evaluación de los ensayos de tratamientos con zeolita en agua con cromo vi

EVALUACIÓN DE LOS ENSAYOS DE TRATAMIENTOS CON ZEOLITA EN AGUA CON CROMO VI UTILIZANDO EL PH COMO PARÁMETRO

OBJETIVO GENERAL

Determinar si el pH es un parámetro que influye en la variación de la efectividad de los tratamientos con zeolita en Agua con Cromo VI.

OBJETIVO ESPECÍFICO

Elaborar un muestreo de los ensayos obtenidos en el estudio de la purificación del agua con Cromo VI utilizando zeolita.

Comparar los Ensayos realizados en Agua con Cromo VI utilizando el pH 8, pH 4, pH 2 como parámetro variable aplicando el método estadístico ANOVA.

Comparar la Eficiencia de los ensayos con la T de student, utilizando el pH como parámetro variable.

Comparar la Variación de los ensayos con el método comparativo Distribución F, utilizando el pH como parámetro variable.

RESUMEN

El presente análisis estadístico evalúa la efectividad en actividad depurante de la zeolita en el tratamiento de Aguas con alto contenido de metales pesados; específicamente en el Cromo Hexavalente, haciendo hincapié en el cómo afecta al rendimiento del tratamiento la variación del potencial de hidrógeno en las aguas tratadas. Esté análisis se dará en base a tres métodos estadísticos: ANOVA, Distribución F y la T de student; en el primer método se tomará como referencia cuatro variaciones de pH (8, 4, 2), y en el segundo y tercer método se compararán los ensayos con pH=2, pH=4 y pH=8 en diferentes combinaciones.

PALABRAS CLAVES: Zeolita, Cromo Hexavalente, ANOVA, T de Student, Distribución F, pH (potencial de hidrógeno).

RESULTADOS PRELIMINARES (INTRODUCCIÓN):

Con los tratamientos aplicados se logro conseguir un porcentaje de remoción cada variable de respuesta, así se pudo determinar que la mayor eficiencia de remoción se da en condiciones de menor granulometría y al caudal más bajo de paso sobre el medio filtrante, y un tiempo considerable de contacto del agua contaminada del medio filtrante alcanzando una eficiencia del 85,15%

Con los ensayos en el prototipo de laboratorio se logro obtener las siguientes respuestas; que el mejor medio de tratamiento es en una granulometría de 1mm por la mayor superficie de contacto a diferencia de las granulometrías 2mm y 3mm, el caudal óptimo para trabajar fuer de 72ml/seg. Es decir que a menor caudal existe

más tiempo de contacto de agua contaminada con el medio filtrante para el intercambio catiónico, el tiempo es otro factor importante puesto que a mayor tiempo de contacto mayor remoción del contaminante.

Luego del análisis estadístico el diagrama de pareto y de efectos presenta que los factores más importantes para lograr la eficiencia de remoción son a menor caudal, mayor tiempo de contacto y menor granulometría.

La utilización de zeolitas naturales, fundamentalmente la clinoptilolita, se ha confirmado como una práctica importante en el control ambiental de residuales industriales, fundamentalmente en la eliminación de metales pesados tóxicos en nuestro caso del metal Cromo VI

MATERIALES Y METODOS:

Se utilizó los datos obtenidos en los ensayos con pH 8, pH 4, pH 2, de la tesis de “eliminación de metales tóxicos de aguas residuales industriales utilizando zeolita natural”

Vamos a utilizar el método de T de student y la Distribución F para los tratamientos establecidos comparándolos en combinaciones de dos y el método estadístico ANOVA para los ensayos haciendo un análisis general entre los pH 8, pH 4, pH 2.

En base a la investigación realizada nosotros descartamos los ensayos con los filtros mayores a 1mm pues según los resultados el filtro con mayor eficacia fue el de 1mm.

CALCULOS:

UTILIZACION DEL ANOVA PARA EVALUAR SI EXISTE DIFERENCIA ENTRE AL EFICIENCIA DEL FITRO DE 1mm CON LOS pH 2, 4, 8

ANOVA pH4 X2 ph2 X2 ph8 X21 77,96 6077,7616 49,88 2488,0144 66,63 4439,55692 72,84 5305,6656 42,88 1838,6944 63,32 4009,42243 66,54 4427,5716 28,02 785,1204 57,29 3282,14414 60,51 3661,4601 11,22 125,8884 52,22 2726,92845 52,6 2766,76 -0,18 0,0324 46,56 2167,8336

Total 330,45 22239,2189 131,82 5237,75 286,02 16625,8854

Tc2109197,202

5 17376,5124 81807,4404

Tc2/nc 21839,4405 3475,3024816361,4880

8

H0: U1=U2=U3

H1: U1≠U2≠U3

1) SSTotal = ∑X 2−(∑ X)2/n

44102,8543 - 559937,9241

Sstotal = 6773,65936

2) SST= ∑ (Tc2/nc)-(∑ X)2/n

41676,23106 - 37329,19494

SST= 4347,03612

3) SSE= Sstotal-SST SSE= 2426,62324

4)

5) F tabulado = 3,89 6) Nivel de significancia= 0,05

TABLA ANOVAFuente de Suma de Grados de Medio de F

tratamiento Cuadrados Libertad Cuadrado Calculado Tratamiento 4347,03612 2 2173,51806 10,748

Error 2426,62324 12 202,2186033 Total 6773,65936 14

7) F Calculado > F Tabulado

Se rechaza la Hipótesis 0 y se Acepta la Hipótesis 1

CONCLUSIÓN: Según los datos obtenidos con el método ANOVA la eficacia de los filtros si tienen diferencia cuando existe una variación del pH.

UTILIZACION DE LA DISTRIBUCION F PARA LA COMPARACIÓN ENTRE (pH=2 - pH=4), ( pH=2 - pH=8), y (pH=4 – pH=8)

COMPARACIÓN pH=2 con pH=4

pH=2 pH=4 X2 X2

49,88 77,96 2488,0144 6077,761642,88 72,84 1838,6944 5305,665628,02 66,54 785,1204 4427,571611,22 60,51 125,8884 3661,4601-0,18 52,6 0,0324 2766,76

Grados de libertadG. del numerador K-1 2G. del denominador n-K 12

SUMA 131,82 330,45MEDIA 26,364 66,09

H0 U1=U2 H1 U1≠U2 NIVEL DE SIGNIFICANCIA: 0.05

OPERACIONES S12= ∑ X2-(∑ X)2/n S22= ∑ X2-(∑ X)2/n

∑ X2 5237,75 22239,2189

(∑ X)2 17376,5124 109197,2025

(∑ X)2/n 3475,30248 21839,4405∑ X2-(∑ X)2/n 1762,44752 399,7784 RESPUESTA 440,61188 99,9446

F calculada S12/S22 4,408561143F Tabulada 6,39

Grados de libertadGd numerador 4Gd denominador 4

F Calculado < F Tabulado


CONCLUSIÓN: Al rechazar la hipótesis 1 comprobamos que no existe una variación significativa entre la eficiencia del filtro de 1mm en cuanto a los pH 2 y 4


pH=2 pH=8 X2 X2

49,88 66,63 2488,0144 4439,556942,88 63,32 1838,6944 4009,422428,02 57,29 785,1204 3282,144111,22 52,22 125,8884 2726,9284-0,18 46,56 0,0324 2167,8336

SUMA 131,82 286,02MEDIA 26,364 57,204

H0 U1=U2 H1 U1≠U2

NIVEL DE SIGNIFICANCIA: 0.05

MEDIA R1 26,364MEDIA R2 57,204

OPERACIONES S1= ∑ X2-(∑ X)2/n S22= ∑ X2-(∑ X)2/n∑ X2 5237,75 16625,8854

(∑ X)2 17376,5124 81807,4404

(∑ X)2/n 3475,30248 16361,48808

∑ X2-(∑ X)2/n 1762,44752 264,39732RESPUESTA 440,61188 66,09933



F Calculado > F Tabulado


CONCLUSIÓN: Al rechazar la hipótesis 0 comprobamos que existe una variación significativa entre la eficiencia del filtro de 1mm en cuanto a los pH 2 y 8


pH=4 pH=8 X2 X2

77,96 66,63 6077,7616 4439,556972,84 63,32 5305,6656 4009,422466,54 57,29 4427,5716 3282,144160,51 52,22 3661,4601 2726,9284

52,6 46,56 2766,76 2167,8336SUMA 330,45 286,02MEDIA 66,09 57,204

H0 U1=U2 H1 U1≠U2 NIVEL DE SIGNIFICANCIA: 0.05

MEDIA R1 66,09MEDIA R2 57,204

OPERACIONES S1= ∑ X2-(∑ X)2/n S22= ∑ X2-(∑ X)2/n∑ X2 22239,2189 16625,8854

(∑ X)2 109197,2025 81807,4404

(∑ X)2/n 21839,4405 16361,48808

∑ X2-(∑ X)2/n 399,7784 264,39732RESPUESTA 99,9446 66,09933



F Calculado < F Tabulado


CONCLUSIÓN: Al rechazar la hipótesis 1 comprobamos que no existe una variación significativa entre la eficiencia del filtro de 1mm en cuanto a los pH 4 y 8

COMPROBACION DE HIPÓTESIS MEDIANTE EL MÉTODO T DE STUDENT ENTRE DOS VARIACIONES

ENSAYOS CON PH=2 Y PH=4 CAUDAL TRATADO 72ML/MIN

H0: upH(2) = upH(4) 2 Colas

H1: upH(2) upH(4)

pH = 2 pH = 4 A-B = D (A-B)2 = D2

49,88 77,96 -28,08 788,486442,88 72,84 -29,96 897,601628,02 66,54 -38,52 1483,790411,22 60,51 -49,29 2429,5041-0,18 52,6 -52,78 2785,7284

131,82 330,45 -198,63 8385,1109

1) s2=∑ D2−(∑ D )2/n

n(n−1) = 24,716

2) s=√s2 = 4,971

3) X pH 2=∑ pH 2

n = 26,364 X pH 4=

∑ pH 4

n = 66,09

4) d=X pH 4−X pH 2 = 39,726

5) T Student=ds

= 7,991

6) Grado de Libertad = n-1 = 4

7) T tabulado (0,05) = 2,776 T tabulado (0,01) = 4,604

RESULTADO: T Student > T tabulado (0,05) < T tabulado (0,01)

CONCLUSIÓN: La variación de pH en estos dos ensayos sí tiene un efecto significativo en la eficiencia de tratamiento de aguas residuales con cromo VI con zeolita natural.


H0 : upH(2) = upH(8) 2 Colas

H1: upH(2) upH(8)

pH = 2 pH = 8 A-B=D (A-B)2=D2

49,88 66,63 -16,75 280,562542,88 63,32 -20,44 417,793628,02 57,29 -29,27 856,732911,22 52,22 -41 1681-0,18 46,56 -46,74 2184,6276

131,82 286,02 -154,2 5420,7166

1) s2=∑ D2−(∑ D )2/n

n(n−1) = 33,259

2) s=√s2 = 5,767

3) X pH 2=∑ pH 2

n = 26,364 X pH 8=

∑ pH 8

n = 57,204

4) d=X pH 8−X pH 2 = 30,84

5) T Student=ds

= 5,348



Resultado: T Student > T tabulado (0,05) < T tabulado (0,01) Se aprueba H0

Conclusión: La variación de pH en estos dos ensayos sí tiene un efecto en la eficiencia de tratamiento de aguas residuales con cromo VI con zeolita natural pero no es muy significativo para tomarlo como factor determinante.


H0: upH(4) = upH(8) 2 Colas

H1: upH(4) upH(8)

pH = 4 pH = 8 A-B=D (A-B)2=D2

77,96 66,63 11,33 128,368972,84 63,32 9,52 90,630466,54 57,29 9,25 85,562560,51 52,22 8,29 68,724152,6 46,56 6,04 36,4816

330,45 286,02 44,43 409,7675

1) s2=∑ D2−(∑ D )2/n

n(n−1) = 0,748

2) s=√s2 = 0,864

3) X pH 4=∑ pH 4

n = 66,09 X pH 8=

∑ pH 8

n = 57,204

4) d=X pH 4−X pH 8 = 8,886

5) T Student=ds

= 10,274



RESULTADO: T Student > T tabulado (0,05) < T tabulado (0,01) Se aprueba H0

CONCLUSIÓN: La variación de pH en estos dos ensayos sí tiene un efecto significativo en la eficiencia de tratamiento de aguas residuales con cromo VI con zeolita natural.

CONCULSIÓN FINAL:

Determinado mediante el estudio de tesis que la eficiencia de remoción de Cromo VI se da en condiciones de menor granulometría (Filtro de 1 mm) y al caudal más bajo de

paso sobre el medio filtrante; se demostró que la variación de pH influye en los resultados de retención de Cromo VI de los diferentes ensayos a un caudal de 72ml/min.

En el Diagrama de pareto realizado en la investigación base de nuestro estudio, se podría mencionar que el pH es un factor relativo en la eficiencia de remoción, de manera que debe ser incluido en dicho diagrama.

Se demostró que al variar el pH del depósito inicial se nota una variación significativa en la eficiencia de retención, así en un pH ácido el medio filtrante tiende a descomponerse y los residuos del medio filtrante y cromo se precipitan al fondo del cartucho; de la misma forma ocurre cuando el pH se varia a un medio más alcalino

BIBLIOGRAFÍA:

Verdugo Manuel, Yunga Geovanny; Eliminación de metales tóxicos de aguas residuales industriales utilizando zeolitas naturales; Universidad Politécnica Salesiana; Facultad de Ciencias Agropecuarias y Ambientales. Carrera de Ingeniería Ambiental; Cuenca; 2009; 181 p.

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