Aplicación del biopolímero quitosan en la eliminación del color de las aguas residuales mediante el proceso combinado de coagulación-floculación y adsorción.

La presente invención hace referencia al tratamiento combinado a seguir (coagulación-floculación y adsorción) para la total eliminación de los colorantes azoicos presentes en una disolución de dichos colorantes, utilizando el quitosan como biocoagulante y bioadsorbente.Los colorantes azoicos de las aguas residuales procedentes de la industria textil están presentes en concentraciones de aproximadamente 250 mg/L

Aplicación del biopolímero quitosan en la eliminación del color de las aguas residuales mediante el proceso combinado de coagulación-floculación y adsorción.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento de eliminación de color de las aguas residuales mediante el proceso combinado de coagulación-floculación y adsorción utilizando el biopolimero quitosan tanto como biocoagulante como bioadsorbente.

Antecedentes de la invención

La industria textil es una de las más importantes a nivel mundial sin embargo la cantidad de las sustancias químicas que se utilizan en el proceso de coloración y deslavado provoca que las descargas de agua residual de las fábricas de teñido y de procesado de prendas textiles contenga una cantidad considerable de compuestos orgánicos e inorgánicos tóxicos al medio ambiente. Entre estos compuestos se encuentran los colorantes azoicos. Aunque la estructura de estos colorantes es de naturaleza orgánica, su degradación es lenta y difícil puesto que los organismos presentes en la naturaleza no poseen mecanismos adecuados para realizar su descomposición rápida y esto genera que se acumulen en el ecosistema generando fuentes de contaminación (1). Para la eliminación de los colorantes de las aguas residuales los tratamientos mas utilizados son procesos físico-químicos tales como la electrocoagulación, ozonización, fotocatálisis, filtración por membrana, biodegradación, coagulación-floculación y adsorción (2). Aunque estas técnicas representan posibilidades atractivas su aplicación como técnicas únicas a gran escala no permite la eliminación total del color de agua tratada.

En vista de lo anterior, existe la necesidad de combinar estas técnicas para que se puedan utilizar las ventajas de estas técnicas y para que sean adecuadas para su uso industrial. Las técnicas utilizadas en la presente invención, la coagulación-floculación y adsorción en conjunto cumplen estos criterios. La coagulación-floculación (el tratamiento primario) se emplea para la eliminación de los sólidos en la suspensión y los materiales flotantes para poder llevar el efluente al tratamiento segundario (la adsorción) y obtener el agua tratada libre de color producido por el tinte, agentes orgánicos disueltos y sales inorgánicas disueltas, de tal forma que el agua tratada pueda ser reutilizada nuevamente en el proceso productivo.

Para la eliminación de color mediante el proceso de coagulación-floculación los coagulantes mas utilizados han sido los coagulantes inorgánicos tales como las sales de aluminio combinados con cal. Sin embargo, actualmente la utilización de sales de aluminio presenta una serie de inconvenientes, unos ya conocidos, como es la producción de grandes cantidades de sedimentos residuales, pero el que mas ha llamado la atención en los últimos anos es que la presencia de altos niveles de aluminio en las aguas residuales ponen en riesgo la salud publica. Se ha demostrado que la presencia de altos niveles de aluminio en las aguas tratadas puede ser causante del Síndrome de Alzheimer. Debido a este descubrimiento, las investigaciones se han encaminado en este campo hacia la búsqueda de nuevos coagulantes que permitan la eliminación total de los colorantes y a la vez que sean respetuosos con el medio ambiente (3).

En caso de la adsorción se han realizado numerosos estudios con la finalidad de encontrar un adsorbente eficaz y de bajo coste, entre ellos turba, bentonita, cenizas, virutas de madera y sílice. Sin embargo, estos adsorbentes presentan una baja adsorción del colorante, lo cual hace que sean necesarias grandes cantidades de adsorbentes para su eliminación (4).

En este trabajo innovador el coagulante y adsorbente elegido para el tratamiento de las aguas residuales de la industria textil es el quitosano. El quitosano es un polímero natural de alto peso molecular obtenido por la deacetilación de la quitina (el segundo polímero más abundante en la naturaleza después de la celulosa). Las principales fuentes de la quitina son los crustáceos y los insectos (5-8).

A continuación, la Tabla 1 muestra las principales características del quitosan en relación a su utilización en tratamiento de aguas.

Referencias

1. Gibbs, G., Tobin, J.M., and Guibal, E., Influence of chitosan preprotonation on Reactive Black 5 sorption isotherms and kinetics. Ind Eng. Chem. Res., 2004, 43, 1-11.

2. Hao, O.J., Kim, H., and Chiang, P., Decolorisation of wastewater. Critical Review of Environmental Science Technology, 2000, 30, 449-505.

3. Roussy, J., Van Vooren, M., Guibal, E., 2004, Chitosan for the coagulation and flocculation of mineral colloids, J. Disp. Sci. Technol. 25, 663-677.

4. Roussy, J., Van Vooren, M., Dempsey, B.A., Guibal, E., 2005a, Influence of chitosan characteristics on the coagulation and the flocculation of bentonite suspensions, Water Res. 39, 3247-3258.

5. Roussy, J., Chastellan, P., Van Vooren, M., Guibal, E., 2005b, Treatment of ink-containing wastewater by coagulation/flocculation using biopolymers, Water SA 31, 369-376.

6. Szygula, A., Guibal, E., Ruiz, M., Sastre, A. M., Competitive sorption of anionic dyes on chitosan in acidic solutions, International Journal of Chemical Engineering, 2008, 1 (2-3): 267-286.

7. Szygula, A., Guibal, E., Ruiz, M., Sastre, A. M., The removal of sulphonated azo-dyes by coagulation with chitosan. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2008, 330(2-3), 219-226.

8. Szygula, A., Guibal, E., Ariño, M. Ruiz, M., Sastre, A.M., Removal of acid blue 92 by coagulation-flocculation using chitosan. Journal of Environmental Management, 2009, 90, 2979-2986.

La presente invención describe un procedimiento de eliminación del color de las aguas residuales mediante la técnica indicada anteriormente (proceso combinado de coagulación-floculación y adsorción) utilizando el biopolimero quitosan tanto como biocoagulante como bioadsorbente.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra el dispositivo experimental del sistema de tratamiento combinado para la eliminación total de color, donde:

Descripción resumida de la invención

La presente invención hace referencia al tratamiento combinado a seguir (coagulación-floculación y adsorción) para la total eliminación de los colorantes azoicos presentes en una disolución de dichos colorantes, utilizando el quitosano como biocoagulante y bioadsorbente.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a la aplicación del biopolímero quitosan en la eliminación del color de las aguas residuales mediante el proceso combinado de coagulación-floculación y adsorción.

En la primera parte se estudió experimentalmente la aplicación del quitosano en el pretratamiento, es decir en la coagulación-floculación. El colorante no fijado en la tela y removido... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la eliminación de color de una mezcla de Acid Black 1, Acid Violet 5 y Reactive Black 5 en un disolución con una concentración de 0,3 mM (230 mg L^-1), en el que dicha eliminación se realiza mediante un tratamiento combinado de coagulación-floculación y adsorción utilizando un biopolimero: quitosano tanto como biocoagulante como bioadsorbente, en el que el pH es mayor a 7.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la concentración de dicha solución de colorantes en mezcla es de 230 mg L^-1.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la concentración de biocoagulante es de 115 mg L^-1.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicho procedimiento se lleva a cabo a un pH mayor a 7, preferiblemente entre 7 y 8.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el cual la velocidad aplicada para la coagulación es de 200 rpm y el tiempo de coagulación de 3 minutos.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el cual la velocidad aplicada para la floculación es de 40 rpm y el tiempo durante el cual se aplica dicha velocidad es de 15 minutos.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el tiempo de sedimentación requerido es de 45 minutos.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el pH para la etapa de adsorción es de 3.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la dosis de bioadsorbente es de 100 mg en un volumen de 300 mL.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el tiempo de contacto para la etapa de adsorción es de 15 minutos.