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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

“DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN REACTOR CON ZEOLITAS

ACTIVADAS PARA REDUCIR LA CONCENTRACIÓN DE

CADMIO Y AMONIACO EN AGUAS SINTÉTICAS”

AUTORES

BARBERÁN LOOR EDISON JOSÉ

VALDEZ DELGADO LUIS ERNESTO

TUTOR

ING. MIROSLAV ALULEMA CUESTA M.SC.

GUAYAQUIL, ABRIL 2019

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL



TRABAJO DE TITULACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL

TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO


ACTIVADAS PARA REDUCIR LA CONCENTRACIÓN DE

CADMIO Y AMONIACO EN AGUAS SINTÉTICAS”

AUTORES

BARBERÁN LOOR EDISON JOSÉ

VALDEZ DELGADO LUIS ERNESTO

TUTOR

ING. MIROSLAV ALULEMA CUESTA M.SC.

GUAYAQUIL, ABRIL 2019

Facultad de Ingeniería Química

Carrera de Ingeniería Química

ANEXO 10

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN

TÍTULO Y SUBTÍTULO: Diseño y construcción de un reactor con zeolitas activadas para reducir la concentración de cadmio y amoniaco en aguas sintéticas

AUTOR(ES) (apellidos/nombres):

Valdez Delgado Luis Ernesto Barberán Loor José Edison

REVISOR(ES)/TUTOR(ES) (apellidos/nombres):

Ing. Miroslav Alulema Cuesta M.Sc. Ing. Roberto Valverde A.

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil

UNIDAD/FACULTAD: Ingeniería Química

MAESTRÍA/ESPECIALIDAD: Ingeniería Química

GRADO OBTENIDO: Ingeniero Químico

FECHA DE PUBLICACIÓN: No. DE PÁGINAS: 60

ÁREAS TEMÁTICAS: Ciencias básicas, Bioconocimiento y desarrollo industrial

PALABRAS CLAVES/ KEYWORDS:

Zeolita, Tubular, Reactor, Continuo, Clinoptilolita. Adsorción

RESUMEN/ABSTRACT (150-250 palabras): Las aguas residuales se originan por diversas actividades de índole social e industrial, este proyecto de titulación busca determinar la capacidad de adsorción que tiene la zeolita (Clinoptilolita) para adsorber Cadmio y Amoníaco en aguas sintéticas, para ello se diseñó un reactor tubular de flujo continuo en serie experimental, usando como medio adsorbente la zeolita. La experimentación se la llevo a cabo con concentraciones altas (para el Cadmio trabajamos con 100, 200 y 300 ppm, y para el Amoníaco con 50, 100 y 250 ppm) en cada una de las corridas se trabajó con tres alturas de lecho (zeolita), el flujo fue constante. Todas estas variaciones nos servirán para diseñar el reactor a escala industrial. S obtuvo como resultado que la zeolita es un buen intercambiador iónico, siendo más eficiente cuando el agua sintética tenía 100 ppm de Cadmio y 50 ppm de Amoníaco con la mayor altura de lecho en la cual se usó 4000 gramos de zeolita, conforme como se aumentaban las concentraciones la zeolita tendía a saturarse más rápido, lo mismo ocurría cuando se trabajó con lechos menores teniendo estos 3000 y 2000 gramos de zeolita. El reactor experimental constaba de cuatro tubos en serie, para el diseño a escala industrial se optó por aumentarlos a ocho y de esta manera aumentar la eficiencia para las concentraciones más altas, aunque a nivel industrial no se suele tener aguas con niveles tan altos de estos contaminantes, esto hace que el proyecto sea factible.

ADJUNTO PDF: X

SI NO

CONTACTO CON AUTOR/ES: Teléfono: 0982731018 0991545875

E-mail: [email protected] [email protected]

CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN:

Nombre: Universidad de Guayaquil – Facultad de Ingeniería Química Teléfono: 042-2292949 E-mail: www.fig.ug.edu.ec

UNIDAD DE TITULACIÓN

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

http://www.fig.ug.edu.ec/




LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL

USO NO COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS

Yo, LUIS ERNESTO VALDEZ DELGADO con C.I. No. 0927645291, certifico que los contenidos

desarrollados en este trabajo de titulación, cuyo título es “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN REACTOR

CON ZEOLITAS ACTIVADAS PARA REDUCIR LA CONCENTRACIÓN DE CADMIO Y AMONIACO EN

AGUAS SINTÉTICAS” son de mi absoluta propiedad y responsabilidad Y SEGÚN EL Art. 114 del

CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD

E INNOVACIÓN*, autorizo el uso de una licencia gratuita intransferible y no exclusiva para el uso

no comercial de la presente obra con fines no académicos, en favor de la Universidad de Guayaquil,

para que haga uso del mismo, como fuera pertinente

__________________________________________

Luis Ernesto Valdez Delgado C. I. No. 0927645291

*CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN (Registro Oficial

n. 899 - Dic./2016) Artículo 114.- De los titulares de derechos de obras creadas en las instituciones de educación superior

y centros educativos.- En el caso de las obras creadas en centros educativos, universidades, escuelas politécnicas,

institutos superiores técnicos, tecnológicos, pedagógicos, de artes y los conservatorios superiores, e institutos públicos

de investigación como resultado de su actividad académica o de investigación tales como trabajos de titulación,

proyectos de investigación o innovación, artículos académicos, u otros análogos, sin perjuicio de que pueda existir

relación de dependencia, la titularidad de los derechos patrimoniales corresponderá a los autores. Sin embargo, el

establecimiento tendrá una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la obra con fines

académicos.

ANEXO 13




LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL

USO NO COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS

Yo, BARBERÁN LOOR JOSÉ EDISON con C.I. No. 1316009701, certifico que los contenidos

desarrollados en este trabajo de titulación, cuyo título es “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN REACTOR

CON ZEOLITAS ACTIVADAS PARA REDUCIR LA CONCENTRACIÓN DE CADMIO Y AMONIACO EN

AGUAS SINTÉTICAS” son de mi absoluta propiedad y responsabilidad Y SEGÚN EL Art. 114 del

CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD

E INNOVACIÓN*, autorizo el uso de una licencia gratuita intransferible y no exclusiva para el uso

no comercial de la presente obra con fines no académicos, en favor de la Universidad de Guayaquil,

para que haga uso del mismo, como fuera pertinente

__________________________________________

Barberán Loor José Edison C. I. No. 1316009701

*CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN (Registro Oficial

n. 899 - Dic./2016) Artículo 114.- De los titulares de derechos de obras creadas en las instituciones de educación superior

y centros educativos.- En el caso de las obras creadas en centros educativos, universidades, escuelas politécnicas,

institutos superiores técnicos, tecnológicos, pedagógicos, de artes y los conservatorios superiores, e institutos públicos

de investigación como resultado de su actividad académica o de investigación tales como trabajos de titulación,

proyectos de investigación o innovación, artículos académicos, u otros análogos, sin perjuicio de que pueda existir

relación de dependencia, la titularidad de los derechos patrimoniales corresponderá a los autores. Sin embargo, el

establecimiento tendrá una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la obra con fines

académicos.

ANEXO 13




CERTIFICADO PORCENTAJE DE SIMILITUD

Habiendo sido nombrado Ing. Miroslav Gonzalo Alulema Cuesta, Msc. Tutor del trabajo de

titulación certifico que el presente trabajo de titulación ha sido elaborado por VALDEZ DELGADO

LUIS ERNESTO con C.C.: 0927645291 y EDISON JOSE BARBERAN LOOR con C.C.: 1316009701, con mi respectiva supervisión como requerimiento parcial para la obtención del título de

INGENIERO QUÍMICO.

Se informa que el trabajo de titulación: ‘‘DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN REACTOR CON

ZEOLITAS ACTIVADAS PARA REDUCIR LA CONCENTRACIÓN DE CADMIO Y AMONÍACO EN

AGUAS SINTÉTICAS”, ha sido orientado durante todo el periodo de ejecución en el programa

antiplagio (Urkund) quedando el 0% de coincidencia.

,

https://secure.urkund.com/view/47198491-932876-

576562#q1bKLVayio7VUSrOTM/LTMtMTsxLTlWyMqgFAA==

ING. MIROSLAV ALULEMA CUESTA C.I. 1709365116

ANEXO 6

I

Dedicatoria

Dedico este trabajo a Dios por guiarme en este largo camino hasta llegar al éxito.

A mis padres, familia, amigos, por todo el apoyo, amor, cariño y ayuda económica en

muchos momentos difíciles, ayuda también en colocar los medios necesarios para el

estudio. Me han dado todo lo que soy como persona; valores, principios, carácter y

perseverancia para conseguir mis objetivos.

Luis Ernesto Valdez Delgado

II

Agradecimiento

El presente trabajo de tesis me gustaría agradecer a Dios por bendecirme para llegar hasta

donde he llegado, porque hiciste realidad este sueño tan anhelado.

A la Universidad de Guayaquil por darme la oportunidad de estudiar y ser un profesional.

A mi tutor de tesis, Ing. Miroslav Alulema Cuesta por su esfuerzo y dedicación, quien,

con sus conocimientos, su experiencia, su paciencia y su motivación ha logrado en mí

que pueda terminar mi trabajo de titulación con éxito.

También me gustaría agradecer a mis profesores que durante toda mi carrera profesional

han aportado con un granito de arena a mi formación. A la Facultad de Ingeniería

Química que durante 5 años se ha convertido en mi segundo hogar y un espacio donde

grandes profesionales han demostrado sus experiencias, conocimientos para influenciar

a las futuras generaciones.

Luis Ernesto Valdez Delgado

III

Dedicatoria

El presente trabajo investigativo lo dedico principalmente a mis padres, por su amor,

trabajo y sacrificio en todos estos años, gracias a ellos he logrado llegar hasta aquí́ y

convertirme en lo que somos. A mis hermanos (os) por estar siempre presentes,

acompañándome y por el apoyo moral, que me brindaron a lo largo de esta etapa de mi

vida.

A todas las personas que me han apoyado de una u otra forma, a los docentes de nuestra

querida Facultad de Ingeniería Química, por impartir los conocimientos necesarios para

ser una persona de éxito.

Ha sido el orgullo y el privilegio haber compartido a lo largo de este camino tantas

enseñanzas y anécdotas

Edison José Barberán Loor

IV

Agradecimiento

Me van a faltar páginas para agradecer a las personas que se han involucrado en la

realización de este trabajo, sin embargo, merecen reconocimiento especial mi Madre y la

familia Alcivar Loor porque con su esfuerzo y dedicación me ayudaron a culminar mi

carrera universitaria y me dieron el apoyo suficiente para no decaer cuando todo parecía

complicado e imposible.

Asimismo, agradezco infinitamente a mis Hermanos (os) por su apoyo incondicional.

Ojalá algún día yo me convierta en se fuerza para que puedan seguir avanzando en su

camino.

Edison José Barberán Loor

V

ÍNDICE DE CONTENIDO

Dedicatoria ......................................................................................................................... I

Agradecimiento ................................................................................................................. II

Índice de tablas .............................................................................................................VIII

Índice de Figuras ............................................................................................................. IX

Índice de gráfico ...............................................................................................................X

Resumen.......................................................................................................................... XI

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 1

1. Capítulo 1 ................................................................................................................. 2

1.1 Tema ............................................................................................................. 2

1.2 Planteamiento del problema ......................................................................... 2

1.2.1 Contextualización del problema ................................................................... 2

1.3 Análisis del problema ................................................................................... 2

1.4 Justificación .................................................................................................. 3

1.4.1 Teórica .......................................................................................................... 3

1.4.2 Metodológica ................................................................................................ 3

1.4.3 Práctica ......................................................................................................... 4

1.5 Objetivos de la investigación ....................................................................... 4

1.5.1 Objetivo General .......................................................................................... 4

1.5.2 Objetivo Específico ...................................................................................... 4

1.6 Hipótesis general .......................................................................................... 5

1.6.1 Variable Independiente: ............................................................................... 5

1.6.2 Variable Dependiente: .................................................................................. 5

1.7 Operación de las variables ........................................................................... 5

2. Capítulo 2 ................................................................................................................. 7

2.1 Marco teórico ............................................................................................... 7

2.1.1 Las zeolitas ................................................................................................... 7

2.1.2 Composición de la zeolita ............................................................................ 8

2.1.3 Clasificación de la zeolita ............................................................................ 9

2.1.4 Tipos de zeolita ............................................................................................ 9

2.1.5 Propiedades de la zeolita ............................................................................ 10

2.1.5.1 Porosidad ............................................................................................................................................... 10

2.1.5.2 Adsorción .............................................................................................................................................. 10

2.1.5.3 Intercambio Iónico ................................................................................................................................ 11

2.1.6 Diferencias entre la adsorción y la absorción ............................................ 12

2.1.7 Clinoptilolita .............................................................................................. 12

VI

2.1.8 Propiedades físico – químicas de las zeolitas ............................................ 12

2.1.9 Beneficios del uso de la zeolita – Clinoptilolita ......................................... 13

2.1.10 Zeolitas en el Ecuador .............................................................................. 13

2.1.11 Yacimientos de la zeolita en Ecuador....................................................... 14

2.1.12 Comercialización de la zeolita en Ecuador ............................................... 14

2.1.13 Caracterización de zeolitas en el Ecuador ................................................ 14

2.1.14 Activación de zeolita ................................................................................ 15

2.1.15 Registro de cadmio en el país ................................................................... 15

2.1.16 Presencia de Amoníaco en camaroneras .................................................. 17

2.1.17 Propiedades del cadmio y amoníaco ........................................................ 17

2.1.18 Adsorción de amoniaco y cadmio en zeolitas .......................................... 18

2.2 Método de espectrofotometría Uv – visible para la determinación de

amoníaco en agua ....................................................................................................... 18

2.3 Método de Espectrofotometría de adsorción Atómica por método de flama

para determinación de cadmio en agua....................................................................... 19

3 Capítulo 3 ............................................................................................................... 22

3.1 Metodología ............................................................................................... 22

3.1.1 Diseño experimental de un reactor tubular de flujo continuo para disminuir

la concentración de cadmio y amoníaco en aguas sintéticas .................................. 22

3.1.2 Partes que conforman el diseño experimental del reactor .......................... 22

3.1.3 Esquema del equipo experimental ................................................................. 23

3.1.4 Instalación del equipo y puesta en marcha ................................................. 24

3.2 Preparación de muestras ............................................................................. 24

3.3 Plan de experimentación ............................................................................ 25

3.4 Materiales ................................................................................................... 26

3.5 Sustancias ................................................................................................... 26

3.6 Métodos de determinación de Amoníaco y Cadmio .................................. 27

3.6.1 Espectrofotometría Uv/vis para determinación de Amoníaco (NH3) ........ 27

3.6.2 Espectrofotometría de Absorción Atómica – Flama para determinación de

Cadmio (Cd) ........................................................................................................... 28

3.7 Diseño del equipo a escala (Industrial) ...................................................... 30

4 Capítulo 4 ............................................................................................................... 32

4.1 Resultados y análisis de la concentración de Cadmio (Cd) ....................... 32

4.1.1 Agua sintética de cadmio (100 ppm) - datos tomados cada 20 min en 3

lechos diferentes. .................................................................................................... 32



VII


lechos diferentes. ........................................................................................................ 34

4.2 Resultados Amoníaco (NH3) ..................................................................... 36

4.2.1 Agua sintética de amoníaco (50 ppm) - datos tomados cada 20 min en 3






4.3 Esquema del equipo a nivel industrial ....................................................... 41

4.4 Reactores .................................................................................................... 41

4.5 Bomba ........................................................................................................ 42

4.6 Zeolita ........................................................................................................ 42

5 Capítulo 5 ............................................................................................................... 43

5.1 Conclusiones .............................................................................................. 43

5.2 Recomendaciones ....................................................................................... 44

6 Bibliografía ............................................................................................................. 45

Anexo A .......................................................................................................................... 50

Anexo B .......................................................................................................................... 51

Anexo C .......................................................................................................................... 52

Anexo D .......................................................................................................................... 59

VIII

Índice de tablas

Tabla 1: Operación de las variables ................................................................................. 6

Tabla 2: Tipos de zeolita................................................................................................ 10

Tabla 3: Valores promedio, máximo y mínimo permisible de contenido de Cadmio (Cd)

registrado en muestras. ................................................................................................... 16

Tabla 4: Propiedades del Cadmio (Cd) .......................................................................... 17

Tabla 5: Propiedades del Amoníaco (NH3)................................................................... 17

Tabla 6: Preparación de muestras para agua sintética de Cadmio (Cd) ........................ 24

Tabla 7: Preparación de muestras para agua sintética de Amoníaco (NH3) ................. 25

Tabla 8:Plan de muestro para Cadmio (Cd) .................................................................. 25

Tabla 9: Plan de muestro para Amoníaco (NH3) .......................................................... 26

Tabla 10: Concentración de Cd – 20 min en 3 lechos diferentes (100ppm).................. 32

Tabla 11: Concentración de Cd – 20 min en 3 lechos diferentes (200 ppm)................. 33

Tabla 12: Concentración de Cd – 20 min en 3 lechos diferentes (300 ppm)................. 35

Tabla 13: Concentración de Amoníaco(NH3) – 20 min en 3 lechos diferentes (50

ppm) ................................................................................................................................ 36

Tabla 14: Concentración de Amoníaco(NH3) – 20 min en 3 lechos diferentes (100 ppm)

........................................................................................................................................ 38

Tabla 15: Concentración de Amoníaco(NH3) – 20 min en 3 lechos diferentes (250 ppm)

........................................................................................................................................ 39

Tabla 16: Porcentaje de remoción de Cadmio (Cd)……………………………….........57

Tabla 17: Porcentaje de remoción de Amoníaco (NH3) ................................................58

IX

Índice de Figuras

Figura 1:Vista de la zeolita (Tetraedro - Clinoptililita .................................................... 7

Figura 2: Estructura de una Zeolita ................................................................................. 8

Figura 3:Intercambio iónico .......................................................................................... 11

Figura 4:Mapa de contenido de Cadmio (Cd)s en suelos de zonas cacaoteras ............. 16

Figura 5: Partes y proceso de un espectrofotómetro uv/vis ........................................... 19

Figura 6:Partes y proceso de un espectrofotómetro de absorción atómica por método de

flama ............................................................................................................................... 21

Figura 7: Modelo del diseño y construcción de filtro de zeolitas .................................. 23

Figura 8: Análisis realizados dentro del laboratorio de Espectrofotometría (ESPOL) . 59

Figura 9: Análisis realizados en los laboratorios de la Facultad de Ingeniería química

(Estatal) ........................................................................................................................... 59

Figura 10: Espectrofotómetro de Adsorción Atómica del laboratorio de

Espectrofotómetro (ESPOL)........................................................................................... 60

Figura 11: Espectrofotómetro uv/vis de la Facultad de Ingeniería Química (Estatal) .. 60

Figura 12: Muestra de la zeolita utilizada para la tesis y la empresa que provee del

material ........................................................................................................................... 60

X

Índice de gráfico

Gráfico 1: Reducción de Cadmio (Cd) en aguas sintéticas (100 ppm).......................... 33



Gráfico 4: Reducción de Amoníaco (NH3) en aguas sintéticas (50 ppm) .................... 37

Gráfico 5: Reducción de Amoníaco (NH3) en aguas sintéticas (100 ppm) .................. 38

Gráfico 6: Reducción de Amoníaco (NH3) en aguas sintéticas .................................... 40

XI





ACTIVADAS PARA REDUCIR LA CONCENTRACIÓN DE CADMIO Y

AMONIACO EN AGUAS SINTÉTICAS”

Resumen

Las aguas residuales se originan por diversas actividades de índole social e industrial, este proyecto

de titulación busca determinar la capacidad de adsorción que tiene la zeolita (Clinoptilolita) para

adsorber Cadmio y Amoníaco en aguas sintéticas, para ello se diseñó un reactor tubular de flujo continuo

en serie experimental, usando como medio adsorbente la zeolita. La experimentación se la llevo a cabo

con concentraciones altas (para el Cadmio trabajamos con 100, 200 y 300 ppm, y para el Amoníaco con

50, 100 y 250 ppm) en cada una de las corridas se trabajó con tres alturas de lecho (zeolita), el flujo fue

constante. Todas estas variaciones nos servirán para diseñar el reactor a escala industrial. S obtuvo como

resultado que la zeolita es un buen intercambiador iónico, siendo más eficiente cuando el agua sintética

tenía 100 ppm de Cadmio y 50 ppm de Amoníaco con la mayor altura de lecho en la cual se usó 4000

gramos de zeolita, conforme como se aumentaban las concentraciones la zeolita tendía a saturarse más

rápido, lo mismo ocurría cuando se trabajó con lechos menores teniendo estos 3000 y 2000 gramos de

zeolita. El reactor experimental constaba de cuatro tubos en serie, para el diseño a escala industrial se

optó por aumentarlos a ocho y de esta manera aumentar la eficiencia para las concentraciones más altas,

aunque a nivel industrial no se suele tener aguas con niveles tan altos de estos contaminantes, esto hace

que el proyecto sea factible.

Palabras claves: Zeolita, Tubular, Reactor, Continuo, Clinoptilolita, Adsorción

XII




“Design and construction of a reactor with Activated Zeolites to reduce

the concentration of Cadmium and Ammonia in Synthetic Waters”

Abstract

Wastewater originates from various activities of social and industrial nature, this titration project seeks

to determine the adsorption capacity of zeolite (Clinoptilolite) to adsorb Cadmium and Ammonia in

synthetic waters, for which a tubular reactor was designed. Continuous flow in experimental series, using

as zeolite the adsorbent medium. The experimentation was carried out with high concentrations (for

Cadmium we work with 100, 200 and 300 ppm, and for the Ammonia with 50, 100 and 250 ppm) in

each of the runs we worked with three bed heights (zeolite), the flow was constant. All these variations

will help us design the reactor on an industrial scale. S obtained as a result that the zeolite is a good ion

exchanger, being more efficient when the synthetic water had 100 ppm of Cadmium and 50 ppm of

Ammonia with the highest bed height in which 4000 grams of zeolite was used, as they were increased

concentrations the zeolite tended to saturate faster, the same occurred when working with smaller beds

having these 3000 and 2000 grams of zeolite. The experimental reactor consisted of four tubes in series,

for the industrial scale design it was decided to increase them to eight and in this way increase the

efficiency for the highest concentrations, although at industrial level it is not usual to have waters with

such high levels of these pollutants, this makes the project feasible.

Keywords: Zeolite, Tubular, Reactor, Continuous. Clinoptilolite, Adsorption

1

INTRODUCCIÓN

La contaminación de las fuentes de agua constituye un grave problema que enfrenta la

humanidad en la actualidad. Los recursos naturales resultaran insuficientes si se continúa

con las políticas actuales de desarrollo y consumo. Esta situación ha provocado efectos

colaterales de contaminación al ser utilizada en los servicios públicos y la producción de

bienes materiales, por lo que resulta necesario tomar medidas que permitan reducir la

contaminación del agua (Rodriguez Gamez, Guerrero Alcivar , & Vazquez , 2018).

Una de las alternativas que se puede aplicar para minimizar el problema, es el tratamiento

de aguas residuales con métodos ambientales que permitan reusarla recuperando

los parámetros de calidad establecidos, el tratamiento de aguas por el proceso de

intercambio iónico conlleva a la necesidad de establecer las condiciones de

operación más adecuadas (pH, tipo de resina, tiempo de contacto, etc.) para la remoción

del contaminante clave. La zeolita es un mineral con una estructura tipo jaula, posee carga

negativa debido a la sustitución isomórfica de cationes en el mineral. Por lo tanto, tiene

una afinidad fuerte hacia los cationes y solo una pequeña afinidad hacia los aniones o

moléculas orgánicas. La Clinoptilolita es la zeolita natural más abundante y por lo tanto

es muy económica, esta es muy eficiente para la remoción de metales pesados y de

nitrógeno amoniacal (Rodriguez Gamez, Guerrero Alcivar , & Vazquez , 2018).

Debido a la capacidad de adsorción de la zeolita este trabajo se enfoca en disminuir la

concentración de cadmio y amoniaco en aguas sintéticas utilizando la Clinoptilolita como

medio adsorbente.

El método para realizar este trabajo fue el diseño de reactores en serie utilizando zeolitas

activadas para la retención de metales pesados, nitrógeno amoniacal y detectar si hay una

disminución de la concentración inicial comprobando con espectrofotómetros

ultravioleta – visible y de absorción atómica a través de pruebas de dilución.

2

1. Capítulo 1

1.1 Tema

Diseño y construcción de un reactor con zeolitas activadas para reducir la concentración

de cadmio y amoniaco en aguas sintéticas

1.2 Planteamiento del problema

1.2.1 Contextualización del problema

En la actualidad el agua ya sea de ríos, mares, lagunas, etc. está siendo contaminada, por

lo que el hombre se encuentra en constante lucha por mantenerla estable y óptima. El

agua es fundamental para la vida, donde el 70% de la Tierra está compuesta de ella.

(Adison Curi, 2006)

Actualmente existen varias investigaciones enfocadas a la descontaminación del agua

utilizando diferentes métodos; la zeolita siendo un mineral con alta capacidad de

adsorción es muy poco utilizado en el Ecuador ya sea por falta de interés o falta de

recursos, por lo cual este trabajo se enfoca en disminuir las concentraciones de cadmio y

amoniaco en aguas sintéticas. (Adison Curi, 2006)

1.3 Análisis del problema

En la actualidad el cadmio y el amoníaco son grandes contaminantes de suelos y del agua,

en el caso del amoníaco se ha evidenciado una alta generación en el área camaronera

principalmente por la excreción directa de los camarones, así como la descomposición

del material orgánico que contiene nitrógeno bajo condiciones aeróbicas (en la presencia

de oxígeno) y anaeróbicas (en la ausencia de oxígeno), los cuales son descompuestos

principalmente por bacterias. Cuando el amoníaco es liberado hacia el ambiente acuático

y se acumula en concentraciones grandes, puede crear problemas de estrés en los

camarones. Generalmente, los resultados son crecimientos y eficiencia de alimentación

pobres (MARTIN, 2018).

3

Por otra parte, el cadmio se emplea principalmente para electroplateado y galvanizado

de otros metales, en la industria electrónica y textil, pigmentos y pinturas, contactos

eléctricos, soldaduras, plaguicidas, fertilizantes, en las baterías recargables de níquel-

cadmio y como estabilizador del PVC. Debido a su uso multifuncional se generan

grandes descargas de aguas cargadas de este metal, el cual puede ser absorbida por los

cultivos, de esta manera, puede transferirse a los humanos a través de la cadena

alimenticia (FLORISEL, 2012).

La principal amenaza que se tiene en el país en la actualidad es en el sector cacaotero ya

que desde 1 de enero de 2019 entra en vigencia el Reglamento 488/2014 que aprobó la

Unión Europea (UE), el cual establece niveles máximos de cadmio (Cd) para chocolates

y cacao en polvo, con el fin de proteger la salud pública. El chocolate tendrá un límite

máximo de Cd de 0,80 mg/kg y el cacao en polvo, vendido al consumidor final, debe

tener hasta 0,60 mg/kg (TELEGRAFO, 2018).

1.4 Justificación

1.4.1 Teórica

Esta investigación se la realiza con el objetivo de comprobar la eficiencia del reactor

tubular de flujo continuo para disminuir la concentración de cadmio y amoniaco en aguas

sintéticas y su futura aplicación a nivel industrial (López D. I., 2010).

Las características que tienen las zeolitas son de ser antagonista de algunos metales

pesados y sustancias tóxicas entre ellos el cadmio y el amoníaco los cuales son el objeto

para disminuir en esta investigación lo que la hacen idónea para el desarrollo (CARLOS,

2015).

1.4.2 Metodológica

La zeolita sustituye la arena sílica mejorando el rendimiento del filtro y la calidad del

agua, está conformada por una red de túneles interconectados creando una amplia área

4

superficial para realizar el intercambio catiónico permitiendo la adsorción de amonio y

metales (ERNESTO, 2017).

Debido a su capacidad de adsorción se construirá un reactor de flujo tubular con filtro de

zeolita para disminuir la concentración de cadmio y amoníaco en aguas sintéticas.

1.4.3 Práctica

Se plantea frente a la problemática construir un reactor tubular de flujo contínuo

empleando zeolitas activadas. Esta investigación se realizará con el propósito de

disminuir la concentración de amoníaco en las piscinas del sector camaronero,

optimizando la producción del camarón y reutilizado el agua de las piscinas, y reducir el

contenido de cadmio de aguas industriales debido a que las descargas de efluentes de

ciertas industrias contienen este metal el cual está afectando actualmente en el país la

producción de productos derivados de cacao, ya que en la semilla contiene un índice de

Cd mayor al permitido por la OMS (TELEGRAFO, 2018).

1.5 Objetivos de la investigación

1.5.1 Objetivo General

Diseñar y construir un reactor con zeolitas activadas para reducir la concentración

de cadmio y amoniaco en aguas sintéticas.

1.5.2 Objetivo Específico

Construir reactores experimentales tubulares en serie de material acrílico.

Diseñar reactores en serie a partir de los datos experimentales para el tratamiento

de 1𝑚3de agua contaminada.

Medir la concentración de cadmio y amoníaco del afluente y efluente para

determinar la eficiencia de adsorción de la zeolita de los mencionados metales.

5

1.6 Hipótesis general

La construcción de un reactor tubular de flujo continuo con filtro de zeolitas activadas

reducirá los niveles de cadmio y amoniaco en aguas sintéticas.

1.6.1 Variable Independiente:

Diseño de un reactor tubular de flujo continuo con filtro de zeolita

1.6.2 Variable Dependiente:

Reducción de la concentración de Cadmio y Amoníaco en aguas sintéticas.

1.7 Operación de las variables

En la tabla 1 se puede apreciar las variables dependientes e independientes referente al

trabajo de tesis.

6

Tabla 1: Tabla de Operaciones

FUENTE: Autor

TIPOS DE

VARIABLE

VARIABLE SUB - VARIABLE DEFINICION EQUIPOS MÉTODOS UNIDADES

Reducción de la

concentración de

Cadmio y Amoníaco

en aguas sintéticas.

Concentración del

amoníaco y cadmio en el

efluente

La concentración es la proporción o

relación que hay entre la cantidad de

soluto y la cantidad de disolución.

Espectrofotómetro

uv/vis (detectar

amoníaco)

Espectrofotómetro

absorción atómica por

método de flama

(detectar cadmio)

Disolución de la

mezcla para la

detección

ppm

Diseño de un reactor

tubular de flujo

continuo con filtro de

zeolita

Porosidad, tamaño de

partícula y adsorción de la

zeolita

Porosidad medida de espacios en una

materia.

Adsorción de la zeolita es referente a

la cantidad que puede retener.

N/A N/A Porosidad zeolita

Clinoptilolita: 2 a 12

Armstrong.

Tamaño de

partícula: 2.5 a 4.5

mm.

Capacidad de la

zeolita:

< 0.35 𝑐𝑚3

𝑔

Diseño de un reactor

tubular de flujo

continuo con filtro de

zeolita

Altura del lecho

Flujo másico (𝑚3

ℎ)

El flujo es la relación volumen y

tiempo de un área especifica

pH es el coeficiente que se verifica el

grado ya sea acidez o base

Termómetro

PHmetro

N/A Grados Celcius (°C)

(𝑚3

ℎ) ≅

𝐾𝑔

ℎ

DE

PE

ND

IEN

TE

IN

DE

PE

ND

IEN

TE

S

7

2. Capítulo 2

2.1 Marco teórico

2.1.1 Las zeolitas

Las zeolitas son conocidas por ser aluminosilicatos hidratados cristalinas que al momento

de su deshidratación desarrollan estructuras porosas con un diámetro de poros mínimos

de 3 a 10 angstroms, esta estructura forma muchas cavidades que son ocupadas por

grandes iones y agua que en ellas tienen una gran libertad de movimiento y por eso es

permitido la deshidratación reversible y el intercambio iónico (ILCE, 2015). En la Figura

1 se puede apreciar la forma de una zeolita en forma de tetraedro con sus respectivas

partes.

Las zeolitas están conformadas por tetraedros formados junto con un catión y átomos de

oxígenos, por lo general son 4 (TO4). Este catión (T), muchas veces puede ser Aluminio

(Al), Germanio (Ge), Silicio (Si). Al momento de encontrarse interconectados estos

tetraedros se vuelve TO2 ya que estos comparten oxígeno. Muchas veces al tener el

aluminio cargas bajas que el silicio, puede compensarse químicamente por la inclusión

de Na, Ca y K (Geoxnet, 2014).

Fuente: (ILCE, 2015)

Figura 1: Vista de la zeolita (Tetraedro)

Figura 2: Vista de la zeolita (Tetraedro)

Figura 1:Vista de la zeolita (Tetraedro - Clinoptililita

8

2.1.2 Composición de la zeolita

La estructura de una zeolita está integrada por redes tridimensionales surcada por una

trama de poros interna. Esta consiste de tetraedros de cuatro iones de oxigeno que rodean

al ion de sílice (Si) o aluminio (Al) (Adison Curi, 2006).

Las dimensiones de la zeolita pueden variar de 0.000003 a 0.000010 mm en donde

pueden almacenarse iones de, y K+, Na+, Ca++, entre otros y también moléculas de agua

por lo que favorece el intercambio iónico (Adison Curi, 2006)

La composición química de la zeolita es:

𝑴𝒙/𝒏[(𝑨𝒍𝑶𝟐)𝒙(𝑺𝒊𝑶𝟐)𝒚]. 𝒎𝑯𝟐𝑶

Donde:

M = Catión inorgánico que puede ser carga n.

X = una relación 𝑆𝑖𝑂2/𝐴𝑙2𝑂3 que es igual o superior.

Cabe indicar que dos tetraedros de aluminio continuos no existen, esto se conoce como

regla Lowenstein (López M. D., 2015).

En la Figura 2 se puede apreciar la estructura de una zeolita con sus respectivas cargas

positivas y negativas

Fuente: (Osuna, 2014)

Figura 2: Estructura de una Zeolita

Figura 3: Estructura de una Zeolita

9

2.1.3 Clasificación de la zeolita

Actualmente, existen 34 zeolitas de tipo natural y 100 variedades de zeolitas consideradas

sintéticas, pero solo unos cuantos tienen un valor práctico (KntGroup, 2015).

Las cuales se agrupan en 2 clases:

2.1.3.1 Zeolita A

Esta posee dos tipos de cavidades que son pequeñas (cavidades alfa y accesibles para

moléculas pequeñas de agua) y grandes (cavidades beta y son accesibles para gases como

nitrógeno, argón, etc.) comúnmente con volumen libre que corresponde a la célula de la

zeolita que son 926𝐴3 (KntGroup, 2015).

2.1.3.2 Zeolita X

En esta su volumen es determinado con respecto al agua que es de 7908 𝐴3(𝐴𝑚𝑠𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔).

La mayoría de estos adsorbatos, llenan las cavidades grandes de la zeolita (KntGroup,

2015).

2.1.4 Tipos de zeolita

Existen varios tipos de zeolita que cambian por su composición química, entre los más

conocidos:

En la tabla 2 se puede apreciar los tipos de zeolita que están registrados y sus diferencias

con respecto a la composición química

10

Tabla 2: Tipos de zeolita

Zeolitas Formula química

Laumontita 𝐶𝑎𝐴𝑙2𝑆𝑖4𝑂12𝑂124𝐻2𝑂

Clinoptilolita (𝑁𝑎, 𝐾, 𝐶𝑎)2−3𝐴𝑙3(𝐴𝑙, 𝑆𝑖)2𝑆𝑖13𝑂3612𝐻2𝑂

Stilbita 𝑁𝑎𝐶𝑎2𝐴𝑙5𝑆𝑖13𝑂1214𝐻2𝑂

Phillipsita (𝐾, 𝑁𝑎, 𝐶𝑎)1−2(𝑆𝑖, 𝐴𝑙)8𝑂166𝐻2𝑂

Erionita (𝐾2𝐶𝑎𝑁𝑎2)2𝐴𝑙4𝑆𝑖14𝑂3615𝐻2𝑂

Ofretita (𝐾2𝐶𝑎)5𝐴𝑙10𝑆𝑖26𝑂7230𝐻2𝑂

Faujazita (𝑁𝑎2𝐶𝑎)𝐴𝑙2𝑆𝑖4𝑂128𝐻2𝑂

Chabazita 𝐶𝑎 𝐴𝑙2𝑆𝑖4𝑂126𝐻2𝑂

Natrolita 𝑁𝑎2 𝐴𝑙2𝑆𝑖3𝑂102𝐻2𝑂 Thomsonita (𝑁𝑎2𝐶𝑎)𝐴𝑙2𝑆𝑖4𝑂128𝐻2𝑂

Mordenita (𝐶𝑎, 𝑁𝑎2, 𝐾2)𝐴𝑙2𝑆𝑖10𝑂247𝐻2𝑂

Epistilbita 𝐶𝑎𝐴𝑙2𝑆𝑖6𝑂16𝐻2𝑂

Analcima 𝑁𝑎, 𝐴𝑙𝑆𝑖6𝑂16𝐻2𝑂

Heulandita (𝑁𝑎, 𝐶𝑎)2−3𝐴𝑙3(𝐴𝑙, 𝑆𝑖)2𝑆𝑖13𝑂3612𝐻2𝑂

Fuente: (Adison Curi, 2006)

2.1.5 Propiedades de la zeolita

Las propiedades más destacadas por las zeolitas son: porosidad, adsorción e

intercambio iónico

2.1.5.1 Porosidad

Las zeolitas son formaciones de cavidades y canales de igual dimensión molecular que

van de 3 a 13nm que son medidos a los diámetros cinéticos de grandes cantidades de

moléculas. Esta estructura microscópica hace que la zeolita tenga una superficie interna

muy grande en relación a la externa. La IUPAC considera tres tipos de poros de acuerdo

a su tamaño. Con esto se puede decir que si son mayores (> 50 nm) se las conoce como

macroporos, si el diámetro esta entre 2 y 50 mn se las considera mesoporos y si es menor

de 2 nm, son llamados microporos (Adison Curi, 2006).

2.1.5.2 Adsorción

Con respecto a las zeolitas en el proceso de adsorción implica el agua que va pasando a

través del contacto donde el cadmio y el amoníaco se reducen o se eliminan por el

11

intercambio iónico que se efectúa dentro de los reactores. Después de un periodo de

tiempo y funcionamiento, las columnas deben rellenarse o regenerarse para su uso

nuevamente (Herrera, 2014). El potencial de la adsorción de una zeolita se origina una

fuerza atractiva que hace el acercamiento de las moléculas (respecto a cargas positivas y

negativas). Por ende, la alta eficiencia de esta adsorción de las zeolitas lleva de la mano

con los metales pesados ya que poseen cargas diferentes (Adison Curi, 2006).

2.1.5.3 Intercambio Iónico

El intercambio iónico es un proceso que se utiliza en los tratamientos de agua para la

remoción de sustancias en el agua como: deionización, desinfección y desalcanilización,

esta describe un proceso químico especifico en el que los iones no deseados son

intercambiados por iones con cargas iguales (Corporation, 2019)

Este proceso tiene como objetivo eliminar contaminantes iónicos disueltos en agua, en

los que entra en contacto un sólido (resina) y el líquido (Corporation, 2019). En la figura

3 se puede apreciar las secciones de un reactor en donde se efectúa un intercambio iónico

con zeolitas.

En la actualidad se ha comenzado a utilizar el uso de las resinas para la producción de

agua potable, en donde se utiliza varias resinas para diversos tratamientos y

contaminantes (Corporation, 2019).

Fuente: (Corporation, 2019)

Figura 3: Intercambio iónico

Figura 4:Intercambio iónico

12

2.1.6 Diferencias entre la adsorción y la absorción

Existen grandes diferencias con respectos a la adsorción y la absorción, y la explicación

es muy sencilla ya que no solo se diferencia de los nombres sino de sus conceptos. La

absorción es el proceso físico o químico en el cual una sustancia puede retener moléculas

externas que se encuentran en estado gaseoso o líquido y la adsorción es el proceso donde

un sólido se utiliza para remover o poder eliminar la sustancia soluble del agua (Lenntech,

2014).

Cuando la sustancia se adhiere a la superficie se puede hablar de adsorción, pero cuando

la sustancia es absorbida en otro medio totalmente diferente se llama absorción

(Lenntech, 2014).

2.1.7 Clinoptilolita

La clinoptilolita es un tipo de zeolita encontrada de origen natural, pertenece a un grupo

de heulandita (A. de J. Montes - Luna, 2015).

En las propiedades que resalta la clinoptilolita es resistente a temperaturas altas,

corrosión, además de captar metales pesados y tener una capacidad absorbente (Ecured,

2012).

Fórmula química de la zeolita - Clinoptilolita

(𝑁𝑎, 𝐾, 𝐶𝑎)2−3𝐴𝑙3(𝐴𝑙, 𝑆𝑖)2𝑆𝑖13𝑂3612𝐻2𝑂

La clinoptilolita natural o modificada ha demostrado que tiene efectividad en el

tratamiento de afecciones por sus propiedades adsorbentes y el intercambio iónico que

realiza. Muchos de los estudios de toxicidad confirman que la zeolita no produce ni

conlleva al daño biológico. La zeolita no presenta ningún tipo de observación ya que esta

se encuentra estable en este medio ácido (Estévez, 2013).

2.1.8 Propiedades físico – químicas de las zeolitas

Las propiedades físicas de una zeolita se consideran:

13

La descripción mineralógica de la zeolita desde sus propiedades naturales,

morfología, gravedad específica, densidad, color, grano, grado de cristalización,

corrosión (resistencia) (López M. D., 2015).

Se toma en cuenta características como color, viscosidad de Broockfield, área

superficial, dureza, desgaste (López M. D., 2015).

Las propiedades químicas se incluye el intercambio de iones, deshidratación y

rehidratación. Estas propiedades están ligadas a la estructura de cada especia,

composición catiónica (López M. D., 2015).

2.1.9 Beneficios del uso de la zeolita – Clinoptilolita

Varios análisis (Minerales, 2016) han demostrado que el polvo de este mineral por un

tiempo ofrece beneficios que ayudan en la salud, tales como:

Desintoxicar toxinas.

Fortalecimiento del sistema inmunológico.

Puede producir un efecto antioxidante y genera eliminación de radicales libres.

Equilibrar el pH.

Energizar y disminuir el cansancio.

Mineraliza el organismo.

2.1.10 Zeolitas en el Ecuador

En Ecuador la Zeolita fue descubierta a finales de la década de los 90 por investigadores

cubanos quienes descubrieron yacimientos de Zeolita en la costa ecuatoriana

principalmente en la formación Cayo, Cerca de Guayaquil. Con el objetivo de investigar

se creó el primer proyecto en el año 2000, fue a partir de allí que para el año 2012 se

aprobó realizar investigaciones que con el transcurrir los años se han encontrado los

diversos potenciales que posee el mineral (ANCHUNDIA & SEGARRA LÓPEZ , 2017).

14

2.1.11 Yacimientos de la zeolita en Ecuador

Un estudio demuestra que las Zeolitas se forman con frecuencia a los alrededores de la

ciudad de Guayaquil y que son extraídas primordialmente de la cordillera Chongón–

Colonche. También hay otras estructuras como lo son: Cuenca Manabí, Guayas,

Progreso, Ancón, etc (ANCHUNDIA & SEGARRA LÓPEZ , 2017).

2.1.12 Comercialización de la zeolita en Ecuador

Actualmente la Zeolita es comercializada en el país, la demanda radica en las áreas de la

agricultura, ganadería quienes la usan no tan solo como parte de su alimentación, sino

también para la crianza del ganado; se ha planteado como fertilizante de banano, café y

en la acuicultura, además una alta demanda para las industrias de fabricación de cemento,

dado a que reemplaza la caliza que es un producto importado y puede ser añadida al

cemento (ANCHUNDIA & SEGARRA LÓPEZ , 2017).

2.1.13 Caracterización de zeolitas en el Ecuador

Las zeolitas son importantes gracias a su composición, propiedades, características. Sin

embargo estas propiedades no sólo dependen de la composición química, sino también

de la disposición geométrica de los átomos constituyentes y de la naturaleza de las fuerzas

eléctricas que los une (Gutierrez, 2005)

Los estudios geológicos, de muestreo y caracterización, determinaron que las rocas

poseen alteración zeolítica en distintas proporciones, y que las mayores concentraciones

de zeolitas se encuentran al techo de la formación de rocas volcánicas (Carballo, 2005).

Muchas de las zeolitas que se encuentran en la costa de Ecuador pueden ser utilizadas en

varias aplicaciones: medioambientales en la purificación de aguas, agricultura, pecuaria,

entre otras, aunque es necesario realizar estudios complementarios de adsorción y

económicos antes de aplicarlas a nivel industrial (Carballo, 2005).

15

2.1.14 Activación de zeolita

Actualmente existen varios métodos para activar las zeolitas, entre ellos se tiene:

Métodos químicos

Métodos térmicos

De manera térmica puede emplearse:

Químicamente la zeolita se la puede activar con una solución de cloruro de sodio,

la cual al ser usada continuamente se renueva, así la piedra pueda volver a tener

una capacidad de retención (menor). La zeolita puede utilizarse casi

indefinidamente alternando el uso y la regeneración con la solución de cloruro de

sodio y el lavado (CARLOS, 2015).

Térmicamente la zeolita puede activarse a través de un proceso de calentamiento

por un limitado tiempo, esta consiste que, durante un tiempo de 20 minutos con

una temperatura constante de 300°c, la zeolita pierde agua, y en ella retiene la

gran cantidad de metales pesados por la ausencia de agua y estar prácticamente

seca, abierta para su retención (CARLOS, 2015).

2.1.15 Registro de cadmio en el país

Actualmente en Ministerio de agricultura y ganadería (MAG), junto con el proyecto de

reactivación del café y cacao, generan en propuestas que ayudan al mejoramiento en

competitividad del cacao y controlar la presencia de cadmio en estos granos, ya que este

producto se desarrolla a nivel nacional (Durango, 2010 ). En la Tabla 3 y Figura 4 se

puede apreciar los valores de cadmio registrado en el país.

16

Tabla 3: Valores promedio, máximo y mínimo permisible de contenido de Cadmio (Cd) registrado en

muestras.

Región Provincia Promedio Mínimo Máximo Muestras

Mg/Kg^-1 N°

Litoral Esmeraldas 0,96 0,30 1,96 11

Manabí 1,06 0,23 3,46 14

Los Ríos 0,57 0,23 1,23 16

Guayas 1,04 0,24 3,57 37

Sta. Elena 1,32 0,84 1,65 5

El Oro 1,35 0,47 4,08 18

Fuente: XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo (Durango, 2010 ).

Fuente: XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo (Durango, 2010 ).

Las exportaciones a la Unión Europea de cacao entre enero y julio del 2017 subieron un

14,4% según cifras de la Federación Ecuatoriana de Exportadores (Fedexport)

(Productor, 2018).

Según investigaciones realizadas en la Facultad de Ciencias de la Vida de la Espol, el

mecanismo de llegada del Cd a la almendra de cacao es desconocido. Se explica que hay

condiciones de suelos con problemas con respecto al pH o con muy poca materia

orgánica que hace que este problema se intensifique. Como el cadmio es altamente

tóxico, pudiendo acumularse en el organismo y causar grandes problemas de salud a lo

Figura 4: Mapa de contenido de Cadmio (Cd)s en suelos de zonas cacaoteras

Figura 5:Mapa de contenido de Cadmio (Cd)s en suelos de zonas cacaoteras

17

largo de nuestra vida se genera déficit de hierro en la sangre, irritación en el estómago e

inicios del cáncer (Ortiz, 2018 ).

2.1.16 Presencia de Amoníaco en camaroneras

Dentro de los estanques, donde son receptados los camarones al momento de la pesca, al

momento de la excreción directa o descomposición del material orgánico se genera el

amoníaco. Al descomponerse, contiene nitrógeno bajo condición aeróbica y anaeróbica.

Puede liberarse al medio ambiente y aumentar el PH (7.5 – 8.5) y la temperatura (25 –

35°C). Esto lleva a que los amínales acuáticos (peces y otros crustáceos) tengan cambios

histológicos, lesiones en branquias, o afectaciones en otros órganos y alterar el

crecimiento (Rivera, 2011).

En la Tabla 4 y Tabla 5 se puede apreciar las propiedades del cadmio y amoníaco

2.1.17 Propiedades del cadmio y amoníaco

Tabla 4: Propiedades del Cadmio (Cd)

Masa atómica (g/mol) 112,40

Densidad (g/ml) 8.65

Punto de ebullición (°C) 765

Punto de fusión (°C) 320,9

Fuente: Metales.- Propiedades químicas y toxicidad (Nordberg, 2012).

Tabla 5: Propiedades del Amoníaco (NH3)

Masa atómica (g/mol) 17,03

Densidad (g/L) 0,77

Punto de ebullición (°C) -33,35

Punto de fusión (°C) -77,7

Fuente: El Amoníaco (Kent, 2010)

18

2.1.18 Adsorción de amoniaco y cadmio en zeolitas

La zeolita tiene la capacidad de adsorber metales pesados y sustancias toxicas, debido a

su composición química, su estructura de cuatro lados de nido de abeja la cual es rara

entre los minerales, consta de carga magnética negativa. El efecto de la estructura y la

carga magnética hacen que atrape del agua estas sustancias (ProductorEC, 2013).

2.2 Método de espectrofotometría Uv – visible para la determinación de

amoníaco en agua

La base de esta espectroscopia consiste en la medición de la intensidad del color (o

radiación absorbida) con una longitud de onda especifica comparando con otras

soluciones de concentraciones conocidas o estándar que tenga el mismo absorbente

(SKOOG, 2015).

Es una técnica analítica que permite determinar la concentración de un compuesto, se

basa en que las moléculas absorben las radiaciones electromagnéticas y a su vez que la

cantidad de luz absorbida depende de forma lineal a la concentración. Para hacer este

tipo de medidas se emplea un espectrofotómetro, en el que se puede seleccionar la

longitud de ondas de la luz que pasa por una solución y medir la cantidad de luz absorbida

por la misma (Julio, 2012).

El equipo que se utiliza para la medición de absorción o transmisión de luz por parte de

una muestra, consta de las siguientes partes:

Fuente de luz: Lámpara que emite luz (incandescencia de un filamento), contiene

distintas longitudes y ondas (Madrid, 2015).

Sistema Óptico: con el uso de lentes, redes de difracción y filtros, se focaliza un

haz de luz y se elige la longitud de onda (Madrid, 2015).

19

Comportamiento para la muestra: Se coloca la muestra (disuelta) junto con una

cubeta donde sobre ella se hace incidir el haz de luz (Madrid, 2015).

Sistema óptico: Recibe la luz por la muestra, se selecciona la longitud de onda

(Madrid, 2015).

Detector: Recibe una señal que corresponde la intensidad de la luz a cada

longitud de onda y esta se transforma en señal de forma eléctrica (Madrid, 2015).

En la Figura 5 se puede apreciar del proceso que realiza el espectrofotómetro uv/vis para

captar las concentraciones de un metal en particular.

Fuente: (Madrid, 2015)

2.3 Método de Espectrofotometría de adsorción Atómica por método de flama

para determinación de cadmio en agua

La adsorción Atómica es una técnica eficaz para poder detectar y determinar la mayoría

de los elementos de un sistema de manera cualitativa. Este método se aplica para

determinación de algunos metales que se pueden encontrar en abundancia como el calcio,

cesio, antimonio, cadmio, cobalto, plomo, oro, entre otros, para este análisis sirve para

determinar metales en aguas, suelos, toxicología, farmacéutica, alimenticia, etc

(Catarina, 2015).

Figura 5: Partes y proceso de un espectrofotómetro uv/vis

Figura 6: Partes y proceso de un espectrofotómetro uv/vis

20

Para este tipo de medición de especies atómicas debe verse a una longitud de onda

particular, logra atomizar las muestras, técnicas y diferentes accesorios (Catarina, 2015).

La atomización más usadas en la absorción atómica es el método de flama o llama, que

esta se encarga de nebulizar muestras y posterior a ello está la disemina en aerosol, dentro

de ella se forma una llama con aire de acetileno óxido nitroso – acetileno (Catarina,

2015).

Un equipo de espectrometría de adsorción atómica consta de las siguientes partes:

Regulador de presión: Permiten controlar el caudal y la presión de cada

componente de una mezcla, esta incluye un manómetro y/o rotámetro (Plata,

2014).

Sistema atomizador: Componente importante, ya que constituye el sistema

nebulizador y el mechero (Plata, 2014).

Sistema óptico: Dispositivo que selecciona y aísla la porción del espectro, en ella

resulta ancha más o menos según el sistema (Plata, 2014).

Filtros: Dejan pasar banda ancha relativamente amplio y actuar por interferencia.

Estas se intercambian según la zona de trabajo, quiere decir según el elemento

analizado (Plata, 2014).

Monocromadores: Sea de prisma o red de difracción, tiene mayor poder de su

resolución y selecciona la longitud de onda de trabajo óptima para una escala

(Plata, 2014).

Fotoceldas: Simple y pocos equipos adicionales. La transformación se efectúa

por semiconductores y arroga una respuesta de una celda de selenio (Plata, 2014).

Fototubos: Cubren una zona amplia y su señal se amplifica electrónicamente

(Plata, 2014).

21

En la Figura 6 se puede apreciar del proceso que realiza el espectrofotómetro de

adsorción atómica para captar las concentraciones de un metal en particular.

Fuente: (Vallejo, 2013)

Figura 6: Partes y proceso de un espectrofotómetro de absorción atómica por método de flama

Figura 7:Partes y proceso de un espectrofotómetro de absorción atómica por método de flama

22

3 Capítulo 3

3.1 Metodología

3.1.1 Diseño experimental de un reactor tubular de flujo continuo para disminuir

la concentración de cadmio y amoníaco en aguas sintéticas

Se diseñará y construirá cuatro reactores tubulares en serie de flujo continuo con lechos

de zeolita, en el cual se trabajará con tres concentraciones, tres alturas de lecho y un flujo

constante. De esta manera determinará las condiciones óptimas para el funcionamiento

de la batería de reactores.

3.1.2 Partes que conforman el diseño experimental del reactor

3.1.2.1 Bomba

Se trabajará con una muestra inicial de 40 L de agua sintética, se elegirá una bomba de

medio Hp, la cual será suficiente para el flujo experimental con el que se correrán las

pruebas en el reactor tubular de flujo continuo. (Ver anexo C – 2)

3.1.2.2 Reactores

En consideración de la idea de flujo continuo y en serie, se decidirá realizar un modelo

de reactor diferente con algunas dimensiones que están entre los parámetros

recomendados, serán especificaciones: (Ver anexos C – 1, 3)

Nro. de columnas: 4

Diámetro de columnas: 10 cm

Altura de columnas: 50 cm

Material de columnas: acrílico

Espesor de columnas: 4 mm

El reactor constará de 4 columnas en serie para aumentar la eficiencia del equipo

piloto.

23

Se diseñará de material de acrílico ya que se tomará en cuenta el comportamiento

de la zeolita dentro del reactor para determinar experimentalmente el caudal de

trabajo sin que ocasione desgaste por rozamiento entre gravas.

Las dimensiones y parámetros de trabajo del reactor tubular de flujo continuo

experimental servirán para el diseño a escala industrial del mismo.

Tanque de capacidad de 55 galones (plástico), usando un agua sintética con las

variaciones de concentración en cada prueba.

Accesorios varios como: codos, nudos, válvulas, manómetros. En la figura 7 se

puede apreciar el esquema del equipo experimental con el que se trabajará para

los respectivos análisis.

3.1.3 Esquema del equipo experimental

Fuente: Autores

Nomenclatura

V = Válvulas

M = Manómetro

T = Tanque

VP = Válvulas de paso

R = Reactor

= Tubería de paso

Nomenclatura

V = Válvulas

M = Manómetro

T = Tanque


R = Reactor

= Tubería de paso

Figura7: Modelo del diseño y construcción de filtro de zeolitas

Figura 9: Vaso de precipitaciónFigura 8: Modelo del diseño

y construcción de filtro de zeolitas

24

3.1.4 Instalación del equipo y puesta en marcha

Con las dimensiones establecidas, las columnas en acrílico serán construidas en

un taller.

Se construirá una estructura de hierro, para colocar el soporte a las columnas,

accesorios, bomba, tanque de alimentación.

Se colocará la zeolita (Clinoptilolita) en cada columna hasta la altura

seleccionada. (Ver anexos C - 3, 5, 7)

Se instalará el tanque de alimentación con su respectiva bomba.

Se realizarán pruebas preliminares para ejecutar los ajustes que sean necesarios,

verificar que no existan fugas.

El equipo es instalado con sus accesorios necesarios para así permitir el

desmontaje y cambiar el lecho en cada prueba. (Ver anexos C – 4, 5)

3.2 Preparación de muestras

Para la preparación de las muestras se tomarán como concentraciones iniciales para el

cadmio 100 ppm, 200 ppm, 300 ppm y de amoníaco 50 ppm, 100 ppm, 250 ppm. Se

podrá apreciar como la zeolita actúa en diferentes concentraciones utilizando la misma

cantidad muestra de agua (20 L) a través de las tablas 6 y 7 se muestra la concentración

que se utilizará junto con las cantidades de agua.

Tabla 6: Preparación de muestras para agua sintética de Cadmio (Cd)

Muestras Concentración Cantidad de agua

usada

M1 100 ppm 40 L

M2 200 ppm 40 L

M3 300 ppm 40 L

Fuente: Autores

25

Tabla 7: Preparación de muestras para agua sintética de Amoníaco (NH3)

Muestras Concentración Cantidad de agua

usada

M1 50 ppm 40 L

M2 100 ppm 40 L

M3 250 ppm 40 L Fuente: Autores

3.3 Plan de experimentación

A continuación, se presentará el plan de toma de muestras para Cadmio y Amoníaco en

donde se trabajará con diferentes concentraciones, diferentes alturas de lecho, peso de

zeolita utilizada y se tomarán muestras cada 20 minutos. En las tablas 8 y tabla 9 se

puede apreciar el modelo de toma de concentración en un determinado tiempo.

Tabla 8:Plan de muestro para Cadmio (Cd)

Fuente: Autores

Tiempo

(min)

Concentración 100 ppm Concentración 200 ppm Concentración 300 ppm

H1 -

100 cm

H2 - 75

cm

H3-50

cm

H1-100

cm

H2 - 75

cm

H3 -50

cm

H1 -

100 cm

H2 –

75 cm

H3 –

50 cm

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

26

Tabla 9: Plan de muestro para Amoníaco (NH3)

Fuente: Autores

3.4 Materiales

Zeolita verde – Clinoptilolita (2.5 a 4.5 mm)

Vaso de precipitación (500 ml)

Pipeta

Probeta (100 ml)

3.5 Sustancias

Hidróxido de amonio (𝑁𝐻4𝑂𝐻)

Sulfato de Cadmio (𝐶𝑑𝑆𝑂4)

Fenolftaleína (𝐶20𝐻14𝑂4)

Tiempo

(min)

Concentración 50 ppm Concentración 100 ppm Concentración 250 ppm

H1 -

100 cm

H2 - 75

cm

H3-50

cm

H1-100

cm

H2 - 75

cm

H3 -50

cm

H1 -

100 cm

H2 –

75 cm

H3 –

50 cm

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

27

3.6 Métodos de determinación de Amoníaco y Cadmio

3.6.1 Espectrofotometría Uv/vis para determinación de Amoníaco (NH3)

Para este trabajo se utilizará un espectrofotómetro DR-6000 perteneciente a la Facultad

de Ingeniería Química, a continuación, se detalla el procedimiento a emplearse:

a) Se ingresará el número del programa almacenado para el nitrógeno amoniacal

(Hatch, 2000) .

b) Se girará el disco de la longitud de la onda hasta que esta pueda observarse en la

pantalla 425 nm, al momento que esta se ajuste a la longitud correcta, la pantalla

marcará muestra cero y luego aparecerá mg/L NH3 – N Ness (Hatch, 2000).

c) Se utilizará una probeta para mezclar 25 ml (muestra preparada) hasta la marca

mostrada (Hatch, 2000).

d) Se llenará otra probeta con 25 ml con agua desionizada (Hatch, 2000).

e) Se agregará 3 gotas de estabilizador mineral para cada cilindro. Se invierte varias

veces para la mezcla. 3 gotas del agente de dispersión de alcohol polivinílico para

cada cilindro (Hatch, 2000).

f) Se colocará con una pipeta 1,0 ml del reactivo del Nessler en cada cilindro, se

tapa para poder mezclar (Hatch, 2000).

g) Se deberá presionar en la máquina la opción Shift timer, en ella comenzará un

periodo de reacción de un minuto (Hatch, 2000).

h) Se verterá en cada solución dentro de la celda (Hatch, 2000).

28

i) Cuando suena el cronómetro, en la pantalla se verá Mg/L NH3 – N Ness. En ella

se colocará el blanco en el soporte de la celda y después se cerrará el escudo

(Hatch, 2000).

j) Se presionará Zero y en la pantalla saldrá: Puesta de cero, luego de ella saldrá

0.00 mg/L NH3 – N Ness (Hatch, 2000).

k) Se colocará la muestra en el soporte y se cerrará (Hatch, 2000).

l) Se presionará READ y la pantalla comenzará a analizar la muestra y se presencia

la cantidad de amoniaco en mg/L de amoniaco expresado como nitrógeno (NH3

– N) (Hatch, 2000).

3.6.2 Espectrofotometría de Absorción Atómica – Flama para determinación de

Cadmio (Cd)

Para este trabajo se utilizará un espectrofotómetro ICE 3000 series marca Thermo

Scientific de las instalaciones de la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas de la

Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL), a continuación, se detalla el

procedimiento a emplearse:

a) Se encenderá el equipo en el interruptor (UCV, 2005).

b) Se colocará las lámparas de cátodo hueco y se fijará la longitud de onda y el paso

del haz en 0,2 o 0,7 (UCV, 2005).

c) Se abrirá las válvulas de acetileno y encender el compresor del aire (UCV, 2005).

d) Al momento de la calibración se verificará que la llama siga apagada para que

primero fluya el gas en toda la máquina (UCV, 2005).

29

e) Al colocar la corriente de 10Ma se le da enter en la máquina y se fijara el tiempo

de integración en 0,2 (UCV, 2005).

f) Se hallará el valor de máxima señal que pueda detectar el fotomultiplicador con

respecto a la radiación que se vaya emitiendo en la lámpara, para eso también se

debe verificar la trayectoria del haz radiación (UCV, 2005).

g) Al momento de que todo se encuentre optimizado se encenderá la llama (UCV,

2005).

h) Una vez encendida la llama se debe de verificar que no genere hollín y este de

color azul (UCV, 2005).

i) Luego con la manguera de succión sumergida con las muestras patrón para

facilitar el movimiento de la posición de la llama, se debe de observar el valor de

absorbancia óptima (UCV, 2005).

j) Luego de ello se prepararán las muestras en dilución para que así pueda captar la

concentración que se encuentra en cada muestra (UCV, 2005)

k) Para cada muestra se debe organizar para la construcción de la curva de

calibración (UCV, 2005).

l) Una vez terminada las mediciones respectivas se apaga en el botón rojo (off) la

llama y se cierra todas las válvulas de paso (UCV, 2005).

3.6.2.1 Procedimiento para determinar la curva de calibración

1. Al optimizarse las condiciones y demás parámetros de requiere el espectrofotómetro

se medirá el valor de la señal (adsorción) entre un patrón de mayor concentración y

uno de menor concentración (UCV, 2005).

30

2. Se medirá la señal de la muestra (UCV, 2005).

3. Se verificara la dilución óptima de la muestra para que la señal pueda tener un

aproximado o estar cerca al valor promedio de los patrones antes mencionados

(mayor y menor) (UCV, 2005).

4. Una vez que se encuentre la dilución optima de la muestra se vuelve a medir bajo

condiciones de la señal (adsorción) en todos los patrones y para ello se presionara la

tecla READ (UCV, 2005).

3.7 Diseño del equipo a escala (Industrial)

A partir de los datos obtenidos experimentalmente se observa que la mejor eficiencia de

los reactores con respecto al cadmio es la concentración de 100 ppm en las diferentes

alturas del lecho, siendo la altura de 100 cm, en un tiempo de 140 min (tiempo de

saturación de la zeolita) y con un flujo constante de 0,56𝑚3

ℎ la más óptima y en el caso

de amoníaco la altura más óptima fue de 100 cm, con una concentración de 50 ppm en

un tiempo de 300 min (tiempo de saturación de la zeolita) con un flujo constante de

0,56𝑚3

ℎ (Ver anexo C – 15)

Se tomará en cuenta que con respecto al diseño escala, se aumentará las dimensiones del

reactor, por lo que se mantendrá esta geometría de reactores en serie y se hará un arreglo

de forma paralela, ya que en un tiempo determinado la zeolita que se encuentra en los

primeros reactores quedará saturada y se tendrá que reutilizarla (reactivarla) o cambiarla.

Mientras este proceso se realiza, los reactores disponibles continuarán con la reducción

hasta que vuelva a saturarse y los primeros reactores estén listos con la nueva o reactivada

zeolita.

Cabe resaltar que la zeolita al momento de trabajar con grandes concentraciones quedará

saturada en muy poco tiempo (como en el caso de 300 ppm), es por eso que, se realizan

31

estos cambios en el diseño a escala, lo cual aumentará la eficiencia y se apreciará un

porcentaje aceptable de trabajo.

32

4 Capítulo 4

4.1 Resultados y análisis de la concentración de Cadmio (Cd)

4.1.1 Agua sintética de cadmio (100 ppm) - datos tomados cada 20 min en 3 lechos

diferentes.

En la siguiente tabla y gráfico se puede apreciar las pruebas realizadas en diferentes

concentraciones, alturas de lecho y peso de zeolita utilizada en un tiempo de 7 horas,

donde se tomó una muestra cada 20 minutos.

Tabla 10: Concentración de Cd – 20 min en 3 lechos diferentes (100ppm)

Tiempo (min)

H1 = 100 cm M1 = 4000 (g)

H2 = 75 cm M2 = 3000 (g)

H3 = 50 cm M3 = 2000 (g)

0 100 100 100 20 30 40 55.9 40 25 35.5 42.9 60 20 22.5 37.9 80 15 17.7 21.9

100 17 15.4 20.4 120 13 14.2 19.8 140 6 14.9 20.4 160 6.5 14.3 19.9 180 5.5 11.4 21.4 200 5.36 14.8 20.8 220 5.41 13.9 5.41 240 5.57 14.7 5.57 260 4.41 14.9 4.41 280 5.14 14.6 5.14 300 4.96 13.9 4.96 320 4.86 15.4 4.86 340 4.16 14.9 4.16 360 5.43 14.7 5.43 380 5.32 14.9 5.32

Fuente: Autores

Donde:

M = Masa muestra

H = Altura del lecho

33

Gráfico 1: Reducción de Cadmio (Cd) en aguas sintéticas (100 ppm)

Fuente: Autores


diferentes.




Tabla 11: Concentración de Cd – 20 min en 3 lechos diferentes (200 ppm)

y = -0.1131x + 35.923R² = 0.3863

M1 - H1

y = -0.0937x + 39.424R² = 0.3123

M2 - H2

y = -0.1585x + 51.451R² = 0.6353

M3 - H3

-20

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Co

nce

ntr

ació

n (

pp

m)

Tiempo (min)

Reducción de concentración (Cd) - 100 ppm

M1 - H1 M2 - H2 M3 - H3

Lineal (M2 - H2) Lineal (M3 - H3) Lineal (M3 - H3)

Tiempo

(min)

H1 = 100 cm M1 = 4000 g

H2 = 75 cm M2 = 3000 gr

H3 = 50 cm M3 = 2000g

0 200 200 200

20 110 130 155.1

40 70 90 120.8

60 55 71.9 115.2

80 43.7 72.5 117.4

100 39.33 74.8 114.8

120 39.9 72.8 116.7

140 38.02 78.4 75.2

160 38.23 75.3 65.9

180 34.45 72.6 68.9

200 33.42 73.9 63.5

220 32.46 72.8 67.9

240 30.8 73.8 67.1

260 19.83 30.8 68.8

280 18.68 29.9 68.3

34

Fuente: Autores

Donde:

M = Masa muestra



Fuente: Autores


diferentes.




y = -0.2669x + 94.929R² = 0.5379

M1 - H1

y = -0.2848x + 122.58R² = 0.6701

M2 - H2

y = -0.2504x + 139.05R² = 0.6392

M3 - H3

-50

0

50

100

150

200

250

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Co

nce

ntr

ació

n (

pp

m)

Tiempo (min)


M1 - H1 M2 - H2 M3 - H3


300 17.66 30.4 67.9

320 16.74 30.1 67.9

340 15.53 29.7 68.7

360 15.51 29.4 69.7

380 15.23 30.1 69.8

35

Tabla 12: Concentración de Cd – 20 min en 3 lechos diferentes (300 ppm)

Tiempo (min)

H1 = 100 cm H2 = 75 cm H3 = 50 cm

M1 = 4000 (g) M2 = 3000 (g) M3 = 2000 (g)

0 300 300 300

20 256.5 270.8 289.8

40 200.9 220.8 271.4

60 180.4 220.9 271.9

80 190.8 216.4 271.8

100 195.1 217.2 274.8

120 195.7 219.3 273.8

140 194.2 218.4 270.1

160 190.9 220.4 272.3

180 190.3 221.8 274.5

200 193.4 220.9 273.9

220 194.2 221.3 272.4

240 193.8 222.8 273.4

260 194.8 219.9 272.8

280 191.3 219.4 271.9

300 193.2 221.8 273.2

320 193.8 222.8 272.4

340 191.5 221.7 271.3

360 190.9 219.9 271.4

380 191.1 219.4 272.8

Fuente: Luis Valdez & José Barberán

Donde:

M = Masa muestra


36


Fuente: Autores

4.2 Resultados Amoníaco (NH3)

4.2.1 Agua sintética de amoníaco (50 ppm) - datos tomados cada 20 min en 3 lechos

diferentes.




Tabla 13: Concentración de Amoníaco (NH3) – 20 min en 3 lechos diferentes (50 ppm)

Tiempo (min)

H1 = 100 cm H2 = 75 cm H3 = 50 cm

M1 = 4000 (g) M2 = 3000 (g) M3 = 2000 (g)

0 50 50 50

20 39 46 48

40 27 43 37

60 25 30 35

80 24 27 31

100 21 23 24

120 18 21 29

140 18 20 27

160 17 20 24

180 16 19 24

y = -0.1186x + 223.67R² = 0.2593

M1 - H1

y = -0.0846x + 242.88R² = 0.2349

M2 - H2

y = -0.0311x + 280.7R² = 0.263M3 - H30

50

100

150

200

250

300

350

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Co

nce

ntr

ació

n (

PP

M)

Tiempo (min)


M1 - H1 M2 - H2 M3 - H3


37

200 15 19 24

220 15 17 24

240 14 17 24

260 14 17 24

280 14 17 24


Donde:

M = Masa muestra


Gráfico 4: Reducción de Amoníaco (NH3) en aguas sintéticas (50 ppm)

Fuente: Autores


lechos diferentes.




y = -0.0973x + 35.558R² = 0.7153

M1 - H1

y = -0.1107x + 41.233R² = 0.7589

M2 - H2

y = -0.0823x + 41.458R² = 0.6919

M3 - H3

0

10

20

30

40

50

60

0 50 100 150 200 250 300

Co

nce

ntr

ació

n (

pp

m)

Tiempo (min)

Reducción de concentración (NH3) - 50 ppm

M1 - H1 M2 - H2 M3 - H3


38


Tiempo (min)

H1 = 100 cm H2 = 75 cm H3 = 50 cm

M1 = 4000 (g) M2 = 3000 (g) M3 = 2000 (g)

0 100 100 100

20 75 78 81

40 64 69 77

60 54 63 71

80 49 61 68

100 46 58 65

120 42 55 63

140 37 51 62

160 34 47 61

180 32 43 61

200 32 43 61

220 31 43 61

240 31 43 61

260 31 43 61

280 31 43 61


Donde:

M = Masa muestra


Fuente: Autores

y = -0.1948x + 73.208R² = 0.7475

M1 - H1

y = -0.1627x + 78.775R² = 0.7825

M2 - H2

y = -0.0971x + 81.2R² = 0.6241

M3 - H3

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250 300

Co

nce

ntr

ació

n (

pp

m)

Tiempo (min)


M1 - H1 M2 - H2 M3 - H3


Gráfico 5: Reducción de Amoníaco (NH3) en aguas sintéticas

(100 ppm)

39


lechos diferentes.





Tiempo (min)

H1 = 100 cm H2 = 75 cm H3 = 50 cm

H1 = 4000 (g) H2 = 3000 (g) H3 = 2000 (g)

0 250 250 250

20 195 201 228

40 125 181 199

60 114 168 180

80 102 149 141

100 96 128 125

120 94 112 125

140 93 95 125

160 80 95 125

180 74 95 125

200 74 95 125

220 74 95 125

240 74 95 125

260 74 95 125

280 74 95 125

Fuente: Autores

Donde:

M = Masa muestra


40

Gráfico 6: Reducción de Amoníaco (NH3) en aguas sintéticas

Fuente: Autores

y = -0.4491x + 169.08R² = 0.6218

M1 - H1

y = -0.48x + 197.13R² = 0.7595

M2 - H2

y = -0.3805x + 203.14R² = 0.6307

M3 - H3

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250 300

Co

nce

ntr

ació

n (

pp

m)

Tiempo (min)


M1 - H1 M2 - H2 M3 - H3


41

4.3 Esquema del equipo a nivel industrial

En la figura 8 se podrá apreciar el modelo de esquema del equipo a nivel industrial

basado en el esquema experimental (Figura 7).

Fuente: Autores

4.4 Reactores

Se tomará en cuenta el diseño experimental como referencia para el dimensionamiento

de los reactores a escala industrial. (Ver anexos C – 12, 13)

Diámetro del reactor: 0.30 m

Altura del reactor: 1.5 m

Volumen del reactor: 106 L

Número de reactores: 8

Espesor del reactor: 3 mm

Material del reactor: Acero inoxidable

T - 1

V - 1

VP - 1

V - 3 V - 4 V - 5 V - 6

V - 7

VP - 2

V - 12

V - 8 V - 9 V - 10 V - 11

P - 21/2 Hp

P - 11/2 Hp

Salida Salida Salida Salida

Salida Salida Salida Salida

R - 1 R - 2 R - 3 R - 4

R - 8R - 7R - 6R - 5

Nomenclatura

V = Válvulas

T = Tanque alimentación

V = Válvulas


R = Reactor

= Tubería de paso

Figura 8: Modelo del diseño y construcción de filtro de zeolitas a escala industrial

42

4.5 Bomba

Para el caudal basándose en el diseño experimental, se requerirá de dos bombas de ½ hp,

ya que el diseño consta de 8 reactores en serie, los cuales trabajarán en dos ciclos. (Ver

anexo C – 11)

Se seleccionan dos bombas, ya que al momento de que el agua contaminada pase a los

primeros 4 reactores quede saturada y cumpla la función de reducir la concentración,

mientras se efectúa la reactivación o cambio de la resina se enciende la otra bomba donde

alimentará a los 4 reactores siguientes para que el trabajo sea constante y no se detenga

dicho trabajo.

𝑄 = 12.5𝐿

𝑀𝑖𝑛= 0.75 𝑚3/𝐻

4.6 Zeolita

Tenemos en cuenta que un saco de zeolita en el mercado, tiene un costo de $5,20 los 45

kg, por lo general se vende a este precio ya que la zeolita se encuentra de manera

abundante en el país.

Para la proporción basado en el diseño experimental, se necesitará 3 sacos de zeolita de

45 Kg c/u. (Ver anexo C – 10, 14)

43

5 Capítulo 5

5.1 Conclusiones

La construcción de los reactores de flujo tubular dispuestos en serie permitieron

reducir la concentración de los contaminantes: Hidróxido de Amonio (𝑁𝐻4𝑂𝐻)

y Sulfato de cadmio (𝐶𝑑𝑆𝑂4), garantizando un flujo continuo, presión constante,

mezcla apropiada con la recirculación.

El material acrílico para la construcción experimental es apropiado para visualizar

el régimen del lecho dentro del reactor, y permite la corrección del flujo.

La potencia de la bomba no es determinante en la operación del equipo

experimental ya que es suficiente para los flujos seleccionados que garantizan el

tiempo de residencia y constante del flujo con el lecho, garantizando que no exista

residencia a la difusión externa.

El mejor porcentaje de remoción de cadmio resulto ser 94% en un tiempo de

operación de 140 minutos, con un concentración de 100 ppm, siendo la menos

eficiente de 36% en un tiempo de 80 minutos, con una concentración de 300 ppm,

para un flujo constante de 0,75 𝑚3/ℎ de agua, peso de la zeolita de 4000 g y

altura del lecho de 100 cm.

El porcentaje de remoción del Hidróxido de Amonio se encuentra en un rango de

68% a 72% para un flujo de 0,75 𝑚3/ℎ de agua, peso de la zeolita de 4000 g,

3000 g, 2000 g y altura del lecho de 100 cm, 75 cm, 50 cm, en un tiempo

operación entre 200 minutos y 260 minutos.

De los datos operados experimentales se puede concluir que la zeolita presenta

una mayor afinidad de intercambio iónico para el Cadmio, en comparación con

el Amoníaco.

44

Para el diseño escalado industrial se empleó un factor de 3, manteniendo el mismo

arreglo (serie) y la misma geometría de los reactores, así como los mismos

tiempos de retención experimentales.

Se consideran 2 líneas paralelas de operación para garantizar que el porcentaje de

remoción pase del 36% al 72%.

Al emplear 2 líneas paralelas se garantiza el tratamiento continuo, ya que si una

línea entra en tratamiento (reactivación o cambio de la zeolita) la otra se encuentra

disponible

5.2 Recomendaciones

El arreglo experimental empleado puede ser utilizado para la remoción de otros

metales tales como: Mercurio (Hg), Plomo (Pb), Cromo (Cr), Niquel (Ni), los

mismos que son desechados en algunas industrias tales como; minera,

curtiembres, electroreposición.

Para la construcción de los reactores a nivel industrial se recomienda como

material el acero inoxidable ya que se garantizará la durabilidad del material en

condiciones de operación.

Se recomienda separar la zeolita empleada de la buena ya que a simple vista no

se las puede diferenciar (insaturada de la saturada).

Se recomienda en la operación de los lechos remover totalmente la zeolita

saturara para posterior activación.

45

6 Bibliografía

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50

Anexo A

Dimensionamiento del reactor – Vista Frontal

Diseñado por: Luis Valdez y Jose

Barberán

Revisado por: Ing Miroslav Alulema

Cuesta

Aprobado por: Ing Miroslav Alulema

Cuesta

Escala 1:5,45

Expresado en: cm

51

Anexo B

Dimensionamiento del reactor – Vista lateral

Diseñado por: Luis Valdez y Jose

Barberán

Revisado por: Ing Miroslav Alulema

Cuesta

Aprobado por: Ing Miroslav Alulema

Cuesta

Escala 1:4,16

Expresado en: cm

52

Anexo C

1) Tipo de reactor

Reactor tubular

Material acrílico (resistente a la presión ejercida por la bomba)

D = 10 cm H = 50 cm Espesor = 3mm

2) Dimensionamiento de las bombas

𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑎𝑐𝑡𝑖𝑐𝑜 = 0.56𝑚3

ℎ≅ 0,15

𝐿

𝑠

Caudal: medio / bajo

De impeles abiertos

Para caudal (no presión)

3) Volumen del reactor

R = 5 cm

H = 50 cm

∅𝒄 = 10 𝑐𝑚(𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜) − 10.6 𝑐𝑚 (𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜) = 0.6 𝑐𝑚

𝑉𝑐 = 𝜋𝑟2ℎ

𝑽𝒄 = 𝜋 ∗ (52𝑐𝑚) ∗ 50 𝑐𝑚 = 3926.99 𝑐𝑚3 ∗ 1000𝐿

𝑐𝑚3= 4

4) Tiempo de retención hidráulica

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎 ≅𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎

𝑄 𝑚á𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎

53

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 𝑉𝑡𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠+𝑉𝑡𝑇𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠

𝑽𝒕𝑻𝒖𝒃𝒆𝒓𝒊𝒂𝒔 = 𝜋𝑟2(4.78 𝑐𝑚) = 𝜋(0.6)2 ∗ 4,78 ≅ 0.6𝐿 (𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠)

𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆𝒍 𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 = (0,6 + 16)𝐿 = 16.6 𝐿

𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎 ≠ 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜

𝑻𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒐𝒏 𝒉𝒊𝒅𝒓𝒂𝒖𝒍𝒊𝒄𝒂 =16,6

9 𝐿/𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑟 = 1.84 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠 ≅ 110.67 𝑠𝑒𝑔

5) Tiempo de tratamiento efectivo

𝑻𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒅𝒆 𝒕𝒓𝒂𝒕𝒂𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 =𝑉 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑧𝑒𝑜𝑙𝑖𝑡𝑎

𝑄 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛

𝑇𝑡1(𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 1) = 𝑇𝑡2(𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 2) = 𝑇𝑡3(𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 3) = 𝑇𝑡4(𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 4)

𝑇𝑡1 =2𝐿

0,156𝐿𝑠

= 12.82 (𝑆)

𝑇𝑡2 =1,50𝐿

0,156𝐿𝑠

= 9.61 (𝑆)

𝑇𝑡3 =1𝐿

0,156𝐿𝑠

= 6.41 (𝑆)

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑇𝑡 ∗ 4 = 12.82 ∗ 4 = 51.28 (𝑠)

6) Configuración de conexión de reactores

Conexión en serie ya que para este tipo de trabajo un reactor depende de la salida del

anterior y además tiene la capacidad de poder otorgar muestra en cada uno de los reactores

por individual.

54

7) Características del lecho filtrante

Volumen disponible (1 reactor) = 4 L

Volumen disponible (Reactores tubulares) = 16 L

Tipo: Zeolita natural – Clinoptilolita

Mecanismo de reacción: Intercambio iónico

Datos versión escala del reactor basados en datos experimentales

V = 1000 L Xi= 300 mg/L

8) Masa del cadmio disuelto

300𝑚𝑔

𝐿𝑥 1000 𝐿 (𝑆𝑜𝑙) = 300000 𝑚𝑔 𝐶𝑑 (𝑃𝑢𝑟𝑜)

300 𝑔 𝐶𝑑 (𝑃𝑢𝑟𝑜)

9) Calculo de eficiencia en prueba similar de 20 L de solución

Xi= 300 mg/L 𝑽𝑴𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂 = 𝟐𝟎 𝑳

𝑴𝑪𝒅 𝒑𝒖𝒓𝒐 = 6 𝑔 𝐶𝑑 (𝑝𝑢𝑟𝑜) (𝐼𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙)

10) Remoción de Cadmio

𝑋𝑓 = 𝐶𝑜𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑎 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 190.8 𝑚𝑔/𝐿

55

𝑿𝒊 − 𝑿𝒇 = 300𝑚𝑔

𝐿− 190.8

𝑚𝑔

𝐿

∆𝑋 = 109.2𝑚𝑔

𝑙

𝑴𝒂𝒔𝒂 𝑪𝒅 𝒓𝒆𝒕𝒊𝒓𝒂𝒅𝒐 = 2.184 𝑔 𝐶𝑑

𝑴𝒂𝒔𝒂 𝑪𝒅 𝑹𝒆𝒔𝒊𝒅𝒖𝒂𝒍 = 3.186 𝑔 𝐶𝑑

% 𝒓𝒆𝒎𝒐𝒄𝒊𝒐𝒏 (𝒆𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂) = 36.4%

4 𝐿 𝑧𝑒𝑜𝑙𝑖𝑡𝑎 → 𝑅𝑒𝑑𝑢𝑗𝑒𝑟𝑜𝑛 → 2.184 𝑔 𝐶𝑑 = 36.4%

4 𝐿 𝑧𝑒𝑜𝑙𝑖𝑡𝑎 → 2.184 𝑔 𝐶𝑑

𝑿 𝒛𝒆𝒐𝒍𝒊𝒕𝒂 → 109.3 𝑔 𝐶𝑑

(109.3 𝑔 𝐶𝑑 𝑋 4𝐿 𝑧𝑒𝑜𝑙𝑖𝑡𝑎)

2.184 𝑔 𝐶𝑑= 200 𝐿 𝑧𝑒𝑜𝑙𝑖𝑡𝑎

11) Cálculo de bomba para prueba industrial

Basado en el tiempo en que la zeolita se satura para un tiempo determinado, se toma en

cuenta el volumen de muestra sobre el tiempo de saturación de zeolita.

𝑄(𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎) =𝑉

𝑇=

1000𝐿

80 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠 = 12.5

𝐿

𝑀𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠= 0.75

𝑚3

𝐻

12) Cálculo de reactores para prueba escala industrial

Para tener un aproximado del valor escala, se debe realizar un cálculo que justifique

referencia con respecto a la anterior prueba. Se procede a triplicar las dimensiones del

sistema de reactores en serie.

Nro. de columnas: 4

Diámetro de columnas: 10 cm

Altura de columnas: 50 cm

56

Material de columnas: acrílico

Espesor de columnas: 4 mm

13) Cálculo del reactor escala industrial

∅𝑹𝒆𝒂𝒄𝒕𝒐𝒓 = 3 𝑥 0.1 = 0.30 𝑚

𝑯 𝒓𝒆𝒂𝒄𝒕𝒐𝒓 = 3 ∗ 0.5 = 1,5 𝑚

𝑽𝒓𝒆𝒂𝒄𝒕𝒐𝒓 = 𝜋 ∗ 𝑟2 ∗ 𝐻

𝑽𝒓𝒆𝒂𝒄𝒕𝒐𝒓 = 𝜋 ∗ (0.30

2)

2

∗ 1.5 = 106 𝐿

14) Cálculo de zeolita que se ocupa

Si para 40 litros de agua sintética se utilizó 4000g de zeolita, entonces:

(𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑟) (𝑍𝑒𝑜𝑙𝑖𝑡𝑎 𝑢𝑠𝑎𝑑𝑎)

𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑑𝑜= 𝑍𝑒𝑜𝑙𝑖𝑡𝑎 𝑎 𝑒𝑚𝑝𝑙𝑒𝑎𝑟𝑠𝑒

1000𝐿 𝑥 4000𝑔

40𝐿=

100000𝑔

(1𝑘𝑔

1000𝑔)

= 100 𝐾𝑔

Cada saco de 45 Kg de zeolita tiene un valor de $5,20 en el mercado actual, entonces:

(𝑁𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑐𝑜𝑠) (𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑑𝑎𝑑 𝑎 𝑢𝑠𝑎𝑟𝑠𝑒)

𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑎𝑐𝑜= 𝑆𝑎𝑐𝑜𝑠 𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑎𝑟

(100 𝐾𝑔)(1 𝑠𝑎𝑐𝑜)

45 𝐾𝑔= 2.2 ≅ 3 𝑠𝑎𝑐𝑜𝑠

57

15) Porcentaje de remoción de cadmio y amoníaco

Análisis con Cadmio

Q H [𝑪𝒅]𝟎

(ppm)

[𝑪𝒅]𝒇

(𝒑𝒑𝒎)

Tiempo

(min)

Formula %remoción

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

100

cm

300 190.8 80 min [𝑪𝒅]𝟎−[𝑪𝒅]𝒇

[𝑪𝒅]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

36%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

75

cm

300 216.4 60 min [𝑪𝒅]𝟎−[𝑪𝒅]𝒇

[𝑪𝒅]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

28%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

50

cm

300 271.4 40 min [𝑪𝒅]𝟎−[𝑪𝒅]𝒇

[𝑪𝒅]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

10%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

100

cm

200 39.9 100 min [𝑪𝒅]𝟎−[𝑪𝒅]𝒇

[𝑪𝒅]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

80%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

75

cm

200 72.5 60 min [𝑪𝒅]𝟎−[𝑪𝒅]𝒇

[𝑪𝒅]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

64%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

50

cm

200 115.2 60 min [𝑪𝒅]𝟎−[𝑪𝒅]𝒇

[𝑪𝒅]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

42.4

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

100

cm

100 6 140 min [𝑪𝒅]𝟎−[𝑪𝒅]𝒇

[𝑪𝒅]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

94%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

75

cm

100 14.2 120 min [𝑪𝒅]𝟎−[𝑪𝒅]𝒇

[𝑪𝒅]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

85.8%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

50

cm

100 19.8 120 min [𝑪𝒅]𝟎−[𝑪𝒅]𝒇

[𝑪𝒅]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

80.2%

Tabla 16: Porcentaje de remoción de Cadmio (Cd)

58

Análisis con Amoníaco

Q H [𝑵𝑯𝟑]𝟎

(ppm)

[𝑵𝑯𝟑]𝒇

(𝒑𝒑𝒎)

Tiempo

(min)

Formula %remoción

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

100

cm

50 14 300 min [𝑵𝑯𝟑]𝟎−[𝑵𝑯𝟑]𝒇

[𝑵𝑯𝟑]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

72%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

100

cm

100 32 300 min [𝑵𝑯𝟑]𝟎−[𝑵𝑯𝟑]𝒇

[𝑵𝑯𝟑]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

68%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

100

cm

250 74 300 min [𝑵𝑯𝟑]𝟎−[𝑵𝑯𝟑]𝒇

[𝑵𝑯𝟑]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

70.4%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

75

cm

50 17 300 min [𝑵𝑯𝟑]𝟎−[𝑵𝑯𝟑]𝒇

[𝑵𝑯𝟑]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

66%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

75

cm

100 43 300 min [𝑵𝑯𝟑]𝟎−[𝑵𝑯𝟑]𝒇

[𝑵𝑯𝟑]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

57%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

75

cm

250 95 300 min [𝑵𝑯𝟑]𝟎−[𝑵𝑯𝟑]𝒇

[𝑵𝑯𝟑]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

62%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

50

cm

50 24 300 min [𝑵𝑯𝟑]𝟎−[𝑵𝑯𝟑]𝒇

[𝑵𝑯𝟑]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

52%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

50

cm

100 61 300 min [𝑵𝑯𝟑]𝟎−[𝑵𝑯𝟑]𝒇

[𝑵𝑯𝟑]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

39%

𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑

𝒉

50

cm

250 125 300 min [𝑵𝑯𝟑]𝟎−[𝑵𝑯𝟑]𝒇

[𝑵𝑯𝟑]𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎

50%

Tabla 17: Porcentaje de remoción de Amoníaco (NH3)

59

Anexo D

En la figura 9 se aprecia las diferentes muestras que fueron trasladadas y analizadas en

el laboratorio de espectrofotometría de la Espol, donde se determina si hay una

disminución de la concentración inicial de Cadmio utilizando un espectrofotómetro de

absorción atómica figura 11.

En la figura 10 se aprecia las diferentes muestras que fueron trasladadas y analizadas en

el laboratorio de aguas de la Facultad de Ingeniería Química, donde se determina si hay

una disminución de la concentracion inicial de Amoníaco utilizando un

espectrofotómetro ultravioleta visible (UV/VIS) figura 12.

Figura 9: Análisis realizados dentro del laboratorio de Espectrofotometría (ESPOL)

Figura 10: Análisis realizados en los laboratorios de la Facultad de Ingeniería química (Estatal)

60

Figura 11: Espectrofotómetro de Adsorción Atómica del laboratorio de Espectrofotómetro (ESPOL)

Figura 12: Espectrofotómetro uv/vis de la Facultad de Ingeniería Química (Estatal)

Figura 13: Muestra de la zeolita utilizada para la tesis y la empresa que provee del material

universidad de guayaquil facultad de...

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