UNIVERSIDAD MAYOR, REAL Y PONTIFICIA DE

SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA

FACULTAD DE TECNOLOGÍA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

“REMOCIÓN DE METALES PESADOS CADMIO Y ZINC MEDIANTE

BIOADSORCIÓN CON BIOMASA RESIDUAL ”

AUTOR: ING. CARLA KAREN MAMANI GONZALES

Sucre - Bolivia

2018

INTRODUCCIÓN

• El río de La Ribera es una de las vertientes que aporta mayor cantidad de

metales pesados a la cuenca del río Pilcomayo.

• En Bolivia el Reglamento de Contaminación Hídrica de la Ley 1333 establece

un rango permisible en cuerpos receptores de 0,2 y 0,005 mg/L de zinc y

cadmio respectivamente.

• La bioadsorción surge como una alternativa tecnológica para el tratamiento de

este tipo de aguas contaminadas.

BIOADSORCIÓN

El proceso de bioadsorción (Figura 1), implica una fase sólida-biomasa

(sorbente o adsorbente) y una fase líquida (solvente) que contiene las especies

disueltas (adsorbatos) que van a ser retenidas por el sólido. Para que este

proceso se lleve a cabo debe existir afinidad del adsorbente por los adsorbatos,

para que estos últimos sean transportados hacia el sólido donde van a ser

retenidos por diferentes mecanismos.

Figura 1. Bioadsorción de metales pesados

La adición de una base fuerte al polímero conduce a la activación de los

grupos carboxilo e hidroxilo. La descripción de los mecanismos en presencia

de una base fuerte se muestra en la Ecuación.

Mecanismo de Adsorción

Los metales pesados presentes en la cuenca del río de La

Ribera, exceden los límites admisibles del Reglamento de

Contaminación Hídrica de la Ley 1333 tanto en zinc y cadmio.

Entonces,

¿Es posible remover la concentración de metales pesados zinc

y cadmio mediante biomasa residual del río de La Ribera?

Planteamiento del problema

Objetivo General

Remover metales pesados cadmio y zinc del río de La Ribera mediante

bioadsorción con biomasa residual.

Hipótesis

La utilización de biomasa residual (cáscara de naranja y plátano), permite la

remoción de metales pesados cadmio y zinc en aguas contaminadas.

Concentración inicial de zinc del río de La Ribera

Tratamiento Absorbancia CL(ppm) RSD (%) DF CZn,0(ppm)

PRR1 0,13002 1,6230 0,3588 100 162,30

153,7133PRR2 0,11722 1,4692 0,8007 100 146,92

PRR3 0,12138 1,5192 1,0787 100 151,92

Tratamiento Absorbancia CL(ppm) RSD (%) DF CCd,0(ppm)

PRR1 0,0212 0,3209 4,5470 1 0,3209

0,3526PRR2 0,0251 0,3856 1,9390 1 0,3856

PRR3 0,0230 0,3512 1,5220 1 0,3512

MATERIALES Y MÉTODOS

Concentración inicial de cadmio del río de La Ribera

Material de Origen Biológico

Cáscara de naranja (citrus sinensis) Cáscara de plátano (musa cavendishii)

MATERIALES Y MÉTODOS

Figura 1. Representación General delProceso

MATERIALES Y MÉTODOS

Los factores controlables, son variables que permiten

alcanzar los objetivos propuestos, mientras que los

factores incontrolables o variables fijas limitadas por

aspectos técnicos, económicos y tiempo, pueden ser

controlables para los fines de una prueba.

INICIO

Identificación y

exposición del problema

Elección de los factores,

niveles y rangos

Selección de la variable

de respuesta

Elección del diseño

experimental

Realización del

experimento

Análisis estadísticos de

los datos

Conclusiones y

Recomendaciones

FIN

INICIO

Efluente rio de La

Ribera

Preparación de

la Biomasa

Bioadsorción por

biomasa tratada

Tratamiento

Filtración

Biomasa cargada

Recuperación no

destructiva

Descarga con baja

concentración en metales

pesados

Recuperación

destructiva

Calcinación Metal Biomasa

regenerada

FINFigura 2. Diagrama de bloques

del Proceso

Parte ExperimentalPreparación

de la biomasa

Recolección de las cáscaras de

naranja y plátano

Limpieza

Secado

Molienda

Tamizado

Envasado

MATERIALES Y MÉTODOS

Desmetoxilación de la biomasa

Reticulación de la biomasa

Proceso de Bioadsorción

Disposición final

Desmetoxilación Reticulación Bioadsorción

Muestra filtrada y tratada Cuantificación de Zn y

Cd finales

MATERIALES Y MÉTODOS

Preparación de distribución de factores para el diseño experimental

PROCESO Factor A (Tipo de

bioadsorbente)

Factor B (pH) Factor C (Tamaño de

partícula µm)

P1 plátano 6.5 600-500

P2 plátano 6.5 300-355

P3 plátano 4.0 600-500

P4 plátano 4.0 300-355

P5 naranja 6.5 600-500

P6 naranja 6.5 300-355

P7 naranja 4.0 600-500

P8 naranja 4.0 300-355

MATERIALES Y MÉTODOS

Coeficiente de variación C.V. = 4,0268%

Resultados de la prueba de Duncan para el proceso de remoción de zinc

mediante biomasa residual

Prueba de Duncan para el Zn

procesos 0,00 D1 D5 D2 D6 D7 D3 D8 D4

medias 0,00 92,76 90,55 90,46 87,86 72,43 71,75 70,79 67,81

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Coeficiente de variación C.V. = 25,032%

Resultados de la prueba de Duncan para el proceso de Remoción de

cadmio mediante biomasa residual

Prueba de Duncan para Cd

procesos 0,00 D1 D2 D5 D6 D8 D3 D7 D4

medias 0,00 56,74 52,63 47,1 44,852 43,18 41,19 38,99 29,72

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En el siguiente gráfico, se observa como el contenido de cadmio reduce en cada etapa,

logrando desde: 0,3526 ppm (concentración inicial); 0,1525 ppm (primera etapa); 0,0403

ppm (segunda etapa); 0,0098 ppm (tercera etapa). Obteniendo un valor cercano al límite

máximo admisible del Reglamento de Contaminación Hídrica de la Ley 1333.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Cd

(p

pm

)

etapas

Etapas de Remoción Cadmio

El comportamiento de remoción para el zinc durante las tres etapas aplicadas, fueron de la

siguiente manera: 153,7133 ppm (concentración inicial); 11,1263 ppm (primera etapa);

0,5745 ppm (segunda etapa) y 0,2295 ppm (tercera etapa), como se muestra en el

siguiente gráfico.

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Zin

c (

pp

m)

etapas

Etapas de Remoción Zinc

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Conclusiones

•En el presente trabajo de investigación, se logró remover la

concentración de metales pesados cadmio y zinc del río de La

Ribera mediante la bioadsorción empleando como biomasa

residual cáscaras de naranja y plátano. De una concentración

inicial 153,7133 a 11,1267 ppm de zinc, logrando así un 92,76% de

eficiencia de remoción. Mientras para cadmio la concentración

final fue de 0,1525 ppm, partiendo desde una concentracióninicial de 0,3527ppm, logrando 54,74% de eficiencia de remoción.

De esta manera se puede mitigar el impacto ambiental

producido en el río de La Ribera y por ende en la Cuenca del río

Pilcomayo.

GRACIAS POR SU

ATENCIÓN…!!!