilizando carbón activado convencional (C-conv) y modificado con FeCl3 (C-FeCl3) y finalmente se aplicó un sistema de filtración utilizando membranas cerámicas tubulares de alúmina (Al2O3) inside-to-outside mode y tamaño de poro 10 y 70 nm, se acoplaron bombas peristálticas para hallar el flujo en cada membrana y su lavado posterior mediante retrolavado con agua destilada y etanol. Se utilizó la espectroscopia uv-vis, para la determinación y cuantificación de los colorantes en estudio. Adicionalmente, se aplicó la técnica de fluorescencia de RX, determinación de pH, cenizas y distribución de tamaño de partícula, para los adsorbentes utilizados. El porcentaje de degradación mediante los procesos Fenton y foto-Fenton fue de (58.55, 76.68 y 70.81) % y (73.94, 78.26 y 68.62 %) respectivamente para Pardo B, Rojo G y Burdeos B. Se obtuvo una serie de curvas Breakthrough para cada colorante aplicando los adsorbentes C-conv y C-FeCl3 y se determinó el tiempo de ruptura y saturación en cada caso. Los parámetros columnares fueron calculados obteniendo porcentajes de remoción de C-conv: (73.42, 67.87 y 56.78) % y C-FeCl3 :(65.89, 68.70 y 57.43) %, para el Pardo B, Rojo G y Burdeos B respectivamente. Se aplicó el modelo matemático de Tiempo de Servicio de Lecho Profundo (BDST), obteniendo los siguientes ajustes y constantes del modelo para el Pardo B, Rojo G y Burdeos B respectivamente: C-conv: No: (124.95,189.18, 158.20) mg/L, K: (o.oo58, 0.0032, 0.0036) L/mg.min, R2: (0.9889, 0.9743, 0.9550); C-FeCl3: 7 No: (112.66, 191.74, 212.02) mg/L, K: (0.0082, 0.0025, 0.0028) L/mg.min, R2: (0.9799, 0.9837, 0.9598) . El tratamiento a través de la membrana de 70 nm, generó un permeado del (80.5, 83 y 68.5) % para el Pardo B, Rojo G y Burdeos B respectivamente. El permeado obtenido con la membrana de 10 nm fue de (96, 94 y 76) % para Pardo B, Rojo G y Burdeos B, respectivamente. Finalmente, la comparación de los tres tratamientos aplicados fue establecida, obteniendo resultados satisfactorios mediante la aplicación de procesos foto-Fenton, adsorción con C-conv y filtración a través de membranas con porosidad de 10 nm.