1. Introducción
El agua es un líquido vital para la vida con el paso de los años se ha generado un aumento de su contaminación por actividades antropogénicas imposibilitando muchos de sus usos generando gran preocupación por este motivo se ha promovido la realización de investigaciones y el desarrollo de nuevas tecnologías amigable con el medio ambiente [1] .
Los metales pesados en la actualidad son considerados uno de los contaminantes principales del cuerpo hídrico en lugares con mayor explotación minera perjudicando al medio ambiente y a la salud de quien lo consuma causando daños severos e irreversible [2].
El contacto de plomo a largo plazo en pequeñas cantidades puede provocar daños irreversibles en niños, se ha descubierto que en concentraciones de 7 microgramos de plomo por decilitro de sangre causa daños irreversibles en el sistema nervioso de los niños [3].
Los contaminantes con alta peligrosidad para el medio acuático son los metales pesados ya que poseen baja biodegradabilidad y gran habilidad para acumularse en distintos organismos. Los procesos para tratar aguas contaminadas por metales son generalmente carbón activado, extracción con disolventes tecnología con membranas, intercambio iónico entre otros, pero la mayor parte de estos procesos llegan a ser muy costoso provocando que estoy sean evacuados a los ríos sin ningún tratamiento [4].
La bioadsorción es una nueva alternativa para remover metales pesados del agua una de sus ventajas principales es que son de bajos costo debido a que su materia prima son desechos agrícolas como cáscara de naranja, plátano manzano, guineo cáscara de toronja etc., y tienen gran eficiencia [5].
La cáscara de naranja y plátano manzano tienen propiedades de bioadsorción porque presentan grupos funcionales denominados (carbonil, carboxil, sulfidril hidroxil alquilo, fosfatos) en su composición permitiendo que allá un intercambio iónico [6].
Por lo tanto, el objetivo de la presente investigación es determinar la capacidad de adsorción de la cáscara naranja y plátano manzano para tratamientos de aguas contaminadas por metales pesados (Pb y Cu) presente en el Río.
1.1. Antecedentes del Río Puyango
El Río Puyango, ubicado entre las Provincias de EL Oro y Loja, sigue permanentemente contaminado, debido a la presencia de residuos de metales pesados de la producción minera del tramo alto de la Provincia de El Oro, cuyas aguas están inválidas para el uso humano, la ganadería y la agricultura. Su cuenca abarca 4.700 kilómetros cuadrados y es donde se ejecutará el plan binacional Puyango- Tumbes, que habilitará 40.000 hectáreas. Algunas especies de peces han desvanecido y otras han migrado a otros lugares con menos contaminación. Es irremediable que a través de un reglamento el Gobierno prohíba que los mineros arrojen al afluente los desperdicios, sino que preliminarmente se purifiquen con procesos químicos para que se desemboque a la cuenca del río agua purificada y limpia libre de contaminates.es lamentable que hasta la actualidad el Ministerio del Ambiente no haga absolutamente nada por descontaminar este gran río [7].
1.2. Afectaciones por la actividad minera
Los principales problemas de acidificación en la Provincia de El Oro se dan en los ríos y en las aguas subterráneas, debido a los drenajes de cunetas, corredores subterráneos, relaves, escorias, disolvente oxidativa y lixiviación de sulfuros metálicos, en especial pirita. Los ríos que presenta, disolvente oxidativa y lixiviación de sulfuros metálicos, en especial pirita. Los ríos que presenta con mayor generación de profanación son el rio Pindo, y Puyango. La disertación realizada por el Ministerio del Ambiente del Ecuador (MAE), determinó que en verano la probabilidad de retribución de metales pesados en solidos suspendidos al organismo humano y peces, es crecidamente mayor que en invierno. Una visible muestra se da en Puyango, las concentraciones de Pb en verano van entre 3972 y 5080ug/g y en el tiempo lluviosa el pb disminuye a 269 y 345ug/g [2].
En los ríos de la Provincia de El Oro, las descargas de los contaminantes resultantes de la acción minera afectan negativamente a toda forma de vida, provocando severos impactos ambientales y estragos en la salud humana. Los Cantones Portovelo y Zaruma son los principales sectores perjudicados debido a la ingesta de agua y alimentos contaminados.
Actualmente, son muy escasos los estudios con relación a las consecuencias qué provoca la actividad minera en la salud humana [2].
1.3. Fuentes de contaminación de metales pesados en los alimentos
Tabla 1. Fuentes de contaminación de metales pesados en los alimentos
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Origen contaminación |
Metal pesado involucrado |
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Natural, proveniente del suelo |
Cadmio, bromo, flúor, cobre |
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Uso de insecticidas, desinfectantes y medicamentos. |
Arsénico, cobre, plomo, mercurio |
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Del suelo arenoso y envase de vidrio |
Silicio |
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Por el equipo de procesamiento |
Cobre, hierro, níquel, estaño, plomo, cadmio |
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Debido al almacenamiento |
Hierro, níquel, estaño, plomo, cadmio, estroncio |
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Por oxidación en el envase |
Hierro y cobre |
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Debido al procesamiento |
Cobre, cadmio, arsénico |
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Suplementos alimenticios en dietas de animales |
Cobre, cadmio, hierro, zinc, arsénico. |
Fuente: [8].
1.4. Fuentes de emisión y generación de metales pesados
Los metales son pertenecientes a la corteza terrestre. Estos contaminantes de gran proporción los cuales se manifiestan al medio de las actividades humanas provocando daño al ambiente. La minería es una de las principales causas de contaminación de metales pesados a causa de la extracción de grandes cantidades de material, por medio de la refinación de metales precioso o también por el descargo de efluentes industriales al medio ambiente y emisiones vehiculares. La inapropiada distribución de los residuos metálicos ha ocasionado de esta forma contaminar el suelo, agua superficial y subterránea y los ambientes acuáticos [9].
1.5. Los metales pesados en las aguas residuales
El aumento de concentración en las aguas residuales de estos compuestos se debe principalmente a profanación industrial o minero. Los lixiviados de vertederos o vertidos de aguas residuales son sustancias de fuente de contagio [10] .
Estás fuentes también son emanadas por aguas domesticas comerciales e industriales:
Ø Productos químicos
Ø Actividad minera
Ø Combustión de petróleo
Ø Aguas residuales
Ø Residuos urbanos e industriales [11].
1.6. Composición química de la cáscara de naranja
Tabla 2. Composición química de la cáscara de naranja
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Componente |
Contenido Conceptual |
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Azucares solubles |
16.9% |
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Celulosa |
9.21% |
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Hemicelulosa |
10.5% |
|
Pectina |
42.5% |
Fuente: [12].
1.7. Cáscara de naranja como bioadsorbente
La adsorción a través de biomasa residual por efecto es bastante prometedora, por este motivo es de gran importancia destacar la cáscara de naranja como bioadsorbente con gran potencial. Los residuos de naranja como es su cáscara contienen celulosa, pectina, hemicelulosa y cómo. También otros compuestos de menor peso molecular en los cual se encuentran los limonenos. Contienen, por tanto, grupos funcionales activos como son el carboxilo presente en las pectinas y los hidroxilos que se encuentran en la celulosa. También fosfato y tiol son capaces de unirse a los iones metálicos que se encuentran en disolución [13] .
1.8. Capacidad de intercambio catiónico de la cáscara de naranja
Esta capacidad de intercambio catiónico (CIC) es la suma total de los cationes que posee un material adsorbente para ser cambiables. Se obtuvo como resultados en la determinación por triplicado de este parámetro se indicó un promedio de este de 8,04 (meq/100g muestra). Este valor fue comparado con los obtenidos para otros tipos de materiales utilizados como adsorbente [6].
1.9. Producción de la naranja en el Ecuador
La producción de naranja en Ecuador según el ministerio de agricultura en el 2011 la producción fe de 84mil toneladas métricas en localizaciones donde su clima es cálido en la provincia de bolívar se llevó al mercado 40,706 toneladas cuando se termina la cosecha Ecuador deja de importar este cultivo las provincias donde hay mayor producción es Manabí y los ríos [14].
La producción de la naranja en el Ecuador está representada como unos de los 25 cultivos más representativos del país, esta planta al poseer un buen manejo de cosecha llega a producir 15 naranjas en el año. El Ecuador se calcula que tiene una superficie de cembrio de naranja de 55.953 hectáreas, por lo tanto 10.639 hectáreas corresponden a la provincia de Bolívar y 2.650 hectáreas son perteneciente al cantón Caluma lo que figura un 4,73% de su producción a nivel nacional. La producción de naranja más habitual es la naranja blanca [14].
La producción de la naranja en el Ecuador está ubicada en la provincia de Bolívar y en el cantón Caluma perteneciente a la provincia de Bolívar conteniendo diferentes variedades cultivadas como son : Valencia ,Naranja lima , Valencia tadia ,Naranja agria , Valencia delta y Naranja pomelo . La mayor producción es la de la naranja Valencia [15].
1.10. Características de la platanera
El tallo del árbol mide aproximadamente de 2-5 m y la altitud puede adquirir hasta 8 m con las hojas. Los frutos tienen forma de bayas no tienen semillas, cilíndricos distribuidos en manos de racimos de 30-70 plátanos que miden 8 A 13 cm de longitud y 3 cm de diámetro, su pulpa es de color marfil y mantecosa y su piel de color amarilla [16].
1.11. Propiedades funcionales de la cascara de plátano
El primordial subproducto del desarrollo productivo del banano es la cáscara por ende representa alrededor del 30% del peso del fruto; la tenacidad y la capacidad de la corteza de plátano dependen de su estructura química. La corteza del banano es rica en energía dietética, proteínas, aminoácidos esenciales, ácidos grasos poliinsaturados y potasio; entre los esfuerzos para utilizar la corteza se ha emanado proteínas, alcohol metílico, etanol, pectinas y enzimas [17].
1.12. Polímeros naturales que tienen propiedades bioadsorbentes
Tabla 3. Polímeros naturales que tienen propiedades bioadsorbentes
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Nombre común |
Se extrae de |
Parte de donde se obtiene |
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Alginato |
Algas pardas marinas |
Toda la planta |
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Pectina |
Cascara de naranja |
Toda la cáscara |
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Almidones |
Maíz, papa, yuca, trigo |
El grano o el tubérculo |
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Pectina de nopal |
Opunta Ficus Indica |
Las hojas |
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Semillas de Nirmali |
Strychnos Potatorum |
Las semillas |
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Algarrobo |
Quebracho , acacia o algarrobo Schinopsis lorentzi |
Corteza del árbol |
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Carboximetilcelulosa |
Arboles |
Corteza del árbol |
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Goma de Guar |
Cyanopsis psoralioides |
Semillas |
Fuente: [18].
1.13. Cáscara de plátano manzano como bioadsorbente
La habilidad que poseen los residuos lignocelulósicos para la adsorción de iones de metales pesados es de gran importancia para desarrollar tecnologías que sean eficaces y de bajo costo para tratar aguas. La cascara de plátano manzano contienen celulosa, pectina, hemilcelulosa y como también otros compuestos de menor peso molecular en los cual se encuentran los limonenos. Contienen, por tanto, grupos funcionales activos como son los carboxilos, hidroxilos aminos [9].
1.14. Cultivo de plátano manzano
Este tipo de cultivo se da con mayor producción en climas templados después de su siembra su primera producción de al cumplir 1 año y su tallo se lo utiliza como abono por su alto contenido de agua su producto tiene gran acogida en el mercado local a su vez importa en menor proporción a otros países [19].
1.15. Características principales para el cultivo
La planta se la describe como una hierba de grande tamaño y se dice que no es una un árbol sus hojas son bien alargadas y posee las siguientes características del cultivo son las siguientes:
Ø Planta. Es de gran tamaño y está compuesta por varias hojas que se desarrollan en tallo.
Ø Bulbo o rizoma (se describe como un tallo que contiene varias yemas). Es un tallo subterráneo que ayuda a producir varios puntos en el incremento de la planta.
Ø Raíces. Posee raíces que son superficiales, tiene un color blanquecino si se encuentra enterrado, y de color amarillento y duro al momento de que se asoman a la superficie.
Ø Tallo. El tallo es de gran tamaño y se encuentra enterrado. Al formarse una yema se convertirá en inflorescencia (flor).
Ø Hojas. Se producen en la parte elevada del rizoma. Las flores brotan de axilas de las hojas.
Ø Flores. Sus flores son amarillentas y en compañía de seis estambres.
Ø Fruto. Es una baya alargada, y tiene color amarillo verdoso [17].
1.16. Producción de plátano manzano en el Ecuador
La producción de este producto es muy poca en Ecuador debido a que es una especie rara y sus frutos son pequeños el país que más importa es Colombia por su sabor característico Ecuador solo importa el 10% de este producto, los campesinos aprovechan este producto para realizar harina y posterior a esto colada por su algo porcentaje de nutriente siendo un sustituto a la leche materna [19].
Ecuador es uno de los principales exportadores de plátano y solo el 10 % es de plátano manzano la mayoría de ser producción se queda a nivel local porque es cultivado en otros países en mayor escala Asia y áfrica [20]. La producción tradicional de este plátano está asentada en zona de Cucay provincia de Guayas, Azuay, El Oro, Bolívar, Cotopaxi y Chimborazo encargadas de comercializar el producto a nivel nacional e internacional, pero en menor cantidad banano [21].
Procedimiento para la obtención del bioadsorbente de cáscara de naranja y plátano manzano en polvo.
A continuación, describimos los siguientes pasos de la preparación de la materia prima:
Ø Recolección de la materia prima: Se recogieron los residuos de las cáscaras de naranja (Citrus Sinensis L.) del establecimiento de venta de jugos de la Universidad de Guayaquil y los residuos del plátano manzano (Musa Sapientum) de una bananera ubicada en los Ríos.
Ø Limpieza: Se sometió a un lavado las cáscaras con abundantes aguas destilada para eliminar las impurezas, y compuestos como taninos azucares reductores.
Ø Troceado: Luego de la limpieza se cortó las cascaras en trozos pequeños con el fin de facilitar el proceso de secado y reducción de tamaño.
Ø Secado: Se realizó a una temperatura de 60°C en la estufa por 48 horas hasta obtener una masa constante.
Ø Molienda: Se molieron con la finalidad de reducir y pulverizar el tamaño de partículas.
Ø Tamizado: Una vez pulverizado se procedió a tamizar por tamaños utilizando el tamiz de Tiler que consta de una serie de tamices la cual solo se va a recoger los tamaños de partículas malla #9 que equivale a 0.3150mm.
Ø Almacenamiento: Se guardó en fundas esterilizadas separados según el tamaño de partículas con el fin de que no adquieran humedad y evitando una contaminación hasta la posterior prueba.
2.1. Caracterización fisicoquímica de los bioadsorbentes
Ø Determinación del pH de los bioadsorbentes.
Ø Se procedió a realizar una disolución de 10g muestra en 90 ml de agua destilada con agitación constante, a la solución resultante se lo midió el pH.
Ø Se obtuvo un pH para la cáscara de naranja en polvo de 4,27 y para el plátano manzano en polvo 6,05.
Ø Determinación del porcentaje de humedad de las cáscaras de plátano manzano y cascara de naranja deshidratada.
Ø Se pesó aproximadamente 3073,756 g de cáscara de naranja y de plátano manzano 3860,854g se introdujo a una estufa a 60°C durante 48 horas, una vez transcurrido ese tiempo se pasó las muestras a un desecador hasta que se enfrían a una temperatura ambiente para lo posterior pesar y obtener el porcentaje de humedad.
Cálculo del porcentaje de humedad
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(1) |
Cálculo del porcentaje de humedad de las cáscaras de naranja deshidratada
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(2) |
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(3) |
Cálculo del porcentaje de humedad de las cáscaras de plátano manzano deshidratado
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(4) |
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(5) |
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(6) |
2.2. Preparación de la solución con los bioadsorbentes
El bioadsorbente obtenido se lleva a pesar en una balanza analítica para desarrollar una solución de 5000 ppm, 8000 ppm, y 10000 ppm por separado de cada bioadsorbente para realizar la experimentación necesaria en el equipo floculador y encontrar la dosis óptima en que se debe tratar el agua cruda.
En el diseño experimental se detallan las condiciones de proceso para definir el resultado efectivo para la captación de iones de metales pesados (plomo y cobre), utilizando el polvo de la cáscara de naranja y plátano manzano con un solo tamaño de partícula correspondiendo a 0.315mm.
Se realizarán un total de 27 experimentos, en los primeros 6 experimento se utilizarán porcentajes en proporciones iguales de 5%, 10%, y 15%, de cada bioadsorbente y se los llevara al floculador donde estarán las muestras a tratar.
Siguiendo de 18 experimentos más los cuales se realizarán a partir de la elaboración de una solución patrón por separado de cada bioadsorbente de 5000 ppm ,8000 ppm, 10000 ppm de las cuales se tomarán dosificaciones de 10 ppm, 20 ppm y 30 ppm y se colocarán en vaso de precipitación con muestra a tratar.
Por último, se realizarán 3 experimentos en la cual se utilizará una mezcla del bioadsorbente en una relación 1:1 del polvo se preparó una solución de 8000 ppm de las cuales se tomará dosificaciones de 10 ppm, 20 ppm y 30 ppm y se colocarán en vaso de precipitación con muestra a tratar, se seleccionarán los mejores resultados de adsorción.
A continuación, se detallará el diseño experimental:
Tabla 4. Diseño experimental de la bioadsorción de cobre y plomo utilizando el polvo de cáscaras de plátano manzano y naranja.
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Polvo de cáscara de naranja (%) |
Volumen de agua cruda (ml) |
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Muestra 1= 5 |
500 |
|
|
Muestra 2= 10 |
500 |
|
|
Muestra 3= 15 |
500 |
|
|
Polvo de cáscara de plátano manzano (%) |
Volumen de agua cruda (ml) |
|
|
Muestra 1= 5 |
500 |
|
|
Muestra 2= 10 |
500 |
|
|
Muestra 3= 15 |
500 |
Fuente: [22].
Se pesó en una balanza analítica 5%, 10%, y 15%, del cada bioadsorbente con un tamaño de partícula de 0,3150 mm obtenido del polvo de cáscara de naranja y plátano manzano, y se agrega en cada uno de los vasos de precipitación que contienen un volumen de 500ml cada uno del agua a tratar, posteriormente se realizó la experimentación en el equipo floculador con agitación durante 12 horas a 100 rpm.
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Solución patrón ( 5000 ppm) Polvo de cáscara de naranja |
Volumen de agua cruda (ml) |
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|
500 |
||
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Muestra 2= 20 ppm |
500 |
|
|
Muestra 3= 30 ppm |
500 |
|
|
Solución patrón ( 5000 ppm) Polvo de cáscara de plátano manzano |
Volumen de agua cruda (ml) |
|
|
Muestra 1= 10 ppm |
500 |
|
|
Muestra 2= 20 ppm |
500 |
|
|
Muestra 3= 30 ppm |
500 |
Fuente: [22].
Se prepara dos soluciones patrón de 5000 ppm una del bioadsorbente del polvo de cáscara de naranja y otra del bioadsorbente del polvo de cáscara de plátano manzano, con un tamaño de partícula de 0,3150 mm, se dosifica alícuotas de 10 ppm, 20 ppm, y 30 ppm en cada uno de los vasos de precipitación que contienen 500ml del agua a tratar, posteriormente se realizó la experimentación en el equipo floculador con agitación durante 12 horas a 100 rpm.
|
Solución patrón (8000 ppm) Polvo de cáscara de naranja |
Volumen de agua cruda (ml) |
|
|
Muestra 1= 10ppm |
500 |
|
|
Muestra 2= 20ppm |
500 |
|
|
Muestra 3= 30ppm |
500 |
|
|
Solución patrón ( 8000 ppm) Polvo de cáscara de plátano manzano |
Volumen de agua cruda (ml) |
|
|
Muestra 1= 10ppm |
500 |
|
|
Muestra 2= 20ppm |
500 |
|
|
Muestra 3= 30ppm |
500 |
Fuente: [22].
Se prepara dos soluciones patrón de 8000 ppm una del bioadsorbente del polvo de cáscara de naranja y otra del bioadsorbente del polvo de cáscara de plátano manzano con un tamaño de partícula de 0,3150 mm, se dosifica alícuotas de 10 ppm, 20 ppm, y 30 ppm en cada uno de los vasos de precipitación que contienen 500 ml del agua a tratar, posteriormente se realizó la experimentación en el equipo floculador con agitación durante 12 horas a 100 rpm.
|
Solución patrón (10000 ppm) Polvo de cáscara de naranja |
Volumen de agua cruda (ml) |
|
|
Muestra 1= 10ppm |
500 |
|
|
Muestra 2= 20ppm |
500 |
|
|
Muestra 3= 30ppm |
500 |
|
|
Solución patrón ( 10000 ppm) Polvo de cáscara de plátano manzano |
Volumen de agua cruda (ml) |
|
|
Muestra 1= 10ppm |
500 |
|
|
Muestra 2= 20ppm |
500 |
|
|
Muestra 3= 30ppm |
500 |
Fuente: [22].
Se prepara dos soluciones patrón de 10000 ppm una del bioadsorbente del polvo de cáscara de naranja y otra del bioadsorbente del polvo de cáscara de plátano manzano con un tamaño de partícula de 0,3150mm, se dosifica alícuotas de 10ppm, 20ppm, y 30ppm en cada uno de los vasos de precipitación que contienen 500ml del agua a tratar, posteriormente se realizó la experimentación en el equipo floculador con agitación durante 12 horas a 100 rpm.
Tabla 8. Caracterización de la cáscara de naranja (Citrus Sinensis L)
|
Parámetros |
Cáscara de naranja |
|
pH |
4,27 |
|
Humedad (%)de la cáscara de naranja |
74,03 |
|
Humedad (%) del polvo de cáscara de naranja |
1,88 |
|
Cenizas totales del bioadsorbente |
10,38 |
Tabla 9. Caracterización de la cáscara de plátano manzano
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Parámetros |
Cáscara de plátano manzano |
|
pH |
6,05 |
|
Humedad (%)de la cáscara de plátano manzano |
86,58 |
|
Humedad (%) del polvo de cáscara de plátano manzano |
2,32 |
|
Cenizas totales del bioadsorbente |
15,79 |
Fuente: [22].
En las tablas 8, y 9 se presentan los resultados obtenidos de la cáscara de naranja y plátano manzano:
Ø pH: Los valores de pH obtenidos se ubican dentro del rango para los dos bioadsorbentes del plátano manzano 6,05 y la naranja 4,27, los cuales son similares a los obtenidos en la investigación de [23], los mismos obtuvieron valores de pH en rangos comprendidos de 5,4 a 6,9 para el bioadsorbente de plátano manzano y para el bioadsorbente de naranja es de 4 a 5.
Ø Humedad: El contenido de humedad de la cáscara de naranja fue de 74,03% y el plátano manzano 86,58 % , mientras que para los bioadsorbentes en polvo de naranja y plátano manzano 1,88 % y 2,32 % respectivamente, son similares a los reportado por [24].
Ø Porcentaje de cenizas totales: Los valores obtenidos de porcentaje de cenizas totales para los bioadsorbentes de naranja 10,38 g y para plátano manzano 15,79 g son similares a los reportado por [24].
3.1. Bioadsorción de cobre con el polvo de la cáscara de naranja y plátano manzano
Fig. 1. Bioadsorción de cobre con respecto a la concentración g/ml
Fuente: [22].
En la figura 1 se observa la evaluación de la remoción del cobre a diferentes gramajes. Los mejores resultados obtenidos fueron con la dosificación de 5g/ml en ambos casos, sin embargo, con el polvo de cáscara de plátano manzano se obtuvo el mayor porcentaje de remoción del 73,05 % con una capacidad de adsorción de 0,112 mg/g, es decir se obtuvo un 6% mayor de remoción.
3.2. Bioadsorción de cobre con el polvo de la cáscara de naranja y plátano manzano.
Fig. 2. Bioadsorción de cobre con respecto a la concentración ppm
Fuente: [22].
En la figura 2 se observa la evaluación de la remoción del cobre con una solución de 5000 ppm, tomando diferentes alícuotas. Los mejores resultados obtenidos fueron con una alícuota de 30 ppm en ambos casos, sin embargo, con el polvo de cáscara de plátano manzano se obtuvo el mayor porcentaje de remoción del 67,40% con una capacidad de adsorción de 0,103 mg/g.
3.3. Bioadsorción de cobre con el polvo de cáscara de naranja y plátano manzano
Fig. 3. Bioadsorción de cobre con respecto a la concentración ppm
Fuente: [22].
En la figura 3 se observa la evaluación de la remoción del cobre con una solución de 10000ppm con distintas dosificaciones, realizado en el floculador durante 12 horas de agitación a 100 rpm con un tamaño de partícula 0,315mm. Los mejores resultados obtenidos fueron con una alícuota de 30ppm en ambos casos, sin embargo, con el polvo de cáscara de plátano manzano se obtuvo el mayor porcentaje de remoción del 60,19% con una capacidad de adsorción de 0,046 mg/g, es decir 5,32% de mayor remoción.
3.4. Bioadsorción de cobre con el polvo de cáscara de naranja
Fig. 4. Bioadsorción de cobre con respecto a la concentración ppm
Fuente: [22].
En la figura la evaluación de remoción de cobre utilizando 3 diferentes soluciones patrón de 5000 ppm, 8000 ppm y 10000 ppm con la alícuota de 30 ppm de cada una de ellas con el bioadsorbente cáscara de naranja, se determinó que con la solución de 8000 ppm ofrece mayor remoción alcanzando un porcentaje de remoción 78,11%.
3.4. Bioadsorción de cobre con el polvo de cáscara plátano manzano
Fig. 5. Bioadsorción de cobre con respecto a la concentración ppm
Fuente: [22].
En la figura 5 en la evaluación de remoción de cobre utilizando 3 diferentes soluciones patrón de 5000 ppm, 8000 ppm y 10000 ppm con la alícuota de 30 ppm de cada una de ellas con el bioadsorbente cáscara de plátano manzano, se determinó que con la solución de 8000 mg/l ofrece mayor remoción alcanzando un porcentaje de remoción 85,71%.
3.5. Bioadsorción de cobre con la mezcla de polvo de cáscara de naranja y plátano manzano
Fig. 6. Bioadsorción de cobre con respecto a la concentración ppm
Fuente: [22].
En la figura, se observa los resultados obtenidos a partir de la solución patrón de 8000 ppm, siendo ésta la concentración óptima que presentó mayor porcentaje de remoción trabajando con los bioadsorbentes por separado. Razón por la cual a partir de dicha concentración se prepararon soluciones de igual proporción con ambos bioadsorbente, obteniéndose la mayor remoción con 30ppm tomando una alícuota de 15ppm de cada bioadsorbente, alcanzando un porcentaje de remoción del 72,27 %.
3.6. Bioadsorción de plomo con el polvo de cáscara de naranja y plátano manzano
Fig. 7. Bioadsorción de plomo con respecto a la concentración ppm
Fuente: [22].
En la figura 7 se observa la evaluación de la remoción del plomo con una solución de 8000ppm, realizado en el floculador durante 12 horas de agitación a 100 rpm con un tamaño de partícula 0,315mm. Los mejores resultados obtenidos fueron con una alícuota de 30ppm en ambos casos, sin embargo, con el polvo de cáscara de plátano manzano se obtuvo el mayor porcentaje de remoción del 93,47% con una capacidad de adsorción de 0,1311 mg/g.
4. Conclusiones
La caracterización fisicoquímica de las muestras tomadas en el Río Puyango fue analizada y se determinó principalmente la presencia de metales pesados con concentraciones fuera del límite máximos permisibles en base al Acuerdo del Anexo N°097 A Norma de calidad ambiental de recurso agua, siendo 2,2444 mg/L de Plomo y 1,54 mg/L de Cobre. Además de 58,4 NTU de Turbidez, pH de 5,13.
En la obtención de polvo de cáscara de naranja el rendimiento alcanzado fue del 26% de 3,1kg de cáscara de naranja con un tamaño de partícula de 0,315mm y un porcentaje de humedad de 1,88%. Mientras que con 3,8 kg de cáscara de plátano manzano se obtuvo el 13,41% de rendimiento, obteniendo un polvo de 0,315mm con una humedad del 2,32 %.
De acuerdo con los resultados obtenidos, el bioadsorbente de cáscara de plátano manzano ofrece la mayor capacidad de absorción de ambos metales pesados, siendo 0,082 mg/g para el Cobre y 0.1311 mg/g Plomo, alcanzado una remoción del 93,47% de Plomo, y 85,71% Cobre respectivamente. Sin embargo, con el bioadsorbente de cáscara de naranja se determinó una capacidad de adsorción de 0,075mg/g para el Cobre y 0.1284 mg/g Plomo, alcanzado una remoción del 91,60% de Plomo, y 78,11% de Cobre respectivamente.
Mediante la experimentación realizada, se determinó que los mejores resultados respecto a la capacidad de adsorción y remoción de los metales pesados objeto de estudio, el cobre y plomo, fue en base al bioadsorbente de polvo de cáscara de plátano manzano. Es así que el agua resultada de la utilización del bioadsorbente antes mencionado presentó disminución de la concentración de Plomo en 2,098 mg/L y para el Cobre en 1,32 mg/L. Cabe recalcar que dichos valores se encuentran por debajo del límite máximo permisible para descargas a un cuerpo hídrico receptor de agua dulce, de acuerdo con el Anexo 097-A Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce.
Continuar con la presente investigación realizando variaciones de concentración, con un tamaño de partícula inferior a 0,315mm, que permiten replicar el presente trabajo a nivel industrial.
Al realizar el secado de la cáscara de naranja y plátano manzano se recomienda colocarla a la estufa a una temperatura máxima de 60°C para evitar alteración o cambio en sus grupos funcionales los cuales son causantes de la adsorción.
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