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UNIVERSIDAD MAYOR, REAL Y PONTIFICIA DE
SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA
FACULTAD DE TECNOLOGÍA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
“REMOCIÓN DE METALES PESADOS CADMIO Y ZINC MEDIANTE
BIOADSORCIÓN CON BIOMASA RESIDUAL ”
AUTOR: ING. CARLA KAREN MAMANI GONZALES
Sucre - Bolivia
2018
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INTRODUCCIÓN
• El río de La Ribera es una de las vertientes que aporta mayor cantidad de
metales pesados a la cuenca del río Pilcomayo.
• En Bolivia el Reglamento de Contaminación Hídrica de la Ley 1333 establece
un rango permisible en cuerpos receptores de 0,2 y 0,005 mg/L de zinc y
cadmio respectivamente.
• La bioadsorción surge como una alternativa tecnológica para el tratamiento de
este tipo de aguas contaminadas.
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BIOADSORCIÓN
El proceso de bioadsorción (Figura 1), implica una fase sólida-biomasa
(sorbente o adsorbente) y una fase líquida (solvente) que contiene las especies
disueltas (adsorbatos) que van a ser retenidas por el sólido. Para que este
proceso se lleve a cabo debe existir afinidad del adsorbente por los adsorbatos,
para que estos últimos sean transportados hacia el sólido donde van a ser
retenidos por diferentes mecanismos.
Figura 1. Bioadsorción de metales pesados
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La adición de una base fuerte al polímero conduce a la activación de los
grupos carboxilo e hidroxilo. La descripción de los mecanismos en presencia
de una base fuerte se muestra en la Ecuación.
Mecanismo de Adsorción
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Los metales pesados presentes en la cuenca del río de La
Ribera, exceden los límites admisibles del Reglamento de
Contaminación Hídrica de la Ley 1333 tanto en zinc y cadmio.
Entonces,
¿Es posible remover la concentración de metales pesados zinc
y cadmio mediante biomasa residual del río de La Ribera?
Planteamiento del problema
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Objetivo General
Remover metales pesados cadmio y zinc del río de La Ribera mediante
bioadsorción con biomasa residual.
Hipótesis
La utilización de biomasa residual (cáscara de naranja y plátano), permite la
remoción de metales pesados cadmio y zinc en aguas contaminadas.
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Concentración inicial de zinc del río de La Ribera
Tratamiento Absorbancia CL(ppm) RSD (%) DF CZn,0(ppm)
PRR1 0,13002 1,6230 0,3588 100 162,30
153,7133PRR2 0,11722 1,4692 0,8007 100 146,92
PRR3 0,12138 1,5192 1,0787 100 151,92
Tratamiento Absorbancia CL(ppm) RSD (%) DF CCd,0(ppm)
PRR1 0,0212 0,3209 4,5470 1 0,3209
0,3526PRR2 0,0251 0,3856 1,9390 1 0,3856
PRR3 0,0230 0,3512 1,5220 1 0,3512
MATERIALES Y MÉTODOS
Concentración inicial de cadmio del río de La Ribera
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Material de Origen Biológico
Cáscara de naranja (citrus sinensis) Cáscara de plátano (musa cavendishii)
MATERIALES Y MÉTODOS
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Figura 1. Representación General delProceso
MATERIALES Y MÉTODOS
Los factores controlables, son variables que permiten
alcanzar los objetivos propuestos, mientras que los
factores incontrolables o variables fijas limitadas por
aspectos técnicos, económicos y tiempo, pueden ser
controlables para los fines de una prueba.
INICIO
Identificación y
exposición del problema
Elección de los factores,
niveles y rangos
Selección de la variable
de respuesta
Elección del diseño
experimental
Realización del
experimento
Análisis estadísticos de
los datos
Conclusiones y
Recomendaciones
FIN
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INICIO
Efluente rio de La
Ribera
Preparación de
la Biomasa
Bioadsorción por
biomasa tratada
Tratamiento
Filtración
Biomasa cargada
Recuperación no
destructiva
Descarga con baja
concentración en metales
pesados
Recuperación
destructiva
Calcinación Metal Biomasa
regenerada
FINFigura 2. Diagrama de bloques
del Proceso
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Parte ExperimentalPreparación
de la biomasa
Recolección de las cáscaras de
naranja y plátano
Limpieza
Secado
Molienda
Tamizado
Envasado
MATERIALES Y MÉTODOS
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Desmetoxilación de la biomasa
Reticulación de la biomasa
Proceso de Bioadsorción
Disposición final
Desmetoxilación Reticulación Bioadsorción
Muestra filtrada y tratada Cuantificación de Zn y
Cd finales
MATERIALES Y MÉTODOS
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Preparación de distribución de factores para el diseño experimental
PROCESO Factor A (Tipo de
bioadsorbente)
Factor B (pH) Factor C (Tamaño de
partícula µm)
P1 plátano 6.5 600-500
P2 plátano 6.5 300-355
P3 plátano 4.0 600-500
P4 plátano 4.0 300-355
P5 naranja 6.5 600-500
P6 naranja 6.5 300-355
P7 naranja 4.0 600-500
P8 naranja 4.0 300-355
MATERIALES Y MÉTODOS
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Coeficiente de variación C.V. = 4,0268%
Resultados de la prueba de Duncan para el proceso de remoción de zinc
mediante biomasa residual
Prueba de Duncan para el Zn
procesos 0,00 D1 D5 D2 D6 D7 D3 D8 D4
medias 0,00 92,76 90,55 90,46 87,86 72,43 71,75 70,79 67,81
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
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Coeficiente de variación C.V. = 25,032%
Resultados de la prueba de Duncan para el proceso de Remoción de
cadmio mediante biomasa residual
Prueba de Duncan para Cd
procesos 0,00 D1 D2 D5 D6 D8 D3 D7 D4
medias 0,00 56,74 52,63 47,1 44,852 43,18 41,19 38,99 29,72
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
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ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En el siguiente gráfico, se observa como el contenido de cadmio reduce en cada etapa,
logrando desde: 0,3526 ppm (concentración inicial); 0,1525 ppm (primera etapa); 0,0403
ppm (segunda etapa); 0,0098 ppm (tercera etapa). Obteniendo un valor cercano al límite
máximo admisible del Reglamento de Contaminación Hídrica de la Ley 1333.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Cd
(p
pm
)
etapas
Etapas de Remoción Cadmio
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El comportamiento de remoción para el zinc durante las tres etapas aplicadas, fueron de la
siguiente manera: 153,7133 ppm (concentración inicial); 11,1263 ppm (primera etapa);
0,5745 ppm (segunda etapa) y 0,2295 ppm (tercera etapa), como se muestra en el
siguiente gráfico.
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Zin
c (
pp
m)
etapas
Etapas de Remoción Zinc
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
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Conclusiones
•En el presente trabajo de investigación, se logró remover la
concentración de metales pesados cadmio y zinc del río de La
Ribera mediante la bioadsorción empleando como biomasa
residual cáscaras de naranja y plátano. De una concentración
inicial 153,7133 a 11,1267 ppm de zinc, logrando así un 92,76% de
eficiencia de remoción. Mientras para cadmio la concentración
final fue de 0,1525 ppm, partiendo desde una concentracióninicial de 0,3527ppm, logrando 54,74% de eficiencia de remoción.
De esta manera se puede mitigar el impacto ambiental
producido en el río de La Ribera y por ende en la Cuenca del río
Pilcomayo.
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GRACIAS POR SU
ATENCIÓN…!!!