Pruebas de adsorción y regeneración química de carbón activado granular de madera y de cáscara de coco para el tratamiento de agua residual de la industria del teñido textil

Abstract

En la presente investigación se estudió el proceso de adsorción con carbón activado granular (CAG) como tratamiento para una descarga muestreada de una industria dedicada a la tinción textil. (1) Se probaron dos tipos de CAG virgen, uno a base de madera y otro a base de cáscara de coco. Todos los experimentos se realizaron en modo batch a escala de laboratorio, operando con un volumen de 50 mL. Con el objeto de determinar las condiciones que favorecen el proceso de adsorción se modificaron algunos parámetros: la dosis de adsorbente (0.1g, 0.5g, 1g, 5g y 10g), el tiempo de reacción t, la temperatura T (25°C ± 3°C, 60°C y 80°C), y el pH (2,7 y 10). Para medir la eficiencia del método se monitorearon los parámetros de DQO según la Norma Mexicana NMX-AA-030/2-SCFI-2011, y de Color Espectrofotométrico a 555 nm (longitud de onda máxima de barrido región UV-Visible). (2) Posteriormente se evaluó el desempeño de los dos tipos de CAG de madera y de cascara de coco regenerados, utilizando regeneración química al CAG saturado, con dos agentes: H3PO4 ácido fosfórico concentrado y KOH hidróxido de potasio (2M), midiendo la eficiencia de remoción de DQO y Color. Los resultados obtenidos mostraron: (1) que el carbón activado granular virgen de madera presentó mejor desempeño en la remoción de contaminantes que al usar el carbón activado granular virgen de cáscara de coco reduciendo tiempos de reacción. Los otros parámetros de operación evaluados mostraron que para los dos tipos de carbón activado, aplicar altas temperaturas (60°C y 80°C) mejoró la eficiencia del proceso adsortivo, obteniéndose mejores remociones de contaminantes en menores tiempos de contacto. La combinación de temperaturas altas (60°C y 80°C) con pH bajo (2) fueron las mejores condiciones de operación del total de experimentos realizados. Se determinó que la dosis de adsorbente ideal fuera de 10g de adsorbente por litro de agua residual, solo se determinó para el CAG de madera por presentar las mejores eficiencias, obteniendo remociones de Color Espectrofotométrico de 80% y de 60% para la remoción de DQO en un tiempo de reacción de 1 hora. (2) En las pruebas de regeneración se encontró un incremento en el desempeño del CAG de coco con ambos agentes, incluso si se trataba CAG de coco virgen. No ocurrió lo mismo para el caso del CAG de madera, pues las remociones de contaminantes disminuyeron al regenerarlo y sobre todo cuando se usó hidróxido de potasio como agente regenerante. En todos los ensayos se observó que los datos experimentales se ajustaron al modelo de Langmuir, mostrando que la adsorción sigue un comportamiento en monocapa (capa monomolecular).

In the present investigation the adsorption process with granular activated carbón (CAG) was studied as a treatment for a discharge of an industry dedicated to textile dyeing. (1) Two types of virgin CAG were tested, a wooden base and another based on coconut shell. All the experiments were performed in batch mode by laboratory ladder, operating with a volume of 50 mL. In order to determine the conditions that favor the adsorption process, some parameters were modified: the adsorbent dose (0.1g, 0.5g, 1g, 5g and 10g), the reaction time t, the temperature T (25 ° C ± 3 ° C, 60 ° C and 80 ° C), and the pH (2.7 and 10). To measure the efficiency of the method, the COD parameters were monitored according to the Mexican Standard NMX-AA- 030/2-SCFI-2011, and Spectrophotometric Color at 555 nm (maximum wavelength of sweep UV-Visible region). (2) Subsequently, the performance of regenerated coconut shell and wood CAG types was evaluated, using chemical regeneration at saturated CAG, with two agents: H3PO4 concentrated phosphoric acid and KOH potassium hydroxide (2M), measuring the efficiency of Removal of COD and Color. The results were exposed: (1) that the activated carbon, granular, virgin, wood, high performance, in the elimination of contaminants, when using the coal, granulated, virgin, of, shell, of, coconut, reducing, times of reaction. The other operating parameters evaluated for the two types of CAGs applying high temperatures (60 ° C and 80 ° C) improved the efficiency of the adsorptive process, obtaining better removals of contaminants in shorter contact times. The combination of high temperatures (60 ° C and 80 ° C) with low pH (2) were the best operating conditions of the total of experiments carried out. It was determined that the ideal adsorbent dose of 10 g of adsorbent per liter of residual water was only determined for the wood CAG to present the best efficiencies, obtaining spectrophotometric color removals of 80% and 60% for the removal of COD. in a reaction time of 1 hour. (2) In the regeneration tests, an increase in the performance of the coconut CAG was found with both agents, even if CAG of virgin coconut is treated. The same did not happen with the case of the wooden CAG, so the removal of contaminants decreased when regenerating and especially when potassium hydroxide was used as a regenerating agent. In all the trials it was observed that the experimental data were adjusted to the Langmuir model, showing that the adsorption follows a behavior in monolayer (monomolecular layer).