Recuperación de tintes de cabello mediante adsorbentes provenientes de desechos biológicos para el tratamiento de aguas residuales

Investigadores

SUN KOU, Maria del Rosario

Unidad

Departamento de Ingeniería

Fuentes de financiamiento

CONCYTEC (Fondo Nacional de Desarrollo Científico, Tecnológico y de Innovación tecnológica - FONDECYT)/L'Oreal

Año

2013

El presente proyecto es una contribución al desarrollo de procesos para el tratamiento de contaminares orgánicos como los tintes de cabello , que son de lenta degradación. Se seleccionaron tres colorantes básicos como material de estudio, en base a su frecuente uso en formulaciones de tintes y por constituir colores primarios. Para la adsorcion de estos tres colorantes para los tintes de cabello se propone el uso de tres diferentes biomateriales; residuos de té verde en su estado nativo y dos biocomposites que se obtendrán después de modificar su composición estructural , con lo que se espera maximizar su capacidad de adsorcion.
A través de esta investigación se espera brindar a la comunidad científica la opción de escoger entre: dos bio-composites de (i) material magnético encapsulado en perlas de alginato y (ii) carbón activado preparado a partir de semillas de aguaje encapsulado en perlas de quitosano o un material nativo ( residuos de te verde sin modificación ) , que permitan la adsorcion de colorantes presentes en aguas residuales. Se optimizaran en cada caso las condiciones físicas químicas que maximicen la adsorcion de tintes de cabello en forma selectiva y eficiente a bajos costos , en comparación con las técnicas actuales disponibles ( precipitación , filtración , foto degradación, osmosis reversa ).
El resultado inmediato del uso de estos asdsorbentes ecológicos se manisfestaria en la descarga de aguas mas limpias que cumplan con los requerimientos nacionales e internacionales ( limites máximos permisibles de los parametros de calidad organoleptica para agua de consumo humano) , para el bienestar de la población y de la naturaleza , ya que la presencia de compuestos coloreados en el medio ambiente ha sido clasificado como de alta prioridad.
Además, para las empresas que comercializan o utilizan tintes en general , esta investigación no constituye solo una ayuda a cumplir con las normas , sino también podría utilizarse como técnica de separación de tintes dentro de una mezcla con otros compuestos orgánicos e inorgánicos . Finalmente , su aplicación se extiende a la posible recuperación de los tintes presentes en las aguas residuales para su reuso en otros procesos industriales.

Objetivos

1. Determinar las condiciones experimentales que maximicen la adsorcion de tintes de cabello mediante residuos de te verde , carbón activado preparado a partir de semillas de aguaje y encapsulado en quitosano, y perlas magneticas de alginato.

2. Obtener las curvas cinéticas e isotermas que permiten determinar el posible mecanismo de adsorcion y la máxima capacidad de retención de estos biomateriales.

Resultados

De acuerdo a los resultados de esta investigación, se concluye que el mejor adsorbente son los residuos de hojas de té verde, por su elevada capacidad de adsorción hacia los tres colorantes: RA18, AM57 y AZB99; por la sencillez en la obtención y preparación del material, por las condiciones empleadas para la adsorción que fueron más amigables con el medio ambiente, y por la capacidad mostrada para la desorción lo cual favorecería la posterior reutilización de los colorantes.

El carbón activado tuvo también una alta capacidad de adsorción hacia los tres colorantes, sin embargo, su mayor costo de preparación y su baja capacidad de desorción de los colorantes, limitan su aplicabilidad en base a la posterior reutilización del material.

El material compuesto por perlas de quitosano con carbón activado (PQCA) presentó un ligero incremento en su capacidad de adsorción con el colorante RA18.

En relación al material compuesto PAMGH, se concluye que la adición de material magnético en las perlas de alginato le proporcionan propiedades magnéticas, sin afectar su capacidad de adsorción con el colorante AZB 99.

El colorante azul (AZB99) fue la sustancia que preferentemente se adsorbió en la mayoría de los adsorbentes estudiados, comparado con los colorantes RA18 y AM57.

Se encontró que el pH de la solución fue el parámetro que presentó un mayor efecto sobre la capacidad de adsorción de los materiales estudiados. La afinidad de los colorantes por los diferentes adsorbentes, dependen del pH de la solución y de la propia estructura de los materiales adsorbentes.

La capacidad de adsorción disminuye con la presencia de electrolitos en la solución (efecto de la fuerza iónica)

De acuerdo a los resultados de las isotermas de adsorción y a su correlación con diferentes modelos de isotermas, se puede elucidar que el mecanismo de adsorción se produce mayoritariamente en centros activos homogéneos y equivalentes en energía, siguiendo el modelo de Langmuir en la mayoría de los casos.

Del estudio cinético se determinó en la mayoría de los adsorbentes que el proceso de adsorción se ajusta mejor al modelo de pseudo segundo orden, lo que permite elucidar que la adsorción de los colorantes preferentemente con AZB99, es el resultado de dos tipos de interacciones, física y química, con predominio de la primera. 10. Los adsorbentes presentaron una buena capacidad de desorción, con excepción del carbón activado. En la mayoría de los casos la desorción se favoreció en presencia del cloruro de sodio.

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