Resumen de Síntesis de materiales adsorbentes obtenidos a partir de desechos para la eliminación de surfactantes vertidos en aguas residuales
- español
La eliminación de contaminantes emergentes como los tensioactivos en fuentes acuosas es uno de los principales desafíos que enfrenta el tratamiento de aguas residuales. Los tensioactivos son contaminantes difíciles de tratar debido a su gran variedad y uso. Existe una amplia variedad de tensioactivos dependiendo de su aplicación. Estos han generado un impacto negativo en el medio ambiente debido al inadecuado tratamiento de sus residuos, donde la mayoría de estos se depositan en fuentes de agua, como ríos y mares afectando a la vida silvestre y al ecosistema debido a su marcada actividad biológica, afectan al ecosistema. Los tensioactivos son moléculas anfifílicas que tienen una parte hidrofílica (cabeza) y una parte hidrofóbica (cola) y son compuestos que modifican la tensión superficial en la interfase. Cuando su concentración es menor que la concentración micelar crítica (CMC) están en solución en forma de monómeros, mientras que cuando su concentración es superior a la CMC forman micelas. Por este motivo, se utilizan como detergentes, emulsionantes, desinfectantes y humectantes. Aunque existe una amplia gama de tecnologías para la remoción, destrucción, transformación o aprovechamiento de residuos líquidos, los sistemas de tratamiento convencionales empleados actualmente son inadecuados para remover completamente los surfactantes del agua, por lo que se requieren tratamientos más efectivos con el fin de reducir el impacto ambiental de los efluentes y cumplir con unas normativas legislativas que son cada vez más estrictas. Uno de estos procesos alternativos es la adsorción en carbones activados, debido a sus bajos costos y especificidad. El carbón activado es un adsorbente que se puede obtener a partir de materiales de desecho, como desechos de llantas o desechos lignocelulósicos, que tiene la capacidad de adsorber diversas sustancias, junto con una gran facilidad y rapidez de eliminación del medio tratado y la capacidad de ser regenerado para su reutilización, lo que permite un tratamiento eficiente y económico en diversas aplicaciones. Por tal razón este proyecto de investigación se centra en el desarrollo de materiales porosos que permitan retirar de manera eficiente surfactantes presentes en solución acuosa. Para ello se prepararon carbones activados desde dos residuos diferentes como son: desechos de llantas y cáscara de coco. Se realizo el tratamiento de la materia prima, empleando dos tamaños de partícula 0,3mm y 5,0mm y se procedió a la preparación de los carbones activados empleando activación física con dióxido de carbono y activación química con hidróxido de potasio y ácido fosfórico al 10, 20, 30 y 40 %p.p-1, a una velocidad de calentamiento de 2°C.min-1, con un flujo de 100mL.min-1 y empleando dos temperaturas finales de carbonización 700 y 900°C. Se obtuvo un total de 65 sólidos de carbón, a los cuales se realizó caracterización estructural, textural y química. En base a esa caracterización y realizando un diseño experimental por Minitab se eligieron 32 muestras con las cuales se realizaron estudios de adsorción y estudios cinéticos con tres diferentes surfactantes: aniónico, catiónico y no-iónico.
- English
Decontamination of emerging pollutants such as surfactants in aqueous sources is one of the main challenges facing wastewater treatment. Surfactants are difficult contaminants to deal with due to their wide variety and uses. There is a wide variety of surfactants depending on their application. These molecules have a negative impact on the environment due to the inadequate treatment of their waste, where most of these are deposited in water sources, such as rivers and seas affecting wildlife and the ecosystem, due to their marked biological activity.
Surfactants are amphiphilic molecules that have a hydrophilic part (head) and a hydrophobic part (tail) and are compounds that modify the surface tension at the interface. When their concentration is less than the critical micellar concentration (CMC) they are in solution in the form of monomers, while when their concentration is greater than the CMC they form micelles. For this reason, they are used as detergents, emulsifiers, disinfectants, and humectants.
Although there is a wide range of technologies for the removal, destruction, transformation, or use of liquid waste, conventional treatment systems are currently inadequate to completely remove surfactants from wastewater. More effective treatments are required to reduce the environmental impact of the effluents and comply with the legislative regulations that are increasingly strict.
One of these alternative processes is adsorption on activated carbons, due to its low costs and specificity. Activated carbon is an adsorbent that can be obtained from waste materials, such as tire waste or lignocellulosic waste, which can adsorb various substances, together with great ease and speed of removal from the treated medium and the ability to be regenerated for reuse, allowing efficient and economical treatment in various applications.
For this reason, this research project focuses on the development of porous materials that efficiently remove surfactants present in an aqueous solution. For this, activated carbons were prepared from two different residues: waste tire and coconut shell. The treatment of the raw material was carried out, using two-particle sizes 0.3mm and 5.0mm and the activated carbons were prepared using physics activation with carbon dioxide and chemical activation with potassium hydroxide and phosphoric acid at 10, 20, 30, and 40% wt.%, at a heating rate of 2 °C. Min-1, with a total flow of 100mL.min-1 and using two final carbonization temperatures 700 and 900 °C. A total of 65 solids carbons were obtained, which were characterized from a structural, textural, and chemical perspective. Taking into account these characterization results and carrying out an experimental design by Minitab, 32 samples were chosen which were further evaluated in adsorption and kinetic studies with three different surfactants: anionic, cationic, and non-ionic.
