Optimización del esquema secuencial coagulación-floculación-oxidación BAP (Co2+/HCO3-/H2O2) para el tratamiento de un agua residual textil

Abstract

En este trabajo final de maestría se investigó la aplicación del esquema secuencial coagulación–floculación–oxidación BAP (Co2+/HCO3⁻/H2O2) para el tratamiento de un agua residual proveniente de una industria textil (ARnD) de la región, contaminada con el colorante negro ácido 194 (NA–194). La investigación se desarrolló en el marco de la Convocatoria 852–2019 “Convocatoria de Proyectos Conectando Conocimiento 2019” del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación – Minciencias. Los resultados obtenidos para la oxidación de un agua residual textil contaminada con el colorante NA–194 con el sistema Co2+–BAP mostraron el potencial de este proceso de oxidación avanzada. Mediante un diseño central compuesto (DCC) basado en la metodología de superficie de respuesta se estudió el efecto de las concentraciones de H2O2 y NaHCO3 sobre la decoloración, mineralización y remoción de DQO. Para los ensayos realizados en el diseño experimental se obtuvieron decoloraciones mayores al 95.40%, con concentraciones medias y altas de peróxido de hidrógeno (450 – 1300 mM) y concentraciones medias de bicarbonato de sodio (100 – 250 mM). En los rangos mencionados anteriormente para decoloración, la mineralización y remoción de DQO alcanzaron valores mayores al 28.2 y 47.6%, respectivamente. La optimización multiobjetivo para la degradación del agua residual textil, enfocada en maximizar la decoloración, mineralización y remoción de DQO, con concentraciones de peróxido de hidrógeno y bicarbonato de sodio en el rango de estudio, se logró con 788.24 mM de H2O2, 183.26 mM de NaHCO3 y 45 µM de Co2+ (< 0.5 mg/L). Bajo las condiciones anteriores se obtuvo decoloración > 99.40%, mineralización de 32.51% y remoción de DQO de 56.02%. En el estudio cinético de decoloración se encontró que el proceso de oxidación ocurre a condiciones ambiente de 25 y 35 °C y presión atmosférica, y las diferencias en decoloración, mineralización y remoción de DQO a estas dos temperaturas fueron mínimas. El costo operativo de tratamiento del agua residual textil bajo las condiciones óptimas es de 28.85 USD/m3. Los altos costos de tratamiento se deben a las concentraciones elevadas de H2O2 y NaHCO3 requeridas para la degradación (Texto tomado de la fuente).

In this master's thesis, the application of the sequential coagulation–flocculation–oxidation BAP (Co2+/HCO3⁻/H2O2) scheme for the treatment of wastewater from a textile industry (ARnD) in the region contaminated with acid black dye 194 (NA–194), was investigated. The research was developed in the Convocatoria 852–2019 "Conectando Conocimiento 2019 del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación – Minciencias. The results obtained for the oxidation of textile wastewater contaminated with NA–194 dye with the Co2+–BAP system showed the potential of this advanced oxidation process. Using a central composite design (CCD) based on response surface methodology, the effect of H2O2 and NaHCO3 concentrations on decolorization, mineralization, and COD removal was studied. For the tests performed in the experimental design, decolorizations greater than 95.40% were obtained with medium and high concentrations of hydrogen peroxide (450 – 1300 mM) and medium concentrations of sodium bicarbonate (100 – 250 mM). In the aforementioned ranges for decolorization, mineralization, and COD removal, values greater than 28.2 and 47.6%, respectively, were reached. Multi–objective optimization for textile wastewater degradation focused on maximizing decolorization, mineralization, and COD removal, with hydrogen peroxide and sodium bicarbonate concentrations in the study range, was achieved with 788.24 mM H2O2, 183.26 mM NaHCO3, and 45 µM Co2+ (< 0.5 mg/L). Under the above conditions, decolorization > 99.40%, mineralization of 32.51%, and COD removal of 56.02% were obtained. The decolorization kinetic study found that the oxidation process occurs at ambient conditions of 25 and 35 °C and atmospheric pressure, and the differences in decolorization, mineralization, and COD removal at these two temperatures were minimal. The operating costs of treating textile wastewater under the optimum conditions is 28.85 USD/m3. The high treatment costs are due to the high concentrations of H2O2 and NaHCO3 required for degradation.