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Desarrollo De Proyectos 2012

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Desarrollo De Proyectos 2012 Universidad Autónoma de San Luis Potosí Memorias Desarrollo de Proyecto Carrera en Ingeniería Ambiental 2012-2013/I Facultad de Ingeniería Recopilado y Editado por: Dra. Marisol Gallegos García INDICE 1. Aplicaciones a la Ingeniería Ambiental Remoción del colorante naranja remazol encontrado en los efluentes de la industria textil. M. K. Hernández-Campos, Dr. L. A. Bernal-Jácome Remoción de fluoruros en solución acuosa por medio de adsorción sobre alúmina activada modificada por métodos electroquímicos Roberto J. Rossell-Salgado, Nahum A. Medellín-Castillo, Israel Rodríguez Torres Extracción de zinc a partir del reciclado de polvos de horno de arco eléctrico J.A. Gasca Torres, L.E. Morón Vera, M.I. Lázaro Báez Estudio de pre-factibilidad a escala laboratorio para tratamiento de agua por electrodiálisis M.E. Orduña-Alegría, I. Rodríguez-Torres, R. Briones-Gallardo 2. Biotecnología Producción de ácidos grasos a partir de biosólidos provenientes de una planta de tratamiento de aguas residuales. W. G. Niño-Martínez, Dra. A. Martínez-Toledo Fermentación de biosólidos con Saccharomyces cerivisiae para la obtención de biocarburantes O. Anguiano-Hernández, Á. Martínez-Toledo 3. Evaluación Ambiental Niveles de plomo en tanques de almacenamiento de agua en comunidades de Cerro de San Pedro, S.L.P. González-Santamaría, I. Razo-Soto Evaluación de la concentración de Plomo en áreas agrícolas potencialmente impactadas por actividades metalúrgicas históricas D. Pacheco-Carmona, I. Razo-Soto 4. Riesgo Ambiental Efecto de la Vegetación sobre la Temperatura dentro de las Casas de una Colonia de San Luis Potosí G. E. Muñoz-Rostro, J. G. Loza-León, F. Carlín-Castelán Recolección de Banco de Tejido de las Poblaciones de Ceratozamia zaragozae Medellín – Leal en la Sierra de Álvarez A. Echeverría-Molinar, P. Castillo-Lara, J.A. De Nova-Vázquez Distribución y ecología de Ceratozamia zaragozae Medellín-Leal en la Sierra de Álvarez, San Luis Potosí, México F. J. Castilla-Balderas, P. Castillo-Lara 1. Aplicaciones a la Ingeniería Ambiental Facultad de Ingeniería REMOCIÓN DEL COLORANTE NARANJA REMAZOL ENCONTRADO EN LOS EFLUENTES DE LA INDUSTRIA TEXTIL M. K. Hernández-Campos, L. A. Bernal-Jácome Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Dr. Manuel Nva #8, Zona Universitaria Poniente, C.P. 78290, San Luis Potosí, S.L.P. México. [email protected] Resumen: El uso de colorantes en la Industria Textil da lugar a descargar grandes volúmenes de agua que puede estar contaminada y en donde el 50% de colorantes son azoicos( naranja remazol) ; estos pueden ser tóxicos a ciertas concentraciones y carcinógenos y mutagénicos para los seres humanos. Una tecnología de remoción del colorante remazol es a partir de la adsorción con carbón activado. Este fenómeno ocurre al extraer el colorante en fase acuosa y adsorberse en la superficie del carbón activado de fase sólida. Los experimentos se llevaron a cabo a temperatura y pH controlados; una vez alcanzado el equilibrio se realizó un balance de masa para determinar la relación de cantidad de colorante adsorbido por masa de carbón. Además, se determinó el pH óptimo de remoción. Palabras clave: Adsorción, Carbón Activado, Colorante Remazol, Industria Textil, Isotermas de Adsorción. 1. Introducción La industria textil utiliza grandes volúmenes de agua en su proceso por lo que genera cantidades de agua residual elevadas con una concentración de colorante apreciable. En el proceso de teñido y estampado de telas se genera la mayor fuente de contaminación del agua por el empleo de colorantes; la concentración de colorantes en las aguas residuales textiles puede variar de 100 a 500 mg/L (Sponza & Işik, 2004). Los colorantes utilizados mas frecuentemente son los azoicos, ya que se utilizan para teñir fibras de algodón y cuya característica química principal es el enlace insaturado de dos moléculas de nitrógen, -N=N- (azo). Van der Zee et al. (2003) explicaron que la remoción de colorantes azoicos textiles se puede llevar a cabo de cuatro distintas formas: reducción química directa, reducción química mediada, reducción biológica directa y reducción biológica mediada, que puede ser acompañada de adsorción. En este proyecto se implementó el uso de carbón activado, que beneficia la reducción de los colorantes azo ya que puede funcionar como mediador redox, además de ser soporte de biomasa (van der Zee et al., 2003; González Gutiérrez, 2006; Mezohegyi et al., 2007). Aproximadamente el 50% de los colorantes contienen enlaces azoicos. Este acoplamiento químico, en combinación con los grupos aromáticos, proporciona el color a la molécula. Los enlaces azoicos se pueden partir bajo condiciones reductoras para formar aminas. Se ha demostrado que algunas de estas aminas aromáticas son cancerígenas y 22 de ellas están contenidas en la Directiva 2002/61/CE de la Unión Europea. Esta legislación se basa en una Ordenanza de Bienes de Consumo alemana y prohíbe el uso de colorantes que puedan liberar en prendas acabadas cualquiera de las aminas en concentraciones por encima de 30 ppm. Sin embargo siguen en el mercado más de 100 colorantes con el potencial de liberar aminas cancerígenas (IPPC 2003). 2. Materiales y métodos 2.1 Instrumentación y reactivos Equipos Reactivos Espectrofotómetro UV-Vis Colorante Azo pH metro Acido nítrico Balanza analítica Hidróxido de sodio Parrilla de agitación Carbón activado Agua destilada Parámetros Unidades Concentración ppm, mg/L, Molar, Normal Potencial Hidrógeno pH Volumen L q (capacidad máxima de adsorción) mg/g Masa grs. 2.2 Preparación de las muestras y soluciones buffer o Se preparó una solución patrón de 1000 ppm de Naranja Remazol con 0.5 grs de Amarillo Remazol y 0.5 grs de Rojo Remazol en 1 L de agua destilada. Se prepararon soluciones buffer para controlar el pH una vez iniciado el experimento. o Solución HNO 3 a 0.1 M. se preparó 50 ml que contenían 155 µL de HNO 3 al 68.9% y aforado a 50 mL con agua destilada. o Solución NaOH a 0.1N se diluyó de una solución preparada a 1 N de NaOH. o A partir de la solución patrón se hicieron diluciones de 100 ml con concentraciones de 100 ppm, 200 ppm, 300 ppm, 400 ppm, 400 ppm, 500 ppm y 600 ppm y a cada una se aforo con agua a pH 3, otras a pH 7 y pH9. o Se prepararon muestras de concentraciones conocidas entre 2ppm y 20ppm para determinar la curva de calibración. 2.3 Desarrollo Experimental con diferentes concentraciones y pH Se hizo un barrido espectrofotométrico para determinar la longitud de onda para realizar las mediciones de absorbancia en el espectrofotómetro de UV-Vis. La longitud de onda correspondió a 510 nm. Para cada valoración de pH= (3, 7, y 9) se realizo una curva de calibración que va de 2 ppm a 20 ppm, para que posterior a la remoción identificar cual será la concentración final y el porcentaje de remoción. A cada muestra (100pp, 200 ppm, 300 ppm, 400 ppm, 500 ppm y 600 ppm) de diferente pH (pH3, pH7 y Ph9) se le agregó 1 gramo de carbón activado de hueso (como adsorbato) Clarimex en bolsitas de nylon. Figura 2. Adsorbedor de lote Además se fue cuantificando el volumen añadido de buffer de control y el volumen restado para monitorear la concentración cuando llegó al equilibrio. A partir de que la remoción llegó al equilibrio y el pH se mantuvo estable; se monitoreó la absorbancia y la concentración y cuando esta no variara era indicador de que le remoción se completó. Ya que la experimentación terminó se determinaron las concentraciones finales y se obtuvieron mediante la curva de calibración de Concentración vs. Absorbancia. Con los datos obtenidos se pudo apreciar que la máxima capacidad de adsorción fue a pH=3 y se determinó el ajuste matemático a 2 isotermas de adsorción conocidas. 2.4 Isotermas de Adsorción La isoterma de adsorción describe el equilibrio de la adsorción de un material en una superficie a temperatura constante. Se obtienen a partir de datos de medida por medio de un análisis de regresión. Las isotermas que se emplearon en este proyecto fueron: Isoterma de Langmuir se desarrolló suponiendo que la máxima capacidad de adsorción corresponde a una monocapa, el calor de adsorción es constante, y no existe interacción entre las moléculas adsorbidas, esta isoterma se representa así: → Donde: q.- cantidad de soluto adsorbido por unidad de masa de adsorbente, mg/g Ce.- Concentración del soluto en el equilibrio, mg/L k.- Concentración relacionada con la entalpía de adsorción, L/mg Isoterma de Freundlich esta se aplica a adsorbentes que tienen superficies energéticamente heterogéneas su modelo matemático es el siguiente: → Donde: kF.- constante que indica la capacidad de adsorción 1/n.- Intensidad de adsorción 3. Resultados Se obtuvieron los siguientes resultados para cada experimento manejados a los distintos pH y sus isotermas correspondientes que sirvieron para identificar el tipo de adsorción sobre el carbón activado de hueso. A pH= 3 Concentración Volumen Concentración Volumen q inicial inicial fin al final 0 0 0 0 0 100 0.09 0.62608696 0.0728 8.95442087 200 0.09 17.4086957 0.07078 16.7678125 pH 3pH 300 0.09 49.6521739 0.07155 23.447387 400 0.09 141.73913 0.0721 25.7806087 500 0.09 200.434783 0.07205 30.5586739 600 0.09 283.043478 0.07095 33.9180652 40 40 pH 3 pH 3 35 35 30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 5 5 Cantidadde Colorante Adsorbido (mg/g) Cantidad de Colorante Adsorbido (mg/g) Adsorbido Colorante de Cantidad 0 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 Concentración en el Equilibrio (mg/L) Concentración en el Equilibrio (mg/L) Figura 3.
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