facultad de ingenierÍa quÍmica carrera de ingenierÍa quÍmica

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

TEMA:

“EVALUACIÓN DEL ALMIDÓN DE ARROZ (ORYZA SATIVA) Y SODA CÁUSTICA

COMO COAGULANTE PARA TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE UNA INDUSTRIA

TEXTIL”

AUTORES:

ÁLVAREZ MORA RENÉ ANDRÉS

CORONEL GÓMEZ MÓNICA

DIRECTOR DE PROYECTO DE TITULACIÓN:

DRA. MARTHA BERMEO GARAY

GUAYAQUIL, ECUADOR

2020-2021

https://es.wikipedia.org/wiki/Oryza_sativa

II




TRABAJO DE TITULACIÓN PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

INGENIERO QUÍMICO



TEXTIL”

AUTORES:

ÁLVAREZ MORA RENÉ ANDRÉS

CORONEL GÓMEZ MÓNICA

DIRECTOR DE PROYECTO DE TITULACIÓN:

DRA. MARTHA BERMEO GARAY

GUAYAQUIL, ECUADOR

2020-2021


III

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TRABAJO DE TITULACIÓN

TÍTULO Y SUBTÍTULO:

“EVALUACIÓN DEL ALMIDON DE ARROZ (ORYZA SATIVA) Y

SODA CAUSTICA COMO COAGULANTE PARA TRATAMIENTO DE

EFLUENTES DE UNA INDUSTRIA TEXTIL.”

AUTORES (apellidos/nombres): Álvarez Mora René y Coronel Gómez Mónica

REVISOR/TUTOR

(apellidos/nombres):

Dra. Bermeo Garay Martha

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil

UNIDAD/FACULTAD: Ingeniería Química

MAESTRÍA/ESPECIALIDAD: N/A

GRADO OBTENIDO: Tercer Grado

FECHA DE PUBLICACIÓN: Marzo 2021 No. DE PÁGINAS: 80

ÁREAS TEMÁTICAS: Investigación

PALABRAS

CLAVES/KEYWORDS:

Oryza Sativa, Almidón de arroz, Aguas Residuales, coagulantes orgánicos,

floculantes orgánicos, electrocoagulación.

RESUMEN/ABSTRACT: El propósito de este trabajo de titulación es demostrar la eficiencia del almidón de arroz como

tratamiento de coagulación-floculación en muestras de aguas residuales textiles. Los efluentes textiles son caracterizados por

poseer compuestos recalcitrantes convirtiéndolos en un desafío para los tratamientos de aguas comúnmente utilizados que a

pesar de su bajo costo pueden lograr eficiencias razonables, los costos de estos tratamientos son aproximadamente la mitad

respecto a procesos más avanzados como los tratamientos de oxidación (Electroquímica). Por ende, surge la necesidad de

combinar dichos procedimientos para la obtención de mejores eficiencias a menores costos. Para esta experimentación, se

utilizaron distintas dosificaciones en la muestra residual inicial, realizando procesos de coagulación-floculación,

posteriormente se analizó la eficacia del almidón de arroz como floculante y finalmente se analizó la eficiencia

como coadyuvante de coagulación luego de un proceso de electrocoagulación, el cual fue tomado en diferentes tiempos de

trabajo, siendo 1.30, 2.30 y 2.30 minutos. Logrando hasta un 97% de remoción de color y estar por debajo de los límites

permisibles en cuanto se refiere a DQO, pH, Turbiedad, Cromo hexavalente y Níquel. Concluyendo que la integración de un

tratamiento electroquímico junto con el almidón de arroz como floculante cumplen con los valores límites exigidos por el

Acuerdo Ministerial 097-A para la descarga de agua hacia alcantarillados públicos.

ADJUNTO PDF: SI X NO

CONTACTO CON AUTOR/ES:

Teléfono:

0963247221

0969721999

E-mail:

[email protected]

[email protected]

CONTACTO CON LA

INSTITUCIÓN:

Nombre: Dra. Martha Bermeo Garay

Teléfono:

E-mail: [email protected]


mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

IV

DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y DE AUTORIZACIÓN DE LICENCIA

GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO

COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS



LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES

NO ACADÉMICOS

Nosotros, Álvarez Mora René Andrés con C.I. No. 0922900329 y Coronel Gómez Mónica

con C.I. No. 0952522472, certificamos que los contenidos desarrollados en este trabajo de

titulación, cuyo título es “EVALUACIÓN DEL ALMIDON DE ARROZ (ORYZA SATIVA) Y

SODA CAUSTICA COMO COAGULANTE PARA TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE UNA

INDUSTRIA TEXTIL.” son de nuestra absoluta propiedad y responsabilidad, en conformidad al

Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS

CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN*, autorizamos la utilización de una

licencia gratuita intransferible para el uso no comercial de la presente obra a favor de la

Universidad de Guayaquil.

_______________________________ _______________________________

Álvarez Mora René Andrés Coronel Gómez Mónica C.I. 0922900329 C.I. 0952522472


V

CERTIFICADO DEL DOCENTE-TUTOR DEL TRABAJO DE

TITULACIÓN



Guayaquil,

Sr. Ing. Luis Bonilla Abarca, Mg DIRECTOR (A) DE LA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA



Ciudad.-

De mis consideraciones:

Envío a Ud. el Informe correspondiente a la tutoría realizada al Trabajo de Titulación denominado:

“Evaluación del almidón de arroz (Oryza Sativa) y soda cáustica como coagulante para

tratamiento de efluentes de una industria textil.” De los estudiantes Álvarez Mora René y

Coronel Gómez Mónica, indicando que cumplido con todos los parámetros establecidos en la

normativa vigente:

• El trabajo es el resultado de una investigación.

• El estudiante demuestra conocimiento profesional integral.

• El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento.

• El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento.

Adicionalmente, se adjunta el certificado de porcentaje de similitud y la valoración del trabajo de

titulación con la respectiva calificación.

Dando por concluida esta tutoría de trabajo de titulación, CERTIFICO, para los fines pertinentes,

que los estudiantes están aptos para continuar con el proceso de revisión final.

Atentamente,

Firmado electrónicamente por:

MARTHA MIRELLA

BERMEO GARAY

Dra. Martha Bermeo Garay

TUTOR DE TRABAJO DE TITULACIÓN

C.I. 0905104790 FECHA: Lunes, 4 de marzo del 2021


VI

CERTIFICADO PORCENTAJE DE SIMILITUD

Habiendo sido nombrado Dra. Martha Bermeo Garay, tutor del trabajo de titulación certifico

que el presente trabajo de titulación ha sido elaborado por Álvarez Mora René, CI: 0922900329

y Coronel Gómez Mónica, CI.: 0952522472, con mi respectiva supervisión como requerimiento

parcial para la obtención del título de INGENIERO QUÍMICO.

Se informa que el trabajo de titulación: “EVALUACIÓN DEL ALMIDÓN DE ARROZ

(ORYZA SATIVA) Y SODA CÁUSTICA COMO COAGULANTE PARA

TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE UNA INDUSTRIA TEXTIL.”, ha sido orientado

durante todo el periodo de ejecución en el programa antiplagio (indicar el nombre del programa

antiplagio empleado) quedando el 0% de coincidencia.

https://secure.urkund.com/view/93067834-234028-774421

Firmado electrónicamente por:

MARTHA MIRELLA BERMEO GARAY

Dra. Martha Bermeo Garay TUTOR DE TRABAJO DE TITULACIÓN

C.I. 0905104790

FECHA: Lunes, 8 de marzo del 2021


VII

INFORME DEL DOCENTE REVISOR

Guayaquil,

Sr. Ing. Luis Bonilla

DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA



Ciudad.-

De mis consideraciones:

Envío a Ud. el Informe correspondiente a la REVISIÓN FINAL del Trabajo de Titulación “EVALUACIÓN

DEL ALMIDÓN DE ARROZ (ORYZA SATIVA) Y SODA CÁUSTICA COMO COAGULANTE PARA

TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE UNA INDUSTRIA TEXTIL.” de los estudiantes Álvarez Mora

René y Coronel Gómez Mónica. Las gestiones realizadas me permiten indicar que el trabajo fue revisado

considerando todos los parámetros establecidos en las normativas vigentes, en el cumplimento de los

siguientes aspectos:

Cumplimiento de requisitos de forma:

El título tiene un máximo de 20 palabras.

La memoria escrita se ajusta a la estructura establecida.

El documento se ajusta a las normas de escritura científica seleccionadas por la Facultad.

La investigación es pertinente con la línea y sublíneas de investigación de la carrera.

Los soportes teóricos son de máximo 10 años.

La propuesta presentada es pertinente.

Cumplimiento con el Reglamento de Régimen Académico:

El trabajo es el resultado de una investigación.

El estudiante demuestra conocimiento profesional integral.

El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento.

El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento.

Adicionalmente, se indica que fue revisado, el certificado de porcentaje de similitud, la valoración del

tutor, así como de las páginas preliminares solicitadas, lo cual indica el que el trabajo de investigación

cumple con los requisitos exigidos.

Una vez concluida esta revisión, considero que los estudiantes Álvarez Mora Rene Andrés y Coronel

Gómez Mónica están apto para continuar el proceso de titulación. Particular que comunicamos a usted para

los fines pertinentes.

Atentamente,

VIII

AGRADECIMIENTO

Este proyecto de lo dedico a mi madre Anabel Mora

quien siempre fue mi principal apoyo para seguir adelante

y cumplir mis objetivos, a mi padre René Álvarez que me

apoyó, me aconsejó y logró guiarme por el mejor camino,

a mi amiga y compañera de tesis Mónica Coronel por ese

esfuerzo admirable que demostró durante este periodo y la

Dra. Mirella Bermeo.

A mi familia que siempre estuvo en las buenas y en las

malas, especialmente a mi abuelita Bella Torres quien es el

pilar de esta hermosa familia.

A mis amigos y compañeros que me acompañaron a lo

largo de este camino brindándome su ayuda para seguir

adelante y nunca rendirme.

René Álvarez Mora

Cada una de las metas y pequeños objetivos

que me he trazado a lo largo de mi vida, es gracias a la

confianza y esfuerzo constante de mi familia,

es por ellos que este agradecimiento es dirigido para mis

padres, quienes me apoyan en cada uno de mis sueños

profesionales y personales.

Además, debo agradecer infinitamente

a la Dra. Mirella Bermeo, puesto que su gran amabilidad y su

amplio conocimiento hicieron concluir satisfactoriamente

este trabajo de investigación. Al Ing. Carlos Muñoz por su

apoyo y gentileza durante este proceso.

También al Ing. Alfredo Llopis por su ayuda y asesoría.

Finalmente agradecer a mis amigos

y compañeros de carrera, ya que hicieron de esta, una

maravillosa etapa.

Monica Coronel Gómez

IX

DEDICATORIA

Dedico este trabajo a mis padres en ofrenda de todo el

esfuerzo que han hecho por mí, a mi padre por toda la

paciencia y la sabiduría que me ha impartido y a mi

amada madre que sin su cariño, amor y apoyo

incondicional nunca hubiera logrado este objetivo.

Te amo madre.

René Álvarez Mora

A Dios por cuidarme y permitirme avanzar cada día en

su compañía.

Dedico con mucho cariño este trabajo de titulación

a mis padres Miguel Coronel y Bertha Gómez,

por su esfuerzo, paciencia, sacrificio

y fe hacia mí para cumplir con esta meta

propuesta.

Monica Coronel Gómez

X

ÍNDICE DE CONTENIDO

AGRADECIMIENTO ........................................................................................................... VIII

DEDICATORIA ...................................................................................................................... IX

RESUMEN: ............................................................................................................................. XX

ABSTRACT: ......................................................................................................................... XXI

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... XXII

CAPÍTULO I .............................................................................................................................. 1

1.1. EL PROBLEMA ............................................................................................................... 1

1.1.1. Planteamiento del problema .................................................................................. 1

1.2. FORMULACIÓN Y SISTEMATIZACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ....................... 1

1.3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................ 1

1.3.1. Justificación teórica ............................................................................................... 1

1.3.2. Justificación metodológica .................................................................................... 2

1.3.3. Justificación practica ............................................................................................. 3

1.4. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................................ 3

1.4.1. Objetivo general .................................................................................................... 3

1.4.2. Objetivos específicos............................................................................................. 3

1.5. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................ 4

1.5.1. Delimitación temporal ........................................................................................... 4

1.5.2. Delimitación espacial ............................................................................................ 4

1.5.3. Delimitación del contenido ................................................................................... 5

1.6. HIPÓTESIS ...................................................................................................................... 5

1.7. VARIABLES .................................................................................................................... 5

1.7.1. Variables Independientes ...................................................................................... 5

1.7.2. Variables Dependientes ......................................................................................... 5

XI

1.7.3. Operacionalizaciones de las variables ................................................................... 6

CAPÍTULO II ............................................................................................................................ 7

2.1. ANTECEDENTES ............................................................................................................. 7

2.2. MARCO TEÓRICO ......................................................................................................... 8

2.2.1. Aguas residuales .................................................................................................... 8

2.2.2. Tipos de aguas residuales ...................................................................................... 9

2.2.3. Características de las aguas residuales .................................................................. 9

2.2.4. Efluente industrial textil ...................................................................................... 10

2.2.5. Proceso industrial textil ....................................................................................... 11

2.2.6. Características de los efluentes textiles ............................................................... 12

2.2.7. Tratamiento de aguas residuales ......................................................................... 12

2.2.8. Tratamiento primario........................................................................................... 12

2.2.9. Coagulacion y floculación ................................................................................... 12

2.2.10. Electroquimica ................................................................................................. 14

2.2.11. Electrocoagulación .......................................................................................... 14

2.2.12. Partes de la fuente: ........................................................................................... 15

2.2.13. Celdas de electrocoagulación .......................................................................... 16

2.2.14. Agentes naturales utilizados para la coagulacion ............................................ 17

2.2.15. Arroz ................................................................................................................ 17

2.2.16. Almidón de arroz ............................................................................................. 18

2.2.17. Amilosa ............................................................................................................ 19

2.2.18. Amilopectina ................................................................................................... 19

2.2.19. Mecanismo de coagulacion/floculación del almidón de arroz ........................ 20

2.2.20. pH metro .......................................................................................................... 23

2.2.21. Turbidímetro .................................................................................................... 24

XII

2.3. MARCO LEGAL ............................................................................................................ 24

2.4. MARCO CONCEPTUAL .............................................................................................. 24

2.4.1. Oryza sativa en Ecuador ...................................................................................... 25

2.4.2. Coagulantes utilizados en el Ecuador.................................................................. 25

2.4.3. Industrias textiles en el Ecuador.......................................................................... 26

2.5. MARCO CONTEXTUAL .............................................................................................. 27

CAPÍTULO III ......................................................................................................................... 28

3.1. Metodología de la investigación ..................................................................................... 28

3.2. Materiales, reactivos e insumos ...................................................................................... 28

3.3. Diseño de la investigación .............................................................................................. 29

3.3.1. Acondicionamiento de la materia ........................................................................ 29

3.4. Metodología para emplearse ........................................................................................... 29

3.4.1. Agua residual....................................................................................................... 29

3.4.1.1. Toma de la muestra ...................................................................................... 29

3.4.1.2. Procedimiento de toma de muestra ............................................................... 29

3.4.1.3. Análisis inicial de la muestra ........................................................................ 29

3.4.2. Extracción del almidón a partir del arroz ............................................................ 30

3.4.3. Preparación del coagulante.................................................................................. 31

3.4.4. Prueba de tratabilidad en el Test de Jarras .......................................................... 31

3.4.5. Ensayos de electrocoagulación............................................................................ 32

3.4.6. Análisis de Índice de Willcomb .......................................................................... 32

CAPÍTULO IV ......................................................................................................................... 33

4.1. Resultados experimentales .............................................................................................. 33

4.1.1. Análisis de agua cruda textil ............................................................................... 33

4.1.2. Elaboración de la solución de almidón de arroz e hidróxido de sodio ................ 34

XIII

4.1.3. Resultados de FeCl3 como coagulante y almidón como floculante. ................... 35

4.1.4. Resultados de electrocoagulación 1'30'' almidón como floculante ..................... 37

4.1.5. Resultados de electrocoagulación 2'30'' almidón como floculante ..................... 40

4.1.6. Experimentaciones finales................................................................................... 43

4.2. Análisis y discusión de resultados .................................................................................. 44

CAPÍTULO V .......................................................................................................................... 46

5.1. Conclusiones ................................................................................................................... 46

5.2. Recomendaciones ........................................................................................................... 48

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 49

XIV

ÍNDICE DE TABLAS

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

Tabla 2: Contaminantes físicos y químicos ............................................................................ 10

Tabla 3: Coagulantes sintéticos comunes ............................................................................... 13

Tabla 4: Composición química del arroz ................................................................................ 17

Tabla 5: Características del almidón de arroz ......................................................................... 18

Tabla 6: Temperatura óptima de gelatinización del almidón de arroz .................................... 22

Tabla 7: Materiales, equipos utilizados ................................................................................... 28

Tabla 8: Análisis del Índice de Willcomb ............................................................................... 32

Tabla 9: Análisis de agua cruda .............................................................................................. 33

Tabla 10: Resultados de FeCl3 como coagulante y almidón como floculante. ....................... 35

Tabla 11: Porcentaje de remoción usando FeCl3 y almidón como floculante. ....................... 36

Tabla 12: Resultados de electrocoagulación 1'30'' almidón como floculante ......................... 37

Tabla 13: Porcentaje de remoción con electrocoagulación 1'30'' ............................................ 38

Tabla 14: Porcentaje de remoción entre electrocoagulación 1'30'' y muestra final ................ 38

Tabla 15: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y muestra final con 1'30'' ................. 39

Tabla 16: Resultados de electrocoagulación 2'30'' almidón como floculante ......................... 40

Tabla 17: Porcentaje de remoción con electrocoagulación 2'30'' ............................................ 41

Tabla 18: Porcentaje de remocion entre electrocoagulación 2'30'' y muestra final ................ 41

Tabla 19: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y muestra final con 2'30'' ................. 42

Tabla 20: Análisis de agua residual tratada ............................................................................ 43

Tabla 21: Resultados con almidón de arroz como coagulante ................................................ 57

Tabla 22: Porcentaje de remoción con almidón de arroz como coagulante ............................ 58

Tabla 23: Resultados de electrocoagulación 3'30'' y almidón como floculante ...................... 59

Tabla 24: Porcentaje de remoción de electrocoagulación ....................................................... 60

XV

Tabla 25: Porcentaje de remoción entre electrocoagulación 3'30'' y muestra final ................. 60

Tabla 26: Porcentaje de remoción entre electrocoagulación 3'30'' y muestra final ................. 61

Tabla 27: Resultados entre muestra cruda y minutos de electrocoagulación .......................... 62

Tabla 28: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y minutos de electrocoagulación...... 62

XVI

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1: Ubicación de la facultad de Ingeniería Química ....................................................... 4

Figura 2: Proceso de coagulacion y floculación ..................................................................... 13

Figura 3: Sistemas de electrocoagulación ............................................................................... 16

Figura 4: Oryza sativa ............................................................................................................. 17

Figura 5: Estructura molecular de Amilosa ............................................................................ 19

Figura 6: Estructura molecular de Amilopectina .................................................................... 20

Figura 7: Mecanismo de coagulación por neutralización de cargas ....................................... 20

Figura 8: Test de jarras ........................................................................................................... 23

Figura 9: Distribución del sector textil en Ecuador ................................................................ 26

Figura 10: Diagrama de proceso para experimentación ......................................................... 27

Figura 11: Porcentaje de remoción usando FeCl3 y almidón como floculante ...................... 36

Figura 13: Porcentaje de remoción entre electroquímica 1’30” y muestra final .................... 39

Figura 14: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y muestra final con 1'30'' ................ 39

Figura 15: Porcentaje de remoción con electrocoagulación 2'30'' .......................................... 41

Figura 16: Porcentaje de remoción entre electrocoagulación 2'30'' y muestra final ............... 42

Figura 17: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y muestra final con 2'30'' ................ 42

Figura 18: Porcentaje de remoción de experimentación final ................................................ 43

Figura 19: Coagulante de almidón de arroz ............................................................................ 53

Figura 20: Proceso de experimentación .................................................................................. 53

Figura 21: Digestor ................................................................................................................. 53

Figura 22: Espectrofotómetro HACH ..................................................................................... 53

Figura 23: Balanza Analítica .................................................................................................. 53

Figura 24: Turbidímetro HACH ............................................................................................. 53

Figura 25: Equipo de electrocoagulación ............................................................................... 53

XVII

Figura 26: Kit de DQO ........................................................................................................... 53

Figura 27: Muestra luego de electrocoagulación .................................................................... 54

Figura 28: Muestra de flóculos suspendidos luego de electrocoagulación ............................. 54

Figura 29: Muestra sedimentada y filtrada luego de electrocoagulación ............................... 54

Figura 30: Resultado obtenido en 1'30'' de electrocoagulación más floculante orgánico. ...... 54

Figura 31: Resultados obtenidos en 2'30'' de electrocoagulación más floculante orgánico ... 54

Figura 32: Resultados obtenidos en 3'30''de electrocoagulación más floculante orgánico .... 54

Figura 33: Lodos en 1600ppm de 2'30'' tratamiento de electrocoagulación más floculante

orgánico .................................................................................................................................... 54

Figura 34: Análisis de DQO en pruebas de ensayo. ............................................................... 54

Figura 35: Diluciones realizadas para los análisis de Color, Turbiedad, Cromo y Níquel. .... 55

Figura 36: Muestra final del tratamiento (pulido) .................................................................. 55

Figura 37: Porcentaje de remoción con almidón de arroz como coagulante .......................... 58

Figura 38: Porcentaje de remoción de electrocoagulación 3'30'' y almidón como floculante. 60

Figura 39: Porcentaje de remoción entre electrocoagulación 3'30'' y muestra final ............... 61

Figura 40: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y muestra final 3'30'' ...................... 61

Figura 41: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y minutos de electrocoagulación .... 62

Figura 42: Análisis fisicoquímico de muestra cruda textil ..................................................... 63

Figura 43: Análisis fisicoquímico de muestra textil tratada ................................................... 64

XVIII

ÍNDICE DE ANEXOS

ANEXO 1: EVIDENCIA DE EXPERIMENTACIÓN ........................................................... 53

ANEXO 2: TABLA 8 ACUERDO MINISTERIAL 0.97-A ................................................... 56

ANEXO 3: RESULTADOS EXPERIMENTALES ................................................................ 57

ANEXO 4: REPORTE DE ANÁLISIS ................................................................................... 63

XIX

ABREVIATURA, SIGLAS Y SIMBOLOS

NTU: Unidades Nefelométrica de Turbidez

UPC: Unidades de Platino y Cobalto

pH: Potencial de Hidrógeno

ppm: Partes Por Millón

RPM: Revoluciones Por Minuto

mg/L Miligramos por

min Minutos

seg Segundos

Flocs Flóculos

NaOH Hidróxido de Sodio

% Tanto por ciento

°C Grados Celsius

Al2SO4 Sulfato de Aluminio

FeCl3 Cloruro Férrico

ml Mililitros

SSusp Sólidos Suspendidos

Cr6+ Cromo hexavalente

XX






TEXTIL”

Autores: Álvarez Mora René; Coronel Gómez Mónica

Tutor: Dra. Bermeo Garay Martha Mirella

RESUMEN:

Esta investigación tiene como objeto la evaluación del almidón de arroz y soda caustica como

coagulante para tratamiento de efluentes de una industria textil. Esta agua tiene inicialmente 21350

Pt/Co, 212 NTU, 792 mg/L y 15 mg/L, los cuales están fuera de los parámetros permisibles. Se

realizaron experimentaciones usando test de jarras con distintas dosificaciones. En la primera

etapa, dosificando el almidón como coagulante se obtuvo una remoción de 6% de parámetros

donde se observó poca formación de floculo. En la segunda etapa se eliminó un 35% usando

Cloruro férrico como coagulante y almidón como floculante obteniendo una mejor formación de

flóculos, en la tercera etapa se usó electrocoagulación a 1.30, 2.30 y 3.30 minutos y almidón de

arroz como floculante, removiendo un 90% de estos contaminantes y logrando estar por debajo de

los límites permisibles de descarga cumpliendo con las normativas. Se concluye que el almidón

funciona mejor al ser utilizado luego de la aplicación de técnicas de electrocoagulación.

PALABRAS CLAVES: Oryza Sativa, Almidón de arroz, Aguas Residuales, coagulantes

orgánicos, floculantes orgánicos, electrocoagulación.


XXI






TEXTIL”

Autores: Álvarez Mora René; Coronel Gómez Mónica

Tutor: Dra. Bermeo Garay Martha Mirella

ABSTRACT:

The objective of this research is the evaluation of rice starch and caustic soda as a coagulant for

the treatment of effluents from a textile industry. This water initially has 21350 Pt / Co, 212 NTU,

792 mg / L and 15 mg / L, which are outside the permissible parameters. Experiments were carried

out using jar tests with different dosages. In the first stage, dosing the starch as a coagulant, a 6%

removal of parameters was obtained where little flocculum formation was observed. In the second

stage, 35% was removed using ferric chloride as coagulant and starch as flocculant, obtaining

better floc formation, in the third stage, electrocoagulation was used at 1.30, 2.30 and 3.30 minutes

and rice starch as flocculant, removing 90%. of these pollutants and managing to be below the

permissible discharge limits complying with the regulations. It is concluded that starch works

better when used after the application of electrocoagulation techniques.

KEY WORDS: Oryza Sativa, Rice Starch, Wastewater, Organic Coagulants, Organic

Flocculants, Electrocoagulation.


XXII

INTRODUCCIÓN

El agua es el principal recurso de la vida, es por ello por lo que debe ser cuidada ya que cada

vez gran parte de esta se consume y no se recupera. Este es uno de los problemas ambientales más

complicados que tienen las industrias, debido a que por mucho tiempo los efluentes no eran

controlados y fueron usados y vertidos al ambiente sin un tratamiento previo, lo cual generaba

contaminación en el medio ambiente y peligros para la vida acuática, silvestre y humana.

Dependiendo del tipo de industria, el agua puede ser más o menos contaminante, aun así, todas

deben ser tratadas antes de su desecho. En Ecuador estos efluentes pueden ser vertidos en el

alcantarillado público o en cuerpos de agua dulce. [1]

Las aguas residuales provenientes de industria textil generan una gran cantidad de

contaminantes y poseen una fuerte coloración que puede anular los procesos de fotosíntesis que se

generan en el cuerpo de agua donde son descargados estos efluentes. Las moléculas de los

colorantes que se utilizan en la actualidad varían mucho y además son complejas. Se consideran

efluentes poco biodegradables debido a que son de origen sintético y muy solubles en agua, es por

ello que, a lo largo de la historia, las industrias se han visto en la necesidad de realizar un

tratamiento en sus aguas residuales. Otro de los problemas que tienen estas industrias es el uso de

compuestos inorgánicos como coagulantes, entre los más comunes están Sulfato de aluminio,

Cloruro férrico, Policloruro de aluminio, los cuales ayudan en gran manera, pero a su vez, generan

ciertos inconvenientes debido a que desde el punto de vista ambiental se ha registrado que

tratamientos de agua potable presentan cantidades considerables de sulfato de aluminio

representando un riesgo para la salud. Es allí en donde participan los coagulantes orgánicos, es

decir, coagulantes que no aportan con más contaminación a estas aguas, estos tipos de coagulantes

se producen a partir de agro productos como la yuca, maíz, moringa, arroz, entre otros. [2]

En este trabajo investigativo, se evaluará la efectividad del coagulante de almidón de arroz en

un agua residual textil, aplicando métodos como coagulación-floculación y el método de

electrocoagulación con el objetivo de disminuir la cantidad de compuestos contaminantes que

posee este efluente. La remoción de color en estas aguas es un parámetro difícil de reducir por

tratamiento convencionales y una de las mejores maneras de conseguirlo es mediante tratamientos

de electroquímica, debido a que las dimensiones de las macromoléculas orgánicas son muy

XXIII

grandes y esto dificulta que ingresen a la pared de la célula, impidiendo su reducción, mientras

que los procesos electroquímicos pueden romper estas grandes moléculas orgánicas formando

pequeñas cadenas de ácidos orgánicos que podrán penetrar en las células facilitando su

degradación. Una de las principales desventajas del uso prolongado tratamientos de

electrocoagulación son sus costos ya sea por el reemplazo constante del electrodo de sacrificio o

porque se deben aumentar la concentración de hierro o aluminio para evitar que una película de

oxido se estanque en el electrodo disminuyendo su eficiencia. Por eso nos vemos en la obligación

de combinar un tratamiento de aguas a base de un producto orgánico que contiene almidón junto

con electrocoagulación para obtener eficiencias óptimas. [3]

Se logró demostrar que el coagulante a base de almidón de arroz como coadyuvante de

coagulación para tratamiento de efluentes textiles junto con la electrocoagulación poseen

eficiencias que superan el 90% de remoción en parámetros específicos como color, turbiedad,

cromo y DQO. Junto a eso podemos recalcar que con la ayuda de este producto orgánico se pueden

disminuir los tiempos de tratamiento con electrocoagulación, lo que aumentará la duración del

electrodo de sacrificio.

1

CAPÍTULO I

1.1. EL PROBLEMA

1.1.1. Planteamiento del problema

La industria textil genera gran cantidad de aguas residuales, debido que se utiliza grandes

cantidades de agua para producir una pequeña cantidad de producto textil; Estas aguas residuales

contienen colorantes, surfactantes, sales inorgánicas y varios compuestos químicos usados durante

el proceso, elementos que, contaminan los cuerpos acuáticos, afectando a los seres vivos marinos,

por lo cual puede también, afectar a las personas. Los parámetros requeridos por la normativa

vigente detallan que estos efluentes deben tener un control al ser liberadas, por esto, es necesario

implementar productos coagulantes con el fin de generar coalescencia al material suspendido no

sedimentable al agua. Existen varios coagulantes químicos que alteran negativamente el pH,

requiriendo que se agreguen otros reactivos, para corregir esta acción. Debido a esto es importante

la evaluación de coagulantes orgánicos que no emitan los problemas ambientales y ni en sus

procesos. Además, esto ayuda significativamente en ámbitos, económicos, laboral y

socioambiental.

1.2. FORMULACIÓN Y SISTEMATIZACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

¿Cuál será la eficiencia de los coagulantes orgánicos a base de almidón de arroz en el

tratamiento de aguas residuales de una industria textil?

¿El almidón obtenido del arroz será una buena alternativa para reducir el uso de coagulantes

químicos en el efluente textil?

1.3.JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

1.3.1. Justificación teórica

Hoy en día para estos tratamientos de aguas residuales se utilizan sales de aluminio como el

Al2(SO4)3, los mismos que causan algunas alteraciones en los efluentes, sin mencionar algunos los

problemas de salud.

En esta investigación se analizará y evaluará un tratamiento para las aguas residuales de la

industria textil a partir de la elaboración de un coagulante orgánico generado del almidón del arroz,

2

con el fin de reducir la carga contaminante a parámetros óptimos y sostenibles para el medio

ambiente.

El agua residual de la Industria textil contiene alto contenidos de contaminantes resultados de

los procesos textiles, su principal característica es el color, debido al uso de tensoactivos, ácidos,

productos alcalinos, metales pesados y aceites naturales, los mismos que se pueden encontrar de

forma disuelta. Esta agua residual al ser descargada provoca impactos ambientales negativos ya

que no cumple con los parámetros límites de la normativa vigente (Acuerdo Ministerial 097-A)

Al generar esta alternativa se analizarán diferentes campos científicos, tales como; mecánica de

fluido, tratamiento de aguas, análisis fisicoquímicos, así como reacciones químicas.

1.3.2. Justificación metodológica

La coagulación-floculación es la técnica utilizada en los tratamientos de aguas residuales, que

ayuda a neutralizar las cargas formando una masa gelatinosa que une las partículas, aumentando

su tamaño, y permitiendo que estas puedan quedar atrapadas y posteriormente ser eliminadas en

el proceso de filtrado.

Para cumplir el objetivo principal de esta investigación que es la evaluación del coagulante

orgánico, se analizarán las muestras obtenidas mediante análisis fisicoquímicos en laboratorios

certificados, para conocer si el coagulante elaborado genera beneficios apreciables en la calidad

del agua residual.

Se realizará también un test de jarras a la muestra de efluentes textiles para determinar la

cantidad de coagulante necesario para obtener la clarificación, se tomarán datos iniciales de

turbidez, pH y color para ser comparados con la muestra luego de haber aplicado el coagulante

orgánico a base de arroz para evaluar su eficiencia y proponer una nueva alternativa en cuanto se

refiere al uso de coagulantes en las industrias textiles. Finalmente se compararán los resultados

con los parámetros del Acuerdo Ministerial 097-A, y así evaluar correctamente el uso del

coagulante orgánico.

3

1.3.3. Justificación practica

Este trabajo experimental propone evaluar la eficiencia de un coagulante a base de almidón de

arroz y soda caustica para demostrar su factibilidad como método de clarificación de aguas residual

sin alterar niveles de pH, turbidez, color y DQO, debido a la presencia de residuos inorgánicos.

Al ser los resultados de esta investigación óptimos, las industrias textiles podrían implementar

el uso de coagulantes orgánicos en sus aguas residuales, y así disminuir el uso de compuestos

inorgánicos que tienen ciertas desventajas, y su gasto podría ser más rentables.

Todo esto con el objetivo de aprovechas materia prima barata y abundante como coagulante,

comprobar su eficiencia en el agua residual de industria textil y así proponer una alternativa natural

a los coagulantes que son los más utilizados actualmente y de este modo minimizar el impacto

ambiental.

1.4.OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

1.4.1. Objetivo general

Evaluar la eficiencia del almidón de arroz (Oryza Sativa) y soda cáustica como coagulante para

tratamiento de efluentes de la industria textil.

1.4.2. Objetivos específicos

Caracterizar el efluente textil mediante análisis fisicoquímicos.

Obtener el coagulante a base de almidón de arroz.

Experimentar el coagulante orgánico con base de arroz en el agua residual de

industria textil mediante técnicas de coagulación-floculación y electrocoagulación.

Comparar la eficiencia de remoción de turbiedad, color, DQO, pH en el efluente

industrial, a fin de cumplir con la normativa vigente.

4

1.5. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

1.5.1. Delimitación temporal

La elaboración experimental y teórica de esta investigación se llevará a cabo en un periodo de

tiempo de 5 meses.

1.5.2. Delimitación espacial

El presente trabajo de titulación debido a los nuevos órdenes del país, se llevará a cabo en un

espacio privado acondicionado para la experimentación recomendado por el tutor. Los análisis

requeridos se harán en el Laboratorio de Aguas de la Facultad de Ingeniería Química de la

Universidad de Guayaquil, localizado en la Avenida Delta, y otra parte de estos se harán en

laboratorios privados de Aguas de la ciudad de Guayaquil, con el fin de cumplir cada uno de los

objetivos planteados.

Figura 1: Ubicación de la facultad de Ingeniería Química

Fuente: [4]

5

1.5.3. Delimitación del contenido

Campo: Ingeniería de Aguas y Medio Ambiente

Área: Ingeniería Química

Este trabajo de investigación se desarrollo

1.6. HIPÓTESIS

Se logrará evaluar al almidón de arroz y soda caustica como coagulante para la remoción

de contaminantes en el tratamiento del efluente industrial textil.

1.7.VARIABLES

1.7.1. Variables Independientes

Coagulante orgánico a base de arroz.

1.7.2. Variables Dependientes

Agua residual de la Industria textil.

6

1.7.3. Operacionalizaciones de las variables

Variables Indicadores Tipo Descripción Unidades de

Medición

Almidón de

arroz

Tiempo de

formación de flocs Independiente

Cantidad de tiempo en que tarda en formarse

una cantidad de masa aglutinada conocidas

como flocs

Min

Concentración de

coagulante/floculante Independiente

Cantidad adecuada de coagulantes y floculantes

actúen hasta que se formen los flocs y

precipiten

ppm

Agua residual

pH Dependiente Escala de medición de la acidez o basicidad a

través de la concentración de cationes o iones -

Turbiedad Dependiente Medida de la claridad del agua, determina la

cantidad de solidos suspendidos

NTU (Unidad

Nefelométrica

de Turbidez)

Color Dependiente

Entre más oscuro su color, se presume mayor

cantidad de sustancias disueltas y partículas en

suspensión

UPC Unidades

de Platino y

Cobalto

DQO Dependiente

Demanda Química de Oxígeno es la cantidad

de oxígeno necesaria para oxidar toda la

materia orgánica y oxidable presente en un

agua residual. Es una medida representativa de

la contaminación orgánica de un efluente

mg/L O2

Tabla 1: Operacionalización de las variables

Fuente: Elaborado por autores

7

CAPÍTULO II

2.1. ANTECEDENTES

Actualmente, el uso de polímeros o de almidón en el tratamiento de aguas residuales es muy

común internacionalmente y en Ecuador, se considera una práctica bastante útil en las plantas de

tratamientos de aguas. Estos polímeros se obtienen de diferentes plantas nativas, algunas de estas

se utilizan como alimento debido a su alto contenido de nutrientes, entre los más comunes se

encuentran la yuca, papa, garbanzo, soya, avena, moringa, maíz, etc.

El primer estudio realizado se dio en 1986 mediante la utilización de la semilla de moringa

oleífera en manos del Ing. Mejía Gillen, y dio resultados positivos al compararse con coagulantes

sintetizados. Sin embargo, fue el Ing. Eddy Moran quien en el año de 1987 analizo el uso de fécula

de maíz en el proceso de coagulación del agua, cuando se emplea el sulfato de aluminio,

concluyendo así que es sustentable el uso de féculas o almidones como polielectrolitos naturales

para sustituir las sales de aluminio. [5]

Nacionalmente se ha realizado distintos tipos de estudio con coagulantes orgánicos entre los

más conocidos están la semilla de moringa, papa, yuca, aplicados en diferentes efluentes

superficiales e industriales.

En el Ecuador existen plantas de tratamiento de aguas que utilizan coagulantes orgánicos para

sus procesos de coagulación-floculación y una de las ventajas de su uso es el factor económico, ya

que al ser el arroz y producto muy comercializado en el país sus costos son relativamente bajos.

A nivel mundial se ha realizado practicas con almidón de arroz como coagulante en efluentes

textiles, es por ello que este trabajo investigativo desarrollara este producto orgánico con el fin de

conocer el rendimiento en aguas residuales de empresas ecuatorianas de este tipo.

8

2.2. MARCO TEÓRICO

2.2.1. Aguas residuales

Se conoce como aguas residuales a todas aquellas aguas que su composición se ve afectada y

son provenientes de las descargas industriales, comerciales, municipales, entre otras. En pocas

palabras estas aguas han sufrido una degradación en su calidad original. [6] Otra forma de

definirlas es como aquellas que por uso del hombre representar un peligro y deben ser desechadas

porque contienen gran cantidad de sustancias y/o microrganismos [7]

Los cuerpos de aguas receptores ya sean ríos, lagos o mares no son capaces de neutralizar la

cantidad de contaminantes que poseen las aguas residuales y por ende se han visto perjudicados

perdiendo sus características naturales y la capacidad para sostener la biodiversidad de la vida

acuática. Para evitar esto las entidades encargadas del medio ambiente exigen limites permisibles

para cada parámetro. [8]

En muchos lugares del mundo se puede apreciar como ha bajado la calidad del agua y esto

repercuta en el campo de la sanidad debido a que cierta cantidad de la población opta por recurrir

a recursos de aguas superficiales para su abastecimiento y en caso de que estos esten contaminados

podría causar problemas epidemiológicos. [8]

La Organización Mundial de la Salud indica que el agua contaminada es el mayor causante de

enfermedades y muertes en el mundo, anuelmente las enfermedades provocadas por la

contaminación de aguas causa la muerte de 3 millones de personas en el mundo. La mayoría de

las aguas residuales son evacuados a cuerpos de agua sin ningún tratamiento previo debido a que

no solo es dificil eliminar todos los contaminantes, esto tambíen implican costos elevados para las

industrias. Todos estos factores influyen directamente a la calidad del agua incluso después de su

potabilización. Debido a esto se han creado normas de calidad para el agua no solo para su

consumo, tambien hay guías que se deben cumplir cuando se trata de las descargas de aguas

residuales. Los beneficios de tener una agua de calidad son incalculables por eso el país se rige de

una norma que regula los parámetros de las descargas de aguas residuales a los cuerpos hídricos.

[9]

9

2.2.2. Tipos de aguas residuales

Existen 4 tipos de aguas residuales, y son:

Aguas residuales domesticas o aguas negras: aquellas que contienen heces y orina

humana, agua del aseo personal, de la limpieza de la cocina y de la casa en general.

Contienen grandes cantidades de materia orgánica y microorganismos, restos de

surfactantes, lejía y grasas.

Aguas blancas: aquellas que provienen de la lluvia, nieve o hielo, del riego de los lugares

públicos.

Aguas residuales industriales: son el residuo del sector industrial, contienen grasas,

detergentes, antibióticos, ácidos, y otros subproductos. Su composición varía dependiendo

del sector industrial.

Aguas residuales agrícolas: Proceden de zonas rurales, en las cuales se trabajan de forma

agrícola.

2.2.3. Características de las aguas residuales

Estas sustancias llamadas residuales que se forman en los líquidos cloacales pueden presentarse

como disueltas, suspendidas o en estado intermedio.

La procedencia de estas sustancias puede ser de naturaleza mineral u orgánica, en el caso de

estas sustancias orgánicas le comunican propiedades no deseables al líquido residual como los

microorganismos y en el caso de los minerales, estas sustancias provienen de los mismos minerales

que formaron parte de estas aguas abastecidas.

Estas sustancias minerales u orgánicas interfieren con los sistemas de recolección y transporte

que contienen a estas aguas, esta materia orgánica será compuesta por una acción bacteriana dando

origen a continuos cambios en la composición de dicha agua. Entre las sustancias biodegradables

del agua se encuentran los compuestos nitrogenados, no nitrogenados y los carbohidratos.

Las proteínas son muy complejas y se encuentran en toda materia viviente animal o vegetal, los

hidratos de carbono se encuentran formando azúcar, almidón, algodón, celulosas y fibras

vegetales; los hidratos de carbono en el papel higiénico y el algodón son altamente resistentes a la

descomposición, las grasas también son difícil de descomponer. [10]

10

En función de la calidad del agua hablamos de 3 contaminantes que son los químicos, biológicos

y físicos. Estas impurezas deben su origen a los contaminantes orgánicos e inorgánicos.

Físicas

Temperatura Oscila entre 10-21°C

Turbidez

Procede de la cantidad de materia en suspensión, tales como la

materia orgánica, microorganismos y limo; Afecta a la penetración de

la luz.

Color Generalmente son de color gris o pardo, aunque por algunos procesos

biológicos puede llegar a negro.

Solidos

Se dividen en orgánicos e inorgánicos, los orgánicos son susceptibles

de ser degradadas y los inorgánicos son sustancias inertes, no

degradables y se denominan minerales.

Químicas

Químicos

corrientes

Metales tóxicos: Hierro, manganeso, plomo, mercurio, arsénico,

cadmio, cobre entre otros.

Compuestos nitrogenados: amoniaco, nitrato y nitrito, carbonato y

magnesio

Aniones: fluoruro, sulfato y silicatos

Carácter

antropogénico

Cianuros y fenoles

Tabla 2: Contaminantes fisicos y quimicos

Elaborado por: Autores; Adaptada de: [11]

2.2.4. Efluente industrial textil

La industria textil requiere de grandes cantidades de agua para los procesos que se lleven a

cabo, aproximadamente de 100 a 200 litros de agua es lo que se necesita para la producción de 1kg

de producto textil. El agua residual que resulta de estos procesos se ve contaminada debido a la

presencia de surfactantes, sales inorgánicas y demás compuestos químicos que se emplea en esta

industria. [12]

Los valores que se han reportado con respecto a la demanda química de oxígeno DQO varían

entre los 900 a 5000 mg/l y la demanda bioquímica de oxígeno con relaciones a biodegradabilidad

DBO/DQO son menores a 0.15, llegando a una conclusión que la descarga de estos efluentes sin

ningún tipo de tratamiento es un riesgo para la calidad de los recursos hídricos. [12]

El principal consumo del agua textil está enfocado en los procesos de lavado o tinturado, en

estos procesos se involucran grandes cantidades de agua textil que son desechadas en cuerpos de

11

agua y con un alto grado de contaminantes que varían dependiendo a la cantidad de colorantes que

se utilice en la materia prima. Los principales parámetros que sobrepasan los límites en el agua

textil son el pH, DQO, color, entre otros, causando cambios significativos en los cuerpos de agua

donde son desechados y alterando el equilibrio del ecosistema por ende un tratamiento de agua

previo al desfogue de estos efluentes debe ser obligatorio. [13]

2.2.5. Proceso industrial textil

Los procesos que se realizan en la industria textil son los siguientes:

Desengomado

Es un tratamiento que se utiliza para disminuir la mayor cantidad de sustancias gomosas que se

encuentran en las fibras de la ropa, este método es a partir de usos catiónicos que tienen como

característica las cantidades de alcalinidad elevadas. [14]

Lavado con piedra

El proceso de lavado con piedra tiene como objetivo generar un color blanquecino en la prenda

de vestir, logrando que la prenda obtenga un estilo envejecido. [14]

Teñido

La parte de teñido abarca algunos procedimientos entre esos está el proceso sucio el cual ayuda

a que el color quede impregnado en la ropa para que luego pueda lavarse con facilidad sin que el

color se desprenda de la fibra. Para el lavado de ropa la principal herramienta es el hipoclorito de

sodio que también le va a dar un cambio de tonalidad a la prenda logrando que se vea más clara.

[14]

Los colorantes utilizados en el teñido de la ropa son contaminantes importantes puesto que su

capacidad de autodepuración es muy baja, eso significa que el color se mantiene durante largos

periodos de tiempo en los cuerpos de agua. Uno de los principales problemas que causa el color

en los cuerpos hídricos es que afecta la fotosíntesis ya que la luz solar no puede penetrar de buena

manera. Otra de las causas de tener un color elevado es que los metabolitos de las aguas residuales

comienzan a mutar y a presentar características cancerígenas afectando la salud de la población

que se encuentra a su alrededor. [14]

12

Las etapas que generan que los parámetros de DBO, DQO y color aumenten son las de lavado

y teñido, mientras que la problemática de los sólidos en suspensión se da cuando se trabaja con

lavanderías de lana considerando que las fibras obtenidas en este proceso se mantienen en

suspensión causando malos olores y afectan a todo tipo de vida que se encuentre en el cuerpo de

agua donde se va a depositar. [14]

2.2.6. Características de los efluentes textiles

Las principales características que presentan los efluentes de las aguas textiles son:

Bajo contenido de material coloidal.

Su carga orgánica DQO aproximadamente es el doble de un efluente urbano.

Gran variabilidad de caudal y carga contaminante.

Exentas de microorganismos patógenos.

Entre sus principales características está su elevada coloración y salinidad.

2.2.7. Tratamiento de aguas residuales

Su fin es eliminar los contaminantes presentes en el agua y se logra mediante una serie de

procesos químicos, biológicos y físicos. Para lograr aclarar un efluente completamente, existen 3

etapas del tratamiento, estas son Tratamiento Primario, Tratamiento Secundario y Tratamiento

Terciario.

Esta investigación se centrará en tratamientos primarios.

2.2.8. Tratamiento primario

En esta primera etapa, se logra reducir aceites, grasas, arenas y solidos gruesos mediante

procesos de filtración, cribado, maceración y sedimentación. Para eliminar ciertos contaminantes,

se utilizan el proceso de coagulación-floculación.

2.2.9. Coagulacion y floculación

La coagulación y floculación son procesos que eliminar la fracción coloidal que se encuentra

presente en aguas. La coagulación es el fenómeno de desestabilización de las partículas coloidales

que puede conseguirse especialmente por medio de la neutralización de sus cargas. [15]

13

Figura 2: Proceso de coagulación y floculación

Fuente: [16]

Los coagulantes más usados son:

Nombre Fórmula química

Sulfato de aluminio. Al2(SO4)3

Aluminato de Sodio. NaAlO2

Cloruro de Aluminio. AlCl₃

Cloruro férrico. FeCl3

Sulfato férrico. Fe2(SO4)3

Sulfato ferroso. FeSO4

Tabla 3: Coagulantes sintéticos comunes

Fuente: Elaboración propia

Una vez que el coagulante es añadido al agua residual, debe ser agitado con el fin de neutralizar

completamente y con la mayor rapidez posible. Es por ello la agitación rápida del reactivo y este

debe además ser capaz de crear un gradiente de velocidad comprendido entre 100 y 1.000 S-1.

Luego que los coloides han reaccionado, precipitaran en forma de flóculos o también llamados

flocs y se consigue mediante una agitación lenta durante un periodo de 15 min, el objetivo de la

floculación es aumentar las posibilidades que de las partículas descargadas eléctricamente se

encuentren con las moléculas del floculante. En base a esto, cuanto mejor sea la coagulación en

cuestión de reactivo, cantidad y tiempo, mejor será la floculación obtenida. Esta floculación debe

ser lenta ya que podrían romperse los flocs formados, generando nuevamente una solución

homogénea no deseada.

14

Existen distintos tipos de floculantes, y estos pueden clasificarse de diversas maneras, una de

las más comunes es según su carga eléctrica, siendo floculantes aniónicos o cationes, además de

este, se conocen según su naturaleza, siendo así un mineral o un material orgánico. [15]

2.2.10. Electroquimica

La electricidad es una de las formas usadas por la facilidad que tiene para transformarse en otro

tipo de energía. Hay sistemas de electricidad que no necesitan de una red eléctrica como las boyas

marinas, así mismo existen otro tipo de sistemas que requieren de baterías. Este dispositivo

denominado batería básicamente es un recipiente que contiene sustancias químicas que producen

electrones y estas reacciones se las denominan reacciones electroquímicas. [17]

En pocas palabras la electroquímica es una disciplina científica que estudia las reacciones que

ocurren en la interfase que se forma entre un material conductor que puede ser un metal junto con

un electrolito que permite la conducción de la corriente eléctrica. [18]

Celdas galvánicas

Es un dispositivo que se encuentra formado por dos semiceldas conectadas por medio de un

circuito ubicado en la parte externa por donde pasan los electrones. En cada una de estas celdas

ocurren reacciones de redox. La primera experimentación con estas reacciones ocurrió con discos

de zinc y cobre dentro de un electrolito que es una sustancia que conduce electricidad al mezclarse

con agua formando una pila.

La reacción se produce cuando una tira de zinc se introduce sumerge en una solución de sulfato

de cobre y lo que sucede básicamente es que el zinc le sede electrones a cobre transformándose en

iones de zinc con valencia más dos y mientras la reacción va avanzando el zinc se disuelve

haciendo que la temperatura aumente significativamente. [19]

2.2.11. Electrocoagulación

La electrocoagulación se genera aplicando una corriente eléctrica a un agua residual. Esta

corriente eléctrica causa que las partículas emulsionadas o suspendidas se desestabilicen. La

electrocoagulación implica una adición electrolítica de coagulantes denominados iones metálicos,

estos con carga positiva se absorben con los coloides negativos ayudando a la coagulación. [20]

15

El método se basa en inducir una corriente eléctrica que actuará en el agua residual a través de

placas metálicas de distintos materiales que pueden ser el hierro o el aluminio, esto provoca una

fuerza electromotriz que causa una reacción química que desestabiliza las partículas contaminantes

presentes en el agua residual. Entonces los contaminantes que se encuentran presentes en el agua

residual forman agregados produciendo partículas que son menos coloidales o solubles, estos

componentes se precipitan o floten haciendo que su remoción sea más sencilla por un método de

tipo secundario. [21]

Al momento de ocurrir la electrolisis suceden una serie de procesos físicos o químicos donde

el lado positivo sufre reacciones anódicas y en el lado negativo ocurren reacciones catódicas. Las

placas de hierro o aluminio se denominan un electrodo de sacrificio porque aporte iones al agua

residual los cuales neutralizan la carga de las partículas iniciando la coagulación. [21]

Una de las principales ventajas del método de electrocoagulación es que el área donde se opera

puede ser relativamente pequeña, también posee un tiempo de residencia corto en comparación a

otros tratamientos y no se utilizan productos químicos.

Este método básicamente está compuesto de tres etapas que son la formación de coagulantes

debido a la oxidación que produce el electrodo, luego ocurre una desestabilización en los

contaminantes debido a que se rompen las emulsiones y como último es la formación de flóculos.

2.2.12. Partes de la fuente:

Las partes de la fuente usada son:

Sistemas de alimentación de energía: Comprende cable coaxial de 3x2, fusible

térmico para 10 amperios, interruptor, foco piloto.

Transformador de tensión monofásico: trabaja con una tensión de alimentación de

entre 110 a 127 voltios de corriente alterna y cuenta con salidas de baja tensión de 12

voltios, con una intensidad máxima de 40 amperios máximos de trabajo.

Sistema de rectificador de corriente: Consta de un puente de diodos de onda

completa de 600 voltios y 60 amperios

16

Filtro de corriente: Un banco de capacitores electrolíticos para 60 voltios y 3800 uF.

Sistema de refrigeración forzada: Un ventilador de 0.45 watts

Medidores de presión: voltímetro analógico, y amperímetro analógico.

Terminales de conexión al electrodo.

2.2.13. Celdas de electrocoagulación

Una celda de electrocoagulación se encuentra compuesta por un ánodo y un cátodo. El

procedimiento parte cuando un potencial es aplicado por una fuerza externa, el ánodo sufre una

oxidación, mientras que el cátodo sufrirá una reducción. [22]

Se puede resumir de esta manera asumiendo que el metal o ánodo es representado por Fe

(Hierro; metal usado en esta experimentación).

Ánodo:

Fe(s) → Fe2+ + 2e-

2H2O→ 4H++ O2(g) + 4e-

Cátodo:

2H2O + 2e- → 2OH- +2H2(g) +

Reacción global:

Fe + 2H2O → Fe(OH)2(s) + O2(g) + 2H2(g)

Cuando se trata de hierro o aluminio, lo iones que se van a generar se verán sometidos a

reacciones espontaneas que van a producir hidróxidos. [22]

Figura 3: Sistemas de electrocoagulación

Fuente: [23]

17

2.2.14. Agentes naturales utilizados para la coagulación

Se consideran sustancias solubles en agua, su origen puede ser vegetal o animal, y su forma de

acción es igual a de coagulantes químicos, los cuales generan la aglomeración de partículas

suspendidas, facilitando a la sedimentación y turbidez.

Los polisacáridos, es decir almidón y celulosa, son agentes coagulantes y floculantes, y al ser

de origen vegetal son inofensivos con el medio ambiente, estos polisacáridos tienen buenos

resultados al ser dosificados en el efluente, y su rendimiento es igual o superior a coagulantes y

floculantes inorgánicos.

2.2.15. Arroz

Es una de las plantas más antiguas mundialmente y pertenece a la familia de las gramíneas. El

arroz pertenece al género Oryza, y su especie más conocida es Sativa, la cual se caracteriza por

tener inflorescencia del tipo panícula.

Figura 4: Oryza sativa

Fuente: [24]

Un análisis proximal en muestras de arroz blanco indica los siguientes parámetros [25]

Arroz blanco %Humedad %Cenizas %Proteínas %Grasas %Carbohidratos

Crudo 10.87 0.67 7.87 1.14 79.45

Cocido 70.12 0.28 2.96 0.44 26.20

Tabla 4: Composición química del arroz

Fuente: [25]

18

La aceptación que tiene el arroz en el sector comercial varía en función del contenido de amilosa

que este posea debido a que guarda relación directa con la expansión del grano y su volumen,

también influye en la cocción, la blancura y la consistencia. En lo que va al rendimiento del arroz

a nivel industrial varía dependiendo los métodos de cosecha, el tratamiento que le den antes de la

cosecha y como lo procesen en la industria. El rendimiento del arroz elaborado varía entre un 52%

a 70%, luego le viene el hollejo que es la piel fina que contiene el arroz y está a un rendimiento de

16% a 25%, el pulido tiene 10% a 12% y este está compuesto de afrecho, harinilla y germen. [26]

2.2.16. Almidón de arroz

El almidón se encuentra dentro de las células del arroz y este tiene propiedades gelificantes y

espesantes lo nos resulta útil para su utilización como coagulante.

El almidón de arroz está compuesto básicamente por dos polímeros que son la amilosa y la

amilopectina, además tiene como otros constituyentes como proteínas, lípidos y componentes

fosfóricos. Este se conserva en el endospermo de los granos de arroz y se encuentran 4 tipos de

proteínas que son glutelina, prolamina, globulina y albumina las cuales se adhieren a la superficie

del almidón. [27]

La composición química del almidón básicamente es la misma que la de un polisacárido que se

encuentra formado por diversas unidades de glucósidos, en pocas palabras es una macromolécula

que posee grandes cantidades de moléculas de glucosa. [28]

Según un estudio realizado en el 2017 [25] la composición química y funcional del almidón de

arroz blanco se define en las siguientes variables.

Variable Almidón de arroz blanco

% Humedad 8.34

%Proteína 0.15

%Grasa 0.18

%Fibra cruda 0.76

%Cenizas 0.11

%Amilosa 21.53

%Amilopectina 78.47

Tabla 5: Características del almidón de arroz

Fuente: [25]

19

2.2.17. Amilosa

La amilosa es un polímero que está constituido por D-glucosa, esta al entrar en contacto con el

agua se disuelve y toma una estructura helicoidal que comprende 6 unidades de glucosa en cada

vuelta de hélice. La fórmula molecular de la amilosa es (C6H10O5)nH2O. La estructura lineal de

la amilosa permite la formación de complejos de inclusión con alcoholes, yodo o AG. [29] [30]

La amilosa es un agente floculante considerado efectivo [31]. La amilosa es una cadena larga,

lineal y un poco ramificada, que al estar en contacto con agua caliente se disuelve de manera

compacta

Figura 5: Estructura molecular de Amilosa

Fuente: [32]

2.2.18. Amilopectina

La amilopectina es un componente y este se encuentra en mayor porcentaje en el almidón, con

aproximadamente el 70 al 80% dependiendo de la fuente de almidón, existen casos especiales

como almidones cerosos los cuales pueden llegar a alcanzar un porcentaje del 98% y 99%. La

estructura y la proporción afectan a las propiedades del almidón. La Amilopectina se encuentra

estructurada por cadenas de α-(1→4), en cambio en los puntos de ramificación se encuentran

enlaces α-(1→6) estos ocupan un porcentaje del 5% al 6% del total de enlaces. El peso molecular

de la amilopectina es de 1x106 hasta 1x108 Da, según la fuente del almidón. [29]

la amilopectina es una cadena ramificada la cual es más compleja estructuralmente, así como

se puede observar en la siguiente imagen, generando complicaciones en su agrupación cuando está

en contacto con agua caliente, produciendo así una mayor viscosidad. [25]

20

Figura 6: Estructura molecular de Amilopectina

Fuente: [32]

2.2.19. Mecanismo de coagulación/floculación del almidón de arroz

Es agente activo del arroz es de carácter catiónico, y por consiguiente el mecanismo de

coagulación es el de neutralizar las cargas

Neutralización de las cargas: Ocurre cuando se agregan cargas positivas mediante el agente

catiónico (coagulante), y producen una aglomeración de las partículas coloidales que están

cargadas negativamente, mediante las fuerzas de Van Der Waals, y se desestabilice la suspensión

coloidal debido a una reducción de sus cargas superficiales.

Figura 7: Mecanismo de coagulación por neutralización de cargas

Fuente: [33]

21

Retrogradación y gelatinización

El hinchamiento se produce cuando el grano de almidón entra en contacto con agua a

temperaturas ligeramente elevadas logrando que su estructura se rompa y esto se desarrolla en 3

etapas. En la primera etapa al ocurrir un hinchamiento leve va a hacer que su viscosidad no

aumente significativamente causando que el grano conserve su apariencia y no se logre diferenciar

un cambio significativo al someterse al secado. En la segunda etapa el grano empieza a incrementar

su tamaño considerablemente debido a que la temperatura aumenta aproximadamente a 65°C y

una porción de este contenido se solubiliza. En la tercera etapa las temperaturas muy elevadas

logran que los fenómenos producidos en el grano se acentúen más produciendo una disminución

en la viscosidad de la solución.

El almidón posee una estructura ordenada por ende cuando entra en contacto con agua fría es

totalmente insoluble, pero si la temperatura del agua comienza a subir a 70 grados centígrados

empieza un proceso donde el agua es absorbida por zonas que son menos organizadas y más

accesibles, este proceso se lo conoce como gelatinización. Mientras la temperatura del agua

comienza a aumentar, esta se va reteniendo en el grano empezando a hincharse hasta llegar a un

volumen máximo donde ya se pierde birrefringencia. Cuando se produce el hinchamiento del grano

se extrae la amilosa quedando en dispersión coloidal. [34]

Mientras mayor sea la absorción de calor el granulo hinchado se empezará a romper liberando

cantidades de amilosa y amilopectina que se van a dispersar en la solución formando una especie

de gel que contiene cadenas de amilosa hidratadas.

La retrogradación es un fenómeno donde las moléculas de amilosa se precipitan a causa de que

sus cadenas se encuentran unidas de forma paralela gracias a los puentes de hidrógeno. La

retrogradación depende de la cantidad de amilosa que posee el grano y existen dos caminos para

lograrlo que son el camino rápido donde la solución empieza a enfriarse formando un gel rígido y

el camino lento que consiste en formar un precipitado dejando enfriar lentamente la muestra hasta

que tome la temperatura ambiente.

22

Variable Almidón de arroz blanco

T inicial de gelatinización 62.48

T pico de gelatinización 67.39

T final de gelatinización 72.48

Entalpia de gelatinización 8.45

Tabla 6: Temperatura optima de gelatinizacion del almidón de arroz

Fuente: [25]

Test de jarras

La prueba de jarras es una de las técnicas más utilizada para determinar dosis o cantidades de

químicos para la potabilización de agua. A nivel de laboratorio este ensayo trata de simular

procesos de coagulación, floculación y sedimentación.

El test de jarras consiste en utilizar 6 jarras de una misma muestra de agua, agregando diferentes

dosificaciones de coagulantes y/o floculantes (ppm), durante un mismo periodo de tiempo y

revoluciones por minuto (RPM), en este proceso influyen factores químicos e hidráulicos, tales

como:

Concentración del coagulante

pH

Temperatura

Grado de agitación

Tiempo de sedimentación

Secuencia de aplicación de las sustancias químicas

El procedimiento requiere datos previos del agua cruda (pH, alcalinidad, turbiedad y color). La

unidad de mezcla consiste en agitadores en forma de paletas que están acoplados a la máquina y

estas operan en un rango de entre 10 a 300 rpm.

23

Figura 8: Test de jarras


2.2.20. pH metro

Este es un instrumento que mide la actividad del ion de hidrógeno indicando su

grado de acidez o alcalinidad. En esta investigación es utilizado debido a que

trabajamos con una base que en este caso es el NaOH obteniendo una solución de pH

alcalino, siendo nuestro objetivo la neutralización de pH combinándola con una

solución de un ácido para obtener un pH cercano a 7. [35]

Manejo del pH metro

1. Primero enjuagamos el electrodo con agua destilada para comenzar con la

calibración.

2. Al momento de calibrar empezamos con la solución de buffer con pH 7.1 y

aplastamos el botón de calibrar.

3. Después de nuestra primera calibración enjuagamos el electrodo con agua

destilada y continuamos con el mismo procedimiento a calibrar con las soluciones

buffer 4.1 y 10.1 respectivamente.

4. Ya calibrado el pHmetro lo sumergimos en la muestra a ser probada para la

medición de pH.

5. La pantalla nos mostrará valores de pH que se ven variados hasta que se logre

estabilizar y así obtener el valor real de la medición.

6. Después de usar el pHmetro enjuagamos el electrodo con abundante agua

destilada y lo colocamos en una solución HI 70300 para almacenarlo.

24

2.2.21. Turbidímetro

El turbidímetro es un instrumento que a través de un análisis óptico logra determinar la

cantidad de sustancias de un líquido, se emplea principalmente para la medición de partículas

en suspensión a través de una fuente de haz lumínico y un detector de luz. Este instrumento es

encontrado en cualquier laboratorio básico de análisis de agua. [36]

Manejo del turbidímetro

1. Encendemos el turbidímetro para poder calibrarlo iniciando con el estándar 0.1

NTU y luego continuamos con los otros 3 estándares que son 15, 100 y 750 NTU

respectivamente.

2. Luego de ser calibrado el turbidímetro podemos empezar a medir nuestra muestra

colocando 10 ml en una cubeta limpia con su respectiva tapa y eliminamos las

huellas dactilares o suciedad con un paño sin pelusa.

3. Colocamos la cubeta dentro del turbidímetro y automáticamente el valor de la

medición se va a ver reflejado en la pantalla, este cambiará de manera continua.

4. Anotamos el valor que se repita dentro de las mediciones para tomarlo como

nuestro valor real de turbiedad.

2.2.22. Espectrofotómetro

El espectrofotómetro es la herramienta analítica perfecta usada para medir cuanta luz absorbe

una sustancia, mediante la intensidad de la luz cuando un haz luminoso pasa a través de la solución

muestra, con base en la ley de Beer-Lambert. Este equipo aprovecha la absorción de radiación

electromagnética en la zona del ultravioleta y visible del espectro y promueve la transición del

analito hacia un estado excitado, transmitiendo un haz de menor energía radiante.

2.3. MARCO LEGAL

Para esta experimentación se usará como guía la Tabla 8 del Acuerdo Ministerial 097 A, la cual

indica los límites permisibles de descarga al alcantarillado público. (Ver ANEXO 2)

2.4. MARCO CONCEPTUAL

25

2.4.1. Oryza sativa en Ecuador

De acuerdo a la Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la Agricultura,

Ecuador se ubica en el puesto 26 entre países productores.

Muchos de los cantones en el Ecuador se dedican a la agricultura y se considera a algunos de

estos cantones arroceros. En el Ecuador se cultiva 2400 km2 aproximadamente, siendo el principal

cantón Samborondón, que pertenece a la provincia del Guayas, y produce alrededor de 30 mil

hectáreas, esto se debe a su incremento de hectáreas cultivadas ha sido constante. Solo en este

cantón se cosecha dos veces al año, y en su primera cosecha se produce 600.000 quintales y en la

segunda aproximadamente 800.000 quintales. [37]

Otro dato revelado por el Instituto Nacional de Investigaciones agropecuarias, indica que en el

2016 Ecuador sembró 385.039 hectáreas de arroz, la mayor superficie sembrada corresponde a

cinco provincias: Guayas (70.5%), Los Ríos (23.5%), Manabí (4%), Loja (1.4%) y El Oro (0.6%).

[38]

2.4.2. Coagulantes utilizados en el Ecuador

El impacto de la población sobre los sistemas ecológicos que hay en el planeta han ido

apareciendo en los últimos años, poniendo en temas de discusión la estrecha relación que existe

entre los niveles de contaminación ambiental y la salud de la población. Según la información

facilitada por la organización de la salud considerando básicamente las enfermedades diarreicas

que están asociadas al consumo de aguas contaminadas aproximadamente 2 millones de personas

mueren al año alrededor del mundo. [39]

La población del Ecuador especialmente la parte rural es parte de este número de perjudicados

a nivel mundial por el no tratamiento de aguas residuales por ende en la actualidad se realizan

tratamientos más exhaustivos tanto en la población de consumo o en el momento antes de ser

vertidas al cuerpo hídrico con la finalidad de garantizar un mejor futuro para la vida. [31]. En el

Ecuador se utilizan diferentes tipos de coagulantes tanto en la potabilización como en el

tratamiento de aguas residuales, entre ellos prevalecen los coagulantes inorgánicos ya redactados

en la sección del marco teórico, en base a esos estudios se logra una determinación de la dosis

optima de dichos coagulantes garantizando la calidad del agua. [31]

26

2.4.3. Industrias textiles en el Ecuador

Las empresas dedicadas a la fabricación de hilados y tejidos se han asentado en todo el territorio

nacional, entre las provincias con más empresas textileras se encuentran Pichincha, Guayas,

Tungurahua Azuay e Imbabura. En Ecuador existen 18.946 empresas textiles, representando el

29% de las empresas manufactureras del país, el 87% pertenecen a la confección y el 13% fabrican

hilados y tejidos. [40]

Figura 9: Distribución del sector textil en Ecuador

Fuente: [40]

27

2.5.MARCO CONTEXTUAL

Figura 10: Diagrama de proceso para experimentación


Arroz

Molienda

Lavado

Filtrado

Sedimentado

Secado

Obtención de

coagulante

Agua residual Industrial textil

Caracterización Experimentación

Test de Jarras

Resultados

Prueba 1 (Almidón-

NaOH)

Prueba 2 (Cloruro Férrico

y Almidón-NaOH)

Prueba 3

(Electrocoagulación y

Almidón-NaOH)

T=1.30 min

T=2.30 min

T=3.30 min

Sol. NaOH

28

CAPÍTULO III

3.1. Metodología de la investigación

Este trabajo de investigación se llevó a cabo en las instalaciones del Laboratorio de Ingeniería

de Aguas y Medio Ambiente de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad de Guayaquil,

cuya experimentación consta de diversos procesos, teniendo como objetivo general evaluar la

eficiencia del almidón de arroz como coagulante en el tratamiento de agua residual de una Industria

Textil, mediante pruebas para encontrar dosis optimas y controlar parámetros tales como pH, color,

turbiedad de acuerdo a las normas ambientales.

3.2. Materiales, reactivos e insumos

Nombres Descripción Cantidad

Materiales

Arroz --- 1 kg

Agua destilada --- 4 gal

Agua residual (Industria textil) --- 5 galones

Papel o tela filtro --- 2 pliego

Reactivos

Hidróxido de sodio Al 98% 100g

Ácido sulfúrico Al 98% 50ml

Sulfato de aluminio Al2(SO4)3 --- 1 kg

Equipos

Test de jarras HACH Modelo 7790 1

Estufa Tappan Modelo TC

1050W 1

Espectrofotómetro HACH Modelo

DR/2010 1

Turbidímetro Modelo HACH 2100P 1

pHmetro OAKTON Waterproof 1

Balanza analítica Modelo Sartorius

CP224S 1

Tabla 7: Materiales, reactivos y equipos utilizados


29

3.3. Diseño de la investigación

3.3.1. Acondicionamiento de la materia

El arroz obtenido será obtenido en un mercado mayorista de la cuidad de Guayaquil y para su

trabajo no se realizó ningún acondicionamiento primario.

3.4.Metodología para emplearse

3.4.1. Agua residual

3.4.1.1.Toma de la muestra

Una caneca de 20 litros de agua residual será obtenida de una Industria textil cuyo nombre

se mantendrá por motivos de confidencialidad.

Para la toma de muestra, se seguirán los parámetros establecidos por las siguientes normas:

NTE INEN 2 169:98 “AGUA. CALIDAD DEL AGUA. MUESTREO. MANEJO

Y CONSERVSACIÓN DE MUESTRAS”

NTE INEN 2 176:1998 “AGUA. CALIDAD DEL AGUA. MUESTREO.

TÉCNICAS DE MUESTREO”

3.4.1.2. Procedimiento de toma de muestra

1. Se enjuago 3 veces la caneca con el Efluente Industrial Textil.

2. Se llenó completamente las canecas, con el objetivo de evitar el exceso de aire

dentro de las canecas

3. Posteriormente se rotulo la caneca especificando: Nombre de la muestra, Fecha,

Hora y Lugar donde se recolecto.

3.4.1.3. Análisis inicial de la muestra

A esta agua se analizarán los siguientes parámetros.

pH

Turbidez

Color

DQO

30

Solidos Suspendidos (SS)

Cromo VI

Posterior a su análisis se mantendrá almacenada a 3°C, para evitar su descomposición.

3.4.2. Extracción del almidón a partir del arroz

Para la obtención de estas materias primas, el arroz se conseguirá en un mercado de Guayaquil

y el Hidróxido de sodio (NaOH) será comprado en una distribuidora de productos químicos.

El presente estudio tendrá un diseño de tipo experimental en conjunto con un diseño

bibliográfico debido a que las características de estos se adaptan a las necesidades de este estudio.

Existen varias metodologías que pueden ser establecidas como diseño experimental [41] [42].

Para esta investigación, la extracción del almidón del arroz se utilizará un método propuesto

anteriormente [43] [44]. (Ver figura 10)

1. Molienda de grano: Es necesario obtener una harina de arroz, y para esto se procedió a

moler los granos de arroz.

2. Lavado con agua: Se mezclaron 500 g de harina de arroz con 750 ml de agua destilada

con agitación durante 20 min a temperatura ambiente, se dejó en reposo 1 hora.

3. Filtrado: Se procedió a filtrar la muestra con una tela filtrante, obteniendo el material

filtrado y el agua como producto.

4. Sedimentado: Posteriormente, se retiró el exceso de agua (sobrenadante) con una jeringa,

con el fin de eliminar el exceso de agua y obtener el mayor porcentaje de almidón, el

cual se encuentra suspendido en el fondo del recipiente.

5. Secado: Se colocó en un recipiente y se dejó secar de forma natural por 5 h, eliminando

el exceso de humedad y quedando una masa de color blanco y apariencia espesa.

6. Almacenamiento: Se colocó el almidón en fundas herméticas para reversar en

refrigeración, y detener su deterioro.

31

3.4.3. Preparación del coagulante

1. En un vaso de precipitación (VASO I), se pesó 100 gramos de almidón previamente

obtenido, y se mezcló con 125 ml de agua destilada

2. En un vaso de precipitación (VASO II), se colocó 20 ml de agua destilada con 8 g

de NaOH, hasta obtener una mezcla homogénea.

3. Se adiciono lentamente el VASO II en el VASO I, agitando lentamente, para evitar

grumos, generando así el proceso de gelatinización.

4. Posteriormente, se completa con agua destilada el VASO I hasta que este llegue a

1000 ml.

5. La solución final tendrá una concentración de 100000mg/L a partir de la cual se

preparó una solución de 10000mg/L

6. Finalmente, se agregará una solución acida lentamente, hasta obtener un pH neutro.

3.4.4. Prueba de tratabilidad en el Test de Jarras

Se realizaron varios Test de Jarras con el fin de realizar obtener varios resultados y conocer

la eficiencia del almidón.

Test de Jarras #1

1. Se tararon 6 vasos de precipitación y se adiciono 400 ml de agua residual de Industria

textil en cada vaso.

2. Se colocaron bajo las paletas de agitación, se encendió el equipo y se programó la

velocidad de agitación rápida de 100 RPM y tiempo de 1 minuto.

3. Se agregó diferentes dosis del coagulante y se bajó la velocidad del equipo hasta 30

RPM durante 10 minutos.

4. Posteriormente, se dejó reposar la muestra durante 15 minutos.

Test de Jarras #2

5. Para el Segundo Test de Jarra, se dosificó Cloruro Férrico como coagulante y el

producto a partir de almidón de arroz se agregó como floculante en distintas dosis,

con el fin de conocer sus resultados como coadyuvante de coagulación.

32

Test de Jarras #3

6. Para el tercer análisis, el agua residual fue tratada por electrocoagulación en

diferentes minutos (1.30, 2.30, 3.30), luego de esto se dosificó el producto con base

de almidón de arroz como floculante en diferentes dosificaciones, finalmente se dejó

reposar por 5 minutos, para observar los resultados.

3.4.5. Ensayos de electrocoagulación

7. El primer ensayo tuvo como propósito establecer las condiciones fijas del proceso de

electrocoagulación.

8. Una vez conseguida la configuración de trabajo, se obtuvo un arreglo del electrodo

de 3 celdas en serie por 2 en paralelo, el material empleado para la construcción del

electrodo hierro negro, las medidas de las placas son de 10x10cm y su espesor es de

2mm, la configuración del electrodo nos proporciona un volumen útil de trabajo de

aproximadamente 1 litro de muestra. Se intentó mantener en las 3 pruebas una

intensidad 19 amperios, manteniendo una separación entre placas de 9mm. La fuente

empleada para desarrollar el ensayo tiene las siguientes características: AC/DC

120/12.

3.4.6. Análisis de Índice de Willcomb

Finalmente se realizó una evaluación visual en base al Índice de Willcomb

Número Descripción

0 No se visualiza la presencia de aglutinación.

2 Visible. Los flóculos son tan mínimos o diminutos que son casi imperceptibles

a simple vista.

4 Dispersos. Los flóculos están bien formados, pero precipita muy lentamente e

inclusive no precipitan

6 Claro. Los flóculos son de mayor tamaño, pero aún sedimenta con lentitud

8 Bueno. Los flóculos precipitan en poco tiempo y son grandes.

10 Excelentes. Los flóculos sedimentan con facilidad y el agua se torna más

cristalina.

Tabla 8: Análisis del Índice de Willcomb

Fuente: [45]

33

CAPÍTULO IV

4.1. Resultados experimentales

Los resultados están ordenados según la metodología planteada en el Capítulo III de este trabajo

de titulación, a excepción de la experimentación con agua residual textil usando el producto

orgánico como coagulante, y aplicando almidón como floculante luego de un proceso de

electrocoagulación por 3.30 minutos; debido a que sus resultados no fueron acertados. (Ver Anexo

3).

4.1.1. Análisis de agua cruda textil

Parámetros Unidades Resultados Limite

permisible

pH U pH 9.93 6-9

Color Real Pt-Co 21350 ---

Turbidez NTU 212 ---

DQO mg/L 792 500

Cromo

Hexavalente mg/L 15 0.5

Sólidos

Suspendidos

Totales

mg/L 462 220

Tabla 9: Análisis de agua cruda

Elaborado por: Autores; Adaptada de: Anexo 2 y Anexo 4

Esta tabla muestra los análisis realizados al agua residual textil cruda. Estos parámetros fueron

analizados por un laboratorio acreditado, ELICROM CIA LTDA. (Ver ANEXO 4). En el cual se

puede demostrar que el agua tiene pH, Color, Turbidez, DQO, Cromo y Cobalto fuera del límite

permisible por el Acuerdo Ministerial 0-97. (Ver ANEXO 2)

34

4.1.2. Elaboración de la solución de almidón de arroz e hidróxido de sodio

Se procedió a extraer el almidón a partir de 454 g de arroz, colocándolo en la licuadora junto

con 500 ml de agua destilada por aproximadamente 3 minutos. Cuando el color del agua empieza

a tomar un tono blanco se extrae para luego filtrarlo. Como siguiente paso se almacena en un

recipiente y se deja sedimentar por 6 horas en refrigeración.

Luego de la sedimentación se procede a desechar toda la cantidad de agua sobrante obteniendo

un precipitado con cierta cantidad de humedad que se puede eliminar dejando secar al ambiente o

en una estufa de laboratorio.

Ya obtenido el almidón de arroz se procede a realizar la solución madre mezclando 100 gramos

de almidón con 125 ml de agua destilada. Existen dos maneras de extraer la amilosa y amilopectina

y son por temperatura o mediante una reacción de 8 gramos de hidróxido de sodio con 25 ml de

agua destilada.

Luego de obtener las dos soluciones se procede a mezclar con agitación constante para evitar

la formación de grumos lo cual podría afectar su capacidad de solubilidad. Se le agrega agua

destilada hasta lograr una solución de 1000 ml con una concentración de 100000 ppm.

En el test de jarras se trabajó con vasos de 250 ml de muestra cruda a los cuales se añadió 2, 4,

6 y 8 ml de solución madre para obtener concentraciones de 800, 1600, 2400 y 3600 ppm

respectivamente. Los resultados obtenidos en base a esta experimentación donde solo se utilizó el

coagulante de almidón de arroz no fueron óptimos obteniendo porcentajes de remoción bajos como

se puede observar en el ANEXO 3 debido a la cantidad de tensoactivos que posee el agua residual

textil. Por ende, se recurrió a realizar diferentes experimentaciones utilizando FeCl3 y

electrocoagulación junto a la solución de almidón de arroz para obtener mejores porcentajes de

remoción en la muestra de agua residual textil.

35

4.1.3. Resultados de FeCl3 como coagulante y almidón como floculante.

AGUA

CRUDA DOSIFICACIÓN (mg/l)

OBSERVACIONES

VISUALES AGUA SEDIMENTADA

Color: 21350 MEZCLA RÁPIDA

Volumen de vasos 400

ml

Floculación: Sedimentación

Turbiedad: 212 Tiempo: 1 min Tiempo de flocs Tiempo de sed: 5 min

pH: 9.93 Velocidad 100 rpm Velocidad

DQO: 792

Cromo: 15

N°Jarra

Coagulante

(Cloruro

Férrico)

Floculante

Solución de

almidón de

arroz

Tiempo de

formación

de flocs

Índice de

Willcomb pH

Color

(Pt/Co)

Turbiedad

(NTU) DQO Cromo

1 -- -- -- -- 9.93 21350 212 792 15

2 800 80 1'20'' 6 8 16653,0 161,12 834 12,47

3 900 70 1'10'' 6 8 15158,5 144,16 802 12

4 1000 60 1'05'' 8 8 13877,5 129,32 799 11,34

5 1100 50 1'08'' 6 8 14945,0 140,13 795 11,4

6 1200 40 1'12'' 6 8 15307,9 148,4 797 12,38

Tabla 10: Resultados de FeCl3 como coagulante y almidón como floculante.

Durante esta experimentación se puede comprobar que se obtiene mejores resultados usando el almidón de arroz como floculante en

comparación a los resultados obtenidos donde se utilizó solo el almidón de arroz como se indica en el ANEXO 3, el mejor porcentaje

de remoción se obtuvo en la jarra 4 a 1000ppm de Cloruro Férrico y 60ppm de almidón de arroz.

36

Muestra Turbiedad

(NTU)

Color

(Pt/Co)

Cromo

(mg/L)

DQO

(mg/L)

%Remoción

Turbiedad

%Remoción

Color

%Remoción

Cromo

1 212 21350 15 772 0 0 0

2 161,12 16653,0 12,47 834 24,0 22,0 16,9

3 144,16 15158,5 12 802 32,0 29,0 20,0

4 129,32 13877,5 11,34 799 39,0 35,0 24,4

5 140,13 14945,0 11,4 795 33,9 30,0 24,0

6 148,4 15307,9 12,38 797 30,0 28,3 17,5

Tabla 11: Porcentaje de remoción usando FeCl3 y almidón como floculante.


Figura 11: Porcentaje de remoción usando FeCl3 y almidón como floculante


24,0

32,0

39,0

33,9

30,0

0

22,0

29,0

35,0

30,028,3

16,9

20,0

24,4 24,0

17,5

0

800 900 1000 1100 1200

080 70 60 50 40

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 2 3 4 5 6

% Remoción con Cloruro Ferrico y Floculante (Almidon de arroz)

%Remocion de turbiedad %Remocion de color %Remocion de Cromo

Concentración de coagulante Concentración de floculante

37

4.1.4. Resultados de electrocoagulación 1'30'' almidón como floculante

AGUA


OBSERVACIONES


Color: 21350

MEZCLA RÁPIDA

Velocidad: 100 rpm

Temp: 27,77°C


ml

Sedimentación

Turbiedad: 212 Tiempo de sed: 15min

pH: 9.93

DQO: 792

Cromo: 15

N°Jarra

Tiempo

Electrocoagulación

8,50v/20A

Floculante

(almidón

arroz)

Tiempo de

formación

de flocs

Índice de

Willcomb pH

Color

(Pt/Co)

Turbiedad

(NTU)

DQO

(mg/L)

Cromo 6

(mg/L)

1 1'30'' ---- -- 8 9.93 8858,00 73,17 494,52 1,25

2 1'30'' 800 1'00'' 8 9.93 5428,18 41,78 613 1,05

3 1'30'' 1600 1'00'' 10 9.93 5200,53 41,08 604 0,9

4 1'30'' 2400 1'10'' 8 9.93 5327,20 41,12 719 0,9

5 1'30'' 3200 1'15'' 6 9.93 6456,59 45,32 771 1,2

Tabla 12: Resultados de electrocoagulación 1'30'' almidón como floculante


En esta tabla se puede notar los resultados obtenidos con la experimentación de electrocoagulación a 1.30 minuto dosificando distintas

ppm de almidón de arroz como floculante, en esta prueba el mejor resultado estuvo en la jarra 3 con un color removido de 58.51%,

remoción de turbidez de 83.08%, cromo 91.67% y 37.56 % de remoción DQO. Y según los mismos la DQO está fuera de los parámetros.

38

Tabla 13: Porcentaje de remoción con electrocoagulación 1'30''


Figura 12: Porcentaje de remoción con electrocoagulación 1'30''


R. ELECTROCOAGULACION 1'30'' VS R. FINAL

Muestra Turbiedad

(NTU)

Color

(Pt/Co)

Cromo

(mg/L)

DQO

(mg/L) %Remoción

Turbiedad

%Remoción

Color

%Remoción

Cromo

1 73,17 8858 1,25 494,52 0,00 0,00 0,00

2 41,78 5428,18 1,05 613 42,90 38,72 16,00

3 41,08 5200,53 0,9 604 43,86 41,29 28,00

4 41,12 5327,20 0,9 719 43,80 39,86 28,00

5 45,32 6456,59 1,2 771 38,06 27,77 4,00

Tabla 14: Porcentaje de remoción entre electrocoagulación 1'30'' y muestra final


65,4958,51

91,67

37,56

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Po

rcen

taje

%

Muestras

R. INICIAL VS R. ELECTROCOAGULACION

%Remoción de turbiedad %Remoción de color %Remoción de cromo %Remoción de DQO


Muestra Turbiedad

(NTU)

Color

(Pt/Co)

Cromo

(mg/L)

DQO

(mg/L) %Remoción

Turbiedad

%Remoción

Color

%Remoción

Cromo

%Remoción

DQO

CRUDA 212 21350 15 792 65.49 58,51 91,67 37,56

ELECTROCOAG. 73,17 8858,11 1,25 494,52

39

Figura 13: Porcentaje de remoción entre electroquímica 1’30” y muestra final

Fuente: Elabacion propia

R. INICIAL VS R. FINAL

Muestra Turbiedad

(NTU)

Color

(Pt/Co)

Cromo

(mg/L)

DQO

(mg/L) %Remoción

de Turbiedad

%Remoción

de Color

%Remoción

de Cromo

%Remoción

de DQO

1 73,17 8858 1,25 494,52 65,49 58,51 91,67 37,56

2 41,78 5428,18 1,05 613 80,29 74,57 93,00 20,60

3 41,08 5200,53 0,9 604 80,62 75,64 94,00 21,76

4 41,12 5327,20 0,9 719 80,60 75,04 94,00 6,87

5 45,32 6456,59 1,2 771 78,62 70,03 92,00 0,13

Tabla 15: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y muestra final con 1'30''


Figura 14: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y muestra final con 1'30''


43 44 44

38

0

3941 40

28

16

28 28

4

800 1600 2400 3200

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1 2 3 4 5

Po

rcen

taje

%

Muestras

R. ELECTROCOAGULACION VS R. FINAL

%Remoción de turbiedad %Remoción de color

%Remoción de cromo Concentración de Floculante

65,5

80,3 80,6 80,6 78,6

58,5

74,6 75,5 75,070,0

91,7 93,0 94,0 94,0 92,0

37,6

20,6 21,8

6,90,1

800 1600 2400 3200

0102030405060708090

100

1 2 3 4 5

Po

rcen

taje

%

Muestras

R. INICIAL VS R. FINAL

%Remoción de turbiedad %Remoción de color %Remoción de cromo

%Remocion de DQO Concentración de Floculante

40

4.1.5. Resultados de electrocoagulación 2'30'' almidón como floculante

AGUA


OBSERVACIONES



Velocidad: 100 rpm

Temp: 26,67°C


ml

Sedimentación

Tiempo de sed: 15min

Temp Final: 29,44°C

Turbiedad: 212

pH: 9.93

DQO: 792

Cromo: 15

N°Jarra

Tiempo

ELECTROCOAGULACIÓN

9v/16A

Floculante

solución de

almidón arroz

Tiempo de

formación

de flocs

Índice de

Willcomb pH

Color

(Pt/Co)

Turbiedad

(NTU)

DQO

(mg/L)

Cromo 6

(mg/L)

1 2'30'' ---- -- 8 9.93 7011,34 49,34 433 1,25

2 2'30'' 800 1'10'' 8 9.93 3450 20,78 473 1,2

3 2'30'' 1600 1'00'' 10 9.93 1800 17,32 470 0,3

4 2'30'' 2400 1'20'' 10 9.93 2580 18,69 472 0,6

5 2'30'' 3200 1'25'' 8 9.93 2640 18,96 562 0,45

Tabla 16: Resultados de electrocoagulación 2'30'' almidón como floculante


En esta tabla se presentan los mejores resultados obtenidos después de 2'30'' de tratamiento con electrocoagulación, los mismo que

presentaron mejores resultados en comparación a pruebas realizadas a 1'30' y 3'30' como se pude observar en el Anexo 2.

41

R. INICIAL VS R. ELECTROCOAGULACION 2'30''

Muestra Turbiedad

(NTU)

Color

(Pt/Co) Cromo DQO

%Remoción

Turbiedad

%Remoción

Color

%Remoción

Cromo

%Remoción

DQO

CRUDA 212 21350 15 792 76,73 67,16 91,67 45,21

ELECTROCOAG. 49,34 7011,34 1,25 433,9

Tabla 17: Porcentaje de remoción con electrocoagulación 2'30''


Figura 15: Porcentaje de remoción con electrocoagulación 2'30''


R. ELECTROCOAGULACIÓN 2'30'' VS R. FINAL

Muestra Turbiedad

(NTU)

Color

(Pt/Co) Cromo DQO

%Remoción

Turbiedad

%Remoción

Color

%Remoción

Cromo

1 24,46 7011,34 1,25 433 0,00 0,00 0,00

2 26,87 3450 1,2 473 45,54 50,79 4,00

3 17,32 1800 0,3 470 64,90 74,33 76,00

4 19,69 2580 0,6 472 60,09 63,20 52,00

5 20,06 2640 0,45 562 59,34 62,35 64,00

Tabla 18: Porcentaje de remocion entre electrocoagulación 2'30'' y muestra final


76,73

67,16

91,67

45,21

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Po

rcen

taje

%

Muestras



42

Figura 16: Porcentaje de remoción entre electrocoagulación 2'30'' y muestra final


R INICIAL VS R. FINAL 2'30''

Muestra Turbiedad

(NTU)

Color

(Pt/Co) Cromo DQO

%Remoción

Turbiedad

%Remoción

Color

%Remoción

Cromo

%Remoción

DQO

1 49,34 7011,34 1,25 423 76,73 67,16 91,67 45,21

2 26,87 3450 0.48 473 87,33 83,84 96.8 38,73

3 17,32 1800 0,3 470 91,83 91,57 98,00 39,12

4 19,69 2580 0,6 472 90,71 87,92 96,00 38,86

5 20,06 2640 0,45 562 90,54 87,63 97,00 27,20

Tabla 19: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y muestra final con 2'30''


Figura 17: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y muestra final con 2'30''


46

6660 59

0

51

74

63 62

4

76

52

64

800 1600 2400 3200

0102030405060708090

100

1 2 3 4 5

Po

rcen

taje

%

Muestras




76,787,3 91,8 90,7 90,5

67,2

83,891,6 87,8 87,691,7

96,8 98,0 96,0 97,0

45,238,7 39,1 38,9

27,2

800 1600 2400 3200

0102030405060708090

100

1 2 3 4 5

Po

rcen

taje

%

Muestras

R INICIAL VS R. FINAL


%Remoción de DQO Concentración de Floculante

43

4.1.6. Experimentaciones finales

Para eliminar cierta cantidad extra de color se agregó a la experimentación un filtro de carbón

activado a la muestra final de electrocoagulación con un tiempo de 2.30 minutos a 1600 mg/L,

Obteniendo los siguientes resultados.

Parámetros Unidades Resultados Límite

permisible

Porcentaje de

remoción

pH U pH 7.91 6-9 20.34

Color Real Pt-Co 634 --- 97,03

Turbidez NTU 15.6 --- 92,64

DQO mg/L 452 500 42,92

Cromo

Hexavalente mg/L <0.39 0.5 99.8

Sólidos

Suspendidos

Totales

mg/L 142 220 69,26

Tabla 20: Análisis de agua residual tratada

Elaborado por: Autores; Adaptada de: Anexo 2 y Anexo 4

Figura 18: Porcentaje de remoción de experimentación final


20,34

97,03 92,64

42,92

99,8

69,26

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

pH Color Turbiedad DQO Cromo SSusp

% REMOCION FINAL

44

4.2. Análisis y discusión de resultados

En la tabla 9 se muestra un resumen de los resultados de la muestra cruda obtenidos en base a

los análisis fisicoquímicos realizados en el laboratorio (Anexo 4) donde se puede apreciar que los

parámetros de pH, color, turbidez y DQO no cumplen con los límites permisibles por la normativa

vigente, y es por esto que se debe realizar un tratamiento a estas aguas altamente contaminadas.

De acuerdo con la tabla 10 se observa los resultados de la experimentación utilizando cloruro

férrico como coagulante y almidón de arroz como floculante, obteniendo 39% de remoción de

turbiedad, 35% de remoción de color y 24.4% de remoción de cromo a una dosificación de 1000

ppm de coagulante y 60 ppm de floculante, así como se muestra en la figura 11. Demostrando que

debido a la cantidad de contaminantes que posee el agua cruda se obtuvieron porcentajes de

remoción relativamente bajos.

En la tabla 12 se realizó 1'30'' de electrocoagulación añadiendo el almidón de arroz como

floculante y se obtuvo buenos resultados a una dosificación de 1600 ppm.

Según la tabla 13 se indica los porcentajes de remoción obtenidos entre la muestra cruda y luego

de 1'30'' de electrocoagulación obteniendo un 65.49% de remoción de turbiedad, mientras que el

porcentaje de remoción de color fue de 58.51%, cromo disminuyó un 91.67% y DQO bajó un

37.56% como se muestra en la figura 12.

La tabla 14 da a entender los porcentajes de remoción obtenidos luego de agregar el almidón

de arroz como floculante a la muestra tratada con 1'30'' de electrocoagulación. Con una

dosificación de 1600 ppm se logró remover turbiedad, color y cromo a 43.86%, 41.29% y 28%

respectivamente, como se ve en la figura 13.

A juzgar por la tabla 15 donde se comparó la muestra cruda con la muestra tratada luego de

1'30' de electrocoagulación y almidón de arroz como floculante, se logró apreciar porcentajes de

remoción de turbiedad, color, cromo y DQO por 80.62%, 75,64%, 94% y 21.76% respectivamente

con una dosis de 1600 ppm de floculante como se aprecia en la figura 14.

45

En la tabla 16 se puede apreciar los resultados obtenidos luego de 2'30'' de electrocoagulación

añadiendo almidón de arroz como floculante, obteniendo altos contenidos de remoción a una

concentración de 1600ppm de almidón de arroz como floculante.

Según la tabla 17 indica los valores obtenidos en el tratamiento del agua cruda a 2'30'' de

electrocoagulación obteniendo altos porcentajes de remoción, estos son 76.73% de turbiedad,

67.16% de color, 91,67% de cromo y 45.21% de DQO tal como indica la figura 15.

La tabla 18 muestra los análisis obtenidos luego del tratamiento de electrocoagulación a 2'30''

y los resultados finales posterior a su tratamiento con el almidón de arroz como floculante donde

el ensayo o jarra 3 presentó una remoción de 64.90% de turbiedad, 74.33% de color y 76% de

cromo, con estos porcentajes de remoción, los resultados obtenidos están dentro de los parámetros

de la tabla 8 del Acuerdo Ministerial 097-A.

En la tabla 19 se puede apreciar los resultados finales entre la muestra cruda versus la muestra

tratada con electrocoagulación a 2'30'' y el almidón de arroz como floculante. La figura 17 permite

comparar los resultados finales siendo la mejor dosificación a 1600 ppm de almidón de arroz con

un 91.83% de remoción de turbiedad, 91.57% de remoción del color, 98% remoción de cromo y

39.12% de remoción de DQO.

46

CAPÍTULO V

5.1. Conclusiones

El efluente industrial textil, fue caracterizado mediante análisis fisicoquímicos

obteniendo pH, color, turbidez, DQO y cromo hexavalente con valores de 9.93 U pH,

21350 Pt/Co, 212 NTU, 792 mg/L y 15 mg/L respectivamente.

Para la elaboración del coagulante primero se extrajo el almidón de arroz, a partir de

454g de arroz se trituro obteniendo 100g de harina de arroz con un rendimiento de 22%.

Continuando con la elaboración se mezcló con 125 ml de agua destilada, en otro vaso

se agregó 8g de NaOH en 25 ml de agua destilada y se vertió a la solución de almidón,

para que las moléculas de amilosa y amilopectina se precipiten logrando una solución

madre de 100000 mg/l. Luego se elaboró una solución hija a 10 000mg/L.

El producto elaborado a partir de almidón de arroz, al ser utilizado como coagulante en

este efluente, obtuvo una remoción de 5% de color, 6.40% de turbiedad y 6% de Cromo

concluyendo que los resultados no fueron óptimos, debido a la gran cantidad de

contaminantes contenidos.

Para las aguas residuales textiles, el almidón de arroz es útil como floculante en Cloruro

férrico como coagulante, ya que elimina 39% de turbiedad, 35% de color y 24.4% de

cromo hexavalente. Lo cual indica que este producto orgánico podría tener buenos

resultados en aguas con menos carga contaminantes.

El almidón de arroz obtuvo mejores porcentajes de remoción luego de la aplicación de

electrocoagulación durante 2.30 minutos con una dosificación de 1600mg/L, logrando

una remoción final de 91.83% de turbiedad, 91.57% de remoción de color, 98% de

remoción de cromo y 39.12% de remoción de DQO. Estos resultados fueron analizados

según los límites de descarga del Acuerdo Ministerial 097-A y cumplen con ellos.

47

Las tecnologías más prometedoras para la eliminación de contaminantes en aguas

residuales textiles son mediante procesos y/o técnicas electroquímicas, es por ello por

lo que se optó utilizar un tratamiento de electrocoagulación para poder medir la

eficiencia de almidón de arroz como floculante.

El producto elaborado a partir de almidón de arroz ayuda a la remoción de turbiedad,

color y cromo. Ya que luego del proceso de 2,30 minutos de electrocoagulación y

dosificación de almidón de arroz se obtuvo porcentajes remoción de 64.90% turbiedad,

74.33% color y 76.0% cromo hexavalente.

El coagulante elaborado a base de almidón de arroz al ser un producto orgánico aumenta

las cantidades de DQO, por ende, se utilizó de electrocoagulación hasta obtener una

remoción del 45.21%, para luego de este agregar el producto orgánico y disminuya a

39.12%, con lo cual los resultados siguen estando bajo los límites permisibles del

Acuerdo Ministerial 097-A, logrando adicionalmente la remoción de otros parámetros.

48

5.2. Recomendaciones

Un factor que debe ser muy considerado en la electrocoagulación es el tiempo, debido

a que entre mayor tiempo más elevado será el consumo energético, lo cual afectara el

factor económico, además que, si un efluente se mantiene durante mucho tiempo en el

proceso, se puede generar reacciones indeseables.

Se recomienda una agitación rápida y constante al momento de preparar la solución de

almidón de arroz con NaOH, para evitar la formación de grumos los cuales generan una

disminución de eficiencia.

Experimentar las propiedades coagulantes y floculantes del almidón de arroz en

distintos tipos de aguas residuales sean estas superficiales y/o industriales.

Realizar experimentaciones en las que se combine procesos de electrocoagulación con

otros floculantes orgánicos con el fin de evaluar su eficiencia.

49

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79.9014681,17z/data=!3m1!4b1!4m5!3m4!1s0x902d6de7a9edb003:0x119fa42e0ed501c7

!8m2!3d-2.1819132!4d-79.8992794.

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%20Sustitucion%20coagulantes%20metalicos%20aplicando%20almidon%20yuca%20M

oringa.pdf.

[30] G. León Méndez, D. León Méndez, M. R. Monroy Arellano, S. De La Espriella Angarita y

A. Herrera Barros, 15 Julio 2020. [En línea]. Available:

https://www.revistaavft.com/images/revistas/2020/avft_5_2020/17_modificacion.pdf.

[31] A. S. G. Yulexy Cedeño Lenis, «Repositorio UG,» 2018. [En línea]. Available:

http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/39930/1/401-1354%20-

%20Tratam%20agua%20residual%20procedente%20indust%20cafetera.pdf.

[32] K. García. [En línea]. Available: https://www.trainerclub.es/blog/almidon-resistente-que-

es-tipos-y-beneficios.

[33] F. Ramírez Quirós. [En línea]. Available: http://www.elaguapotable.com/coagulacion-

floculacion.htm.

[34] «Universidad Nacional Autónoma de Mexico,» 2018. [En línea]. Available:

http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Seminario-

Gelatinizacionyretrogrdacion_25483.pdf.

[35] «Omega Engineering,» 2017. [En línea]. Available:

https://mx.omega.com/prodinfo/medidores-de-

pH.html#:~:text=El%20medidor%20de%20pH%20es,soluci%C3%B3n%2C%20tambi%C

3%A9n%20llamado%20de%20pH.&text=El%20valor%20del%20pH%20de,%2B%5D%

20e%20hidroxilo%20%5BOH%2D%5D..

[36] «LabProcess,» 2020. [En línea]. Available: https://www.labprocess.es/instrumentos-de-

laboratorio/turbidimetros.

[37] H. E. Mendoza Aviles, 2019. [En línea]. Available:

http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2218-36202019000100324.

52

[38] Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias, 2018. [En línea]. Available:

https://www.iniap.gob.ec/pruebav3/wp-content/uploads/2018/12/adaptacion%20arroz.pdf.

[39] P. C.-C. N. A.-G. C. M. d. M. P. Sílvia Bofill-Mas, «Scielo.org,» Abril 2015. [En línea].

Available: http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1135-

57272005000200012.

[40] M. Ordoñez, https://revistagestion.ec/, [En línea]. Available:

https://revistagestion.ec/sites/default/files/import/legacy_pdfs/255_004.pdf.

[41] L. E. Romero Shiguango, «http://dspace.udla.edu.ec/,» 2019. [En línea]. Available:

http://dspace.udla.edu.ec/bitstream/33000/11565/1/UDLA-EC-TIAM-2019-39.pdf.

[42] L. F. Ojeda Baez, 2012. [En línea]. Available:

https://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/3866/1/UPS-QT03424.pdf.

[43] D. Rodriguez Torres, 2015. [En línea]. Available:

http://45.71.7.21/bitstream/001/2149/1/DIEGO%20RODR%C3%8DGUEZ%20TORRES

%20ICONTECYAPA%2015-04-2015.pdf.

[44] S. C. Lopez Barrios y G. Ozaeta Diaz, Agosto 2013. [En línea]. Available:

http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/06/06_3493.pdf.

[45] J. Arboleda, Teoria y practica de la purificacion del agua, Colombia, 2000.

[46] C. HACH, «HACH Be Right,» 2020. [En línea]. Available:

https://latam.hach.com/colorimetros.

53

ANEXOS

ANEXO 1: EVIDENCIA DE EXPERIMENTACIÓN

Figura 19: Coagulante de almidón de arroz Figura 20: Proceso de experimentación

Figura 21: Digestor Figura 22: Espectrofotómetro HACH

Figura 23: Balanza Analítica Figura 24: Turbidímetro HACH

Figura 25: Equipo de electrocoagulación Figura 26: Kit de DQO

54

Figura 27: Muestra luego de

electrocoagulación

Figura 28: Muestra de flóculos suspendidos

luego de electrocoagulación

Figura 29: Muestra sedimentada y filtrada

luego de electrocoagulación

Figura 30: Resultado obtenido en 1'30'' de

electrocoagulación más floculante orgánico.

Figura 31: Resultados obtenidos en 2'30'' de

electrocoagulación más floculante orgánico

Figura 32: Resultados obtenidos en 3'30''de

electrocoagulación más floculante orgánico

Figura 33: Lodos en 1600ppm de 2'30''

tratamiento de electrocoagulación más

floculante orgánico

Figura 34: Análisis de DQO en pruebas de

ensayo.

55

Figura 35: Diluciones realizadas para los

análisis de Color, Turbiedad, Cromo y

Níquel.

Figura 36: Muestra final del tratamiento

(pulido)

56

ANEXO 2: TABLA 8 ACUERDO MINISTERIAL 0.97-A

57

ANEXO 3: RESULTADOS EXPERIMENTALES

AGUA


OBSERVACIONES


Color: 21350

MEZCLA RÁPIDA

Tiempo: 1 min

Velocidad 100 rpm Volumen de vasos 400 ml

Floculación

Tiempo de flocs

Velocidad

Sedimentación

Turbiedad: 212 Tiempo de sed: 15 min

pH: 9.93

DQO: 792

Cromo: 15

N°Jarra Coagulante Solución de

almidón de arroz

Tiempo de

formación de

flocs

Índice de

Willcomb pH

Color

(Pt/Co)

Turbiedad

(NTU)

DQO

(mg/L)

Cromo

(mg/L)

1 -- -- -- 10 21350 212 792 15

2 800 1'20'' 6 8 20709 205,59 797 14,3

3 1200 1'10'' 6 8 20498 204,56 799 14,2

4 1600 1'05'' 8 8 20282 198,43 810 14,1

5 1800 1'08'' 6 8 20432 199,28 816 14,3

6 2000 1'12'' 6 8 20603 201,57 822 14,4

Tabla 21: Resultados con almidón de arroz como coagulante

Durante esta primera prueba se puede notar la baja eficiencia del almidón de arroz como coagulante en el efluente textil. Además,

los parámetros analizados siguen estando por encima de los límites permisibles por el Acuerdo Ministerial.

58

Muestra Turbiedad

(NTU)

Color

(Pt/Co)

Cromo

+6 DQO

%Remoción

Turbiedad

%Remoción

Color

%Remoción

Cromo

1 212 21350 15 792 0,00 0,00 0,00

2 205,59 20709 14,3 797 3,02 3,00 4,67

3 204,56 20498 14,2 799 3,51 3,99 5,33

4 198,43 20282 14,1 810 6,40 5,00 6,00

5 199,28 20432 14,3 816 6,00 4,30 4,67

6 201,57 20603 14,4 822 4,92 3,50 4,00

Tabla 22: Porcentaje de remoción con almidón de arroz como coagulante


Figura 37: Porcentaje de remoción con almidón de arroz como coagulante


1 2 3 4 5 6

%Remocion de turbiedad 0,00 3,02 3,51 6,40 6,00 4,92

%Remocion de color 0,00 3,00 3,99 5,00 4,30 3,50

%Remocion de Cromo 0,00 4,67 5,33 6,00 4,67 4,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

%Remoción con Coagulante (Almidón de arroz)

59

AGUA CRUDA DOSIFICACIÓN (mg/l) OBSERVACIONES



Velocidad: 100 rpm

Temp: 26,67°C

Tiempo: 1 min

Volumen de vasos

400 ml

Sedimentación

Tiempo de sed: 15min

Temp Final: 29,44°C

Turbiedad: 212

pH: 9.93

DQO: 792

Cromo: 15

N°Jarra

Tiempo

ELECTROCOAGULACION

8v/15A

Floculante

solución de

almidón arroz

Tiempo de

formación

de flocs

Índice de

Willcomb pH

Color

(Pt/Co)

Turbiedad

(NTU)

DQO

(mg/L)

Cromo

(mg/L)

1 3,3 ---- -- 8 9.93 4321,24 35,21 632 0,45

2 3,3 200 1'10'' 8 9.93 2554,71 22,51 635 0,42

3 3,3 400 1'00'' 10 9.93 3722,32 29,7 665 0,42

4 3,3 800 1'20'' 10 9.93 3949,18 29,98 638 0,4

5 3,3 1600 1'25'' 8 9.93 4181,23 31,15 668 0,41

Tabla 23: Resultados de electrocoagulación 3'30'' y almidón como floculante


Esta tabla demuestra los resultados obtenidos aplicando a un agua residual textil, electrocoagulación durante 3.30 minutos y almidón

de arroz como floculante, obteniendo grandes porcentajes de remoción de color, turbidez y cromo, a diferencia de DQO que en

comparación con 2.30, este fue más elevado, concluyendo en un valor no dentro del límite permisible por el Acuerdo Ministerial.

60

R. INICIAL VS R. ELECTROCOAGULACION 3'30''

Muestra Turbiedad

(NTU)

Color

(Pt/Co) Cromo DQO

%Remoción

Turbiedad

%Remoción

Color

%Remoción

Cromo

%Remoción

DQO

CRUDA 212 21350 15 792 89,35 79,76 97,00 20,20

ELECTROCOAGU 35,221 4321,24 0.45 632

Tabla 24: Porcentaje de remoción de electrocoagulación


Figura 38: Porcentaje de remoción de electrocoagulación 3'30''



Muestra Turbiedad

(NTU)

Color

(Pt/Co) Cromo DQO

%Remoción

Turbiedad

%Remoción

Color

%Remoción

Cromo

1 35,21 4321,24 0,45 632 0 0,00 0,00

2 22,51 2554,71 0,42 635 36,07 40,88 6,67

3 29,7 3722,32 0,42 665 15,65 13,86 6,67

4 29,98 3949,18 0,4 638 14,85 8,61 11,11

5 31,15 4181,23 0,41 668 11,53 3,24 8,89



89,35

79,76

97,00

20,20

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Po

rcen

taje

%

Muestras



61

Figura 39: Porcentaje de remoción entre electrocoagulación 3'30'' y muestra final


R INICIAL VS R. FINAL 3'30''

Muestra Turbiedad

(NTU)

Color

(Pt/Co) Cromo DQO

%Remoción

Turbiedad

%Remoción

Color

%Remoción

Cromo

%Remoción

DQO

1 35,21 4321,24 0,45 632 83,39 79,76 97,00 20.20

2 22,51 2554,71 0,42 635 89,38 88,04 97,20 19.82

3 29,7 3722,32 0,42 665 85,99 82,57 97,20 16.04

4 29,98 3949,18 0,4 638 85,86 81,50 97,33 19.44

5 31,15 4181,23 0,41 668 85,31 80,42 97,27 15.66



Figura 40: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y muestra final 3'30''


36,07

15,65 14,8511,53

0,00

40,88

13,868,61

3,24

6,67 6,6711,11

8,89

200 400 800 16000

10

20

30

40

50

1 2 3 4 5

Po

rcen

taje

%

Muestras




8389 86 86 85

8088

83 82 80

97 97 97 97 97

20 20 16 16

27

0

200 400 800 1600

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5

Po

rcen

taje

%

Muestras

R INICIAL VS R. FINAL


%Remocion de DQO Concentración de Floculante

62

Tabla 27: Resultados entre muestra cruda y minutos de electrocoagulación


Porcentaje Pruebas de electrocoagulación

Tiempo pH Color Turbidez DQO Cromo

1'30'' 9.93 67,4 83,0 39,1 91,6

2'30'' 9.93 74,2 88,4 46,5 91,6

3'30'' 9.93 84,1 91,6 20,2 97

Tabla 28: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y minutos de electrocoagulación


Figura 41: Porcentaje de remoción entre muestra cruda y minutos de electrocoagulación


67,474,2

84,18388,4

91,6

39,146,5

20,2

91,6 91,697

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1'30'' 2'30'' 3'30''

%REMOCION CON ELECTROCOAGULACION

Porcentaje Pruebas de electrocoagulación Color Porcentaje Pruebas de electrocoagulación Turbidez

Porcentaje Pruebas de electrocoagulación DQO Porcentaje Pruebas de electrocoagulación Cromo

Pruebas de electrocoagulación

Tiempo Tensión Amperaje pH Color Turbidez DQO Cromo

1'30'' 8,50 v 20 A 9.93 8858.11 73.17 494.52 1.25

2'30'' 9 v 16 A 9.93 7011.34 49.34 433.9 1.25

3'30'' 8 v 15 A 9.93 4321.24 35.21 632 0.45

63

ANEXO 4: REPORTE DE ANÁLISIS

Figura 42: Análisis fisicoquímico de muestra cruda textil

64

Figura 43: Análisis fisicoquímico de muestra textil tratada

facultad de ingenierÍa quÍmica carrera de ingenierÍa quÍmica

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