Influencia de la concentración del ácido fórmico y peróxido de hidrógeno en la recuperación de cromo (iii) presente en la viruta del cuero curtido

Texto completo

(1)Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA. EN. IE. RÍ A. Q. UÍ M. IC. A. ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL. G. “INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIÓN DEL ÁCIDO FÓRMICO Y PERÓXIDO. IN. DE HIDRÓGENO EN LA RECUPERACIÓN DE CROMO (III) PRESENTE EN LA. CA. DE. VIRUTA DEL CUERO CURTIDO”. TE. TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA OPTAR EL TÍTULO DE:. BI. BL. IO. INGENIERO AMBIENTAL AUTOR(ES): Br. ARANDA SALAZAR EDSON MANUEL. Br. ORELLANO ANGULO LOURDES FÁTIMA. ASESOR: Dr. CROSWEL EDUARDO AGUILAR QUIROZ TRUJILLO-PERÚ 2016. I Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA. RÍ A. Q. UÍ M. IC. A. ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL. IE. “INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIÓN DEL ÁCIDO FÓRMICO Y. EN. PERÓXIDO DE HIDRÓGENO EN LA RECUPERACIÓN DE CROMO (III). DE. IN. G. PRESENTE EN LA VIRUTA DEL CUERO CURTIDO”. CA. TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA OPTAR EL TÍTULO DE:. BI. BL. IO. TE. INGENIERO AMBIENTAL AUTOR(ES):. Br. ARANDA SALAZAR EDSON MANUEL. Br. ORELLANO ANGULO LOURDES FÁTIMA ASESOR: Dr. CROSWEL EDUARDO AGUILAR QUIROZ. TRUJILLO-PERÚ 2016 II Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. JURADO CALIFICADOR. A. Dr. Mario Esven Reyna Linares. IN. G. EN. IE. RÍ A. Q. UÍ M. IC. Presidente. DE. Ing. Jorge Luis Mendoza Bobadilla. BI. BL. IO. TE. CA. Secretario. Dr. Croswel Eduardo Aguilar Quiroz Asesor. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. III Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DEDICATORIA. A mis amados padres, que con su gran apoyo, consejos y valores inculcados formaron la persona. A. que soy hoy.. IC. A mi hermanita Flavia, quien me enseñó e impulsó a. UÍ M. ser una mejor persona cada día.. Q. A mi increíble amiga y compañera de tesis Fátima,. RÍ A. quien fue pieza importante en lograr este trabajo.. EN IE. A mis cuatro amigos incondicionales con los que compartí mi vida universitaria.. IN. G. A mi asesor, Ing. Croswel Aguilar por todo su tiempo,. DE. dedicación y minuciosidad en ayudar para la. A la Universidad Nacional de Trujillo, mi alma mater, por la acogida brindada y ser una de las mejores.. BI B. LI. O. TE C. A. elaboración del presente trabajo.. Edson Aranda Salazar. IV Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DEDICATORIA. Dedico el presente trabajo a mi amada madre María, reina de mi corazón y gran motor en mi vida. A mi padre Fernando, ejemplo de sabiduría y. A. emprendimiento.. IC. A mis hermanos Natzumi y Luis, los mejores de este. UÍ M. mundo, ambos de tan noble corazón.. Q. A mis Tíos Heli y Rocio, mis segundos padres, Dios. RÍ A. bendijo mi vida por tenerlos.. EN IE. A mi gran amigo Edson, amistad tan valiosa, este logro es de ambos.. G. A mi asesor el Dr. Croswel Aguilar y al Sr. Alcántara, compartir. IN. por. conmigo. sus. conocimientos,. DE. experiencias y grandes consejos.. BI B. LI. O. TE C. A. A todos mis demás familiares y amigos que intervinieron con palabras de aliento para la culminación de este proyecto, muy en especial a mi querida amiga Sheyla por su incondicional apoyo al presente.. Fátima Orellano Angulo. V Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. AGRADECIMIENTOS. Queremos expresar nuestro agradecimiento al Grupo de Investigación del Laboratorio de Catálisis y Adsorbentes de la Universidad Nacional de Trujillo, muy en especial al Dr. Croswel Aguilar Quiroz por la gran labor que ejerce como asesor, por compartir su experiencia, dedicación y tiempo en este trabajo de investigación, así mismo, agradecer al. UÍ M. IC. A. Sr. Alcántara, técnico del laboratorio, por su apoyo brindado a lo largo de este tiempo.. Q. Al Ing. Jorge Mendoza Bobadilla, por permitirnos el uso abiertamente del laboratorio de. EN IE. RÍ A. Aguas Residuales para la culminación de nuestros resultados.. G. A todos los demás tesistas del Laboratorio de Catálisis, quienes a lo largo del trabajo de. TE C. A. y grandes lazos de amistad.. DE. IN. investigación compartieron los dilemas del día a día, permitiendo fortalecer experiencias. O. Finalmente a los docentes de la Facultad de Ingeniería Química, que dejaron huella con su. BI B. LI. vehemencia e ímpetu en el desarrollo de sus cursos.. ¡Muchas Gracias! Edson Aranda y Fátima Orellano. VI Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ÍNDICE DEDICATORIA. IV. AGRADECIMIENTOS. VI. ÍNDICE. VII. RESUMEN. XII. ABSTRACT. XIII 1. A. CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN. La viruta de curtiembre. UÍ M. 1.1.1.. IC. 1.1. La industria de Curtiembre y su impacto. 1.2.2.. Etapa de Curtido. RÍ A. Etapa de Ribera. EN IE. 1.2.1.. Q. 1.2. El Proceso de Curtido. 1.2.2.1. Función del Cr(III) en la etapa de curtido Etapa de Recurtido, teñido y engrase (RTE). 1.2.4.. Etapa de Acabado. IN. G. 1.2.3.. 2 3 4 6 7 10 11. DE. 1.3. Tratamiento de Viruta de Cromo en la industria de Curtiembre. TE C. A. 12. O. CAPITULO II :MATERIALES Y MÉTODOS. 15. BI B. LI. 2.1. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS. 15. 2.2. METODOLOGÍA DEL TRABAJO. 15. 2.2.1.Preparación de la muestra (Método “A”). 16. 2.2.2.Preparación de la muestra (Método “B”). 16. 2.2.3.Preparación de la muestra (Método “C”). 17. 2.2.4.Análisis de Cr3+ con el Kit NANOCOLOR Cromato Test 1-25.. 17. VII Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. CAPITULO III : RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 19. 3.1. EXTRACCIÓN DE CROMO CON DIFERENTES SOLVENTES.. 19. 3.2. INFLUENCIA DEL VOLUMEN DE ÁCIDO FÓRMICO EN LA EXTRACCIÓN DE CROMO. 21. 3.3. INFLUENCIA DEL VOLUMEN DE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO EN LA 22. A. EXTRACCIÓN DE CROMO. IC. 3.4. INFLUENCIA DEL SOLVENTE AGUA EN EL PROCESO DE EXTRACCIÓN. UÍ M. DE Cr3+. RÍ A. Q. 3.5. INFLUENCIA DEL ORDEN DE ADICIÓN DE LOS REACTANTES. EN IE. 3.6. NÚMERO DE ETAPAS DE EXTRACCIÓN DE Cr3+ CAPÍTULO IV. G. CONCLUSIONES. A. CAPITULO VI. DE. RECOMENDACIONES. IN. CAPITULO V. TE C. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 24 26 27 27 28 28 29 29 32. BI B. LI. O. CAPÍTULO VII :ANEXOS. 23. VIII Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ÍNDICE DE TABLAS Tabla N°1: Relación de Materiales, Equipos y Reactivos utilizados en la investigación....16 Tabla Nº2: Evaluación de la zona máxima de absorción………………………………….35 Tabla Nº3: Evaluación de longitud de onda óptima………………………………………36 Tabla Nº4: Datos de elaboración de la curva de calibración……………………………...37 Tabla N°5: Tabla de resultados de la extracción de Cr3+ de la viruta de cromo con diferentes solventes ……………......…………………………………………………........42. UÍ M. IC. A. Tabla N°6: Resultados del balance de masa de la extracción de Cr 3+ de la viruta de cromo con diferentes solventes……………………………………………………………………42. RÍ A. Q. Tabla N°7: Tabla de resultados de la influencia de volumen de H-COOH [1.08M] y 50 mL H2O2 [0.032M] constante en la extracción de Cr3+ proveniente de la viruta de cuero…......43. EN IE. Tabla N°8: Resultados del balance de masa de la influencia de volumen de H-COOH [1.08M] y 50 mL H2O2 [0.032M] constante en la extracción de Cr3+ proveniente de la viruta de cuero………………...……………………………………………………………43. IN. G. Tabla N°9: Tabla de resultados de la influencia del volumen de H2O2 [0.032M] y 100 mL H-COOH [1.08M] constante proveniente de la viruta de cuero………………...…………44. DE. Tabla N°10: Resultados del balance de masa de la influencia del volumen de H2O2 [0.032M] y 100 mL H-COOH [1.08M] constante proveniente de la viruta de cuero..….....44. TE C. A. Tabla N°11: Tabla de resultados de la influencia del solvente H2O en la extracción de Cr3+ proveniente de la viruta de cuero …………………………………………………….……45. BI B. LI. O. Tabla N°12: : Resultados del balance de masa de la influencia del solvente H2O en la extracción de Cr3+ proveniente de la viruta de cuero...…….………………………………45 Tabla N°13: Tabla de resultados método “A”…………………………………………….46 Tabla N°14: Tabla de resultados método “B”……………………………………………..46 Tabla N°15: Tabla de resultados método “C”……………………………………………..46 Tabla N°16: Tabla de resultados del número de etapas de extracción de Cr 3+ de la viruta de cromo con 50 mL H2O2 [0.032M]………………………………………………………….47 Tabla N°17: Tabla de resultados del número de etapas de extracción de Cr 3+ de la viruta de cromo con 100 mL H2O2 [0.032M]………………………………………………………...47. IX Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ÍNDICE DE FIGURAS Figura Nº1. Procesos en la etapa de Ribera………………………………………………...5 Figura Nº2. Procesos en la etapa de Curtido………………………………………………..7 Figura Nº3. Estructuras de los ácidos aspártico (izquierda) y glutámico (derecha), donde se resaltan las cadenas laterales que contienen un grupo carboxílico………………………….8. A. Figura Nº4. Interacción del Cr (III) en el entrecruzamiento de cadenas de colágeno……...8. UÍ M. IC. Figura Nº5. Formas de entrecruzamiento del Cr (III) y el colágeno………………………..9. Q. Figura Nº6. Rangos de pH adecuado para el curtido……………………………………...10. RÍ A. Figura Nº7. Procesos en la etapa de RTE………………………………………………....11. EN IE. Figura N°8: Muestras de Viruta de Cuero previas a la lectura de Cromo.………………..16 Figura N°9: Kit NANOCOLOR Cromato Test 1-25……..……………………………….18. IN. G. Figura Nº10: Solución lista para la lectura en el espectrofotómetro ……………................18. DE. Figura Nº11: Extracción de Cr3+ de la viruta de cromo con diferentes solvente. ………... 19. A. Figura Nº12: Muestras de viruta con 125 mL de ácido fórmico [1.08M]……………….....20. TE C. Figura Nº13: Influencia del volumen de H-COOH [1.08M] y 50 mL H2O2 [0.032M] constante en la extracción de Cr3+ proveniente de la viruta de cuero……………………. 21. LI. O. Figura Nº14: Extracción de Cr3+ en función del volumen de H202 [0.032M] y 100 mL H-. BI B. COOH [1.08M] constante proveniente de la viruta de cuero …..………………………... 22 Figura Nº15: Muestras de Extracción de Cr3+ con 100 y 150 mL de H202 [0.032M]...….23 Figura Nº 16: Influencia del solvente H2O en la extracción de Cr3+ proveniente de la viruta de cuero …………………………………………………………………….……….24 Figura Nº17: Influencia del orden de adición de los reactantes en la extracción de Cr3+ de la viruta de cromo con 100 mL H-COOH [1.08M] constante …..………………………...25 Figura Nº18: Número de etapas de extracción de Cr3+ con 100 ml de HCOOH [1.08M] constante y variando las cantidades de peróxido …………...………………………………….26 Figura Nº19. Curva que representa la zona máxima de absorción ….……………………36 X Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Figura Nº20. Determinación de la longitud de onda óptima............................................... 37 Figura Nº21. Curva de calibración para el cromo hexavalente …………………….……..38 Figura Nº22. Peso de la viruta de Cuero Curtido.…………………………………………52 Figura Nº23. Ácido fórmico utilizado en los análisis a 85%..…………………………….52 Figura Nº24. Solventes utilizados en la primera etapa de selección del más óptimo.….....52 Figura Nº25. Muestras con diferentes solventes para extracción de cromo .……………..53. UÍ M. IC. A. Figura Nº26. Muestras de viruta con diferentes volúmenes de peróxido de Hidrógeno [0.03214M]…………………………………………...…………………………………….53 Figura Nº27. Filtración de la muestra….………………………………………………….54. RÍ A. Q. Figura Nº28. Lavado de la muestra filtrada …………………...………………………….54. EN IE. Figura Nº29. Extracción de la alícuota de la muestra para determinar la cantidad de miligramos de cromo extraídos…………………………………………………………….54. G. Figura Nº30. Espectrofotómetro para la lectura de las muestras …………………………54. DE. IN. Figura Nº31. Muestras de viruta con diferente volúmenes (50 y 100 mL) de peróxido de Hidrógeno [0.03214M] duplicado………………………………………………………….55. BI B. LI. O. TE C. A. Figura Nº32. Virutas de cuero curtido en la primera etapa del proceso de extracción……55. XI Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. RESUMEN. En el siguiente trabajo de investigación se estudió la influencia de la concentración del ácido. A. fórmico y peróxido de hidrógeno en la recuperación de Cr3+ presente en la viruta del cuero. IC. curtido; se trabajó con diferentes volúmenes de ácido fórmico de 1,08M y peróxido de. UÍ M. hidrógeno a 0,032M en tiempo de contacto de dos días. Se analiza Cr3+ por. Q. espectrofotometría UV/VIS. Los resultados muestran que a mayor volumen de ambos. RÍ A. compuesto se incrementa la extracción de Cr 3+. Se estudió también el orden de adición de. EN IE. los compuesto observándose que la secuencia H2O2 → H-COOH es la mejor.. IN. G. Ensayos de repetición del proceso se realizaron, alcanzando en un primer tratamiento una. DE. extracción del 58% para 100mL de H2O2 y 100mL de H-COOH, y con un segundo. TE C. A. tratamiento el 89% de extracción total de Cr3+ en solución.. LI BI B. curtiembre.. O. PALABRAS CLAVES: Virutas de Cromo, Ácido fórmico, Peróxido de hidrógeno, Cr3+,. XII Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ABSTRACT. In the next research we studied the influence of the concentration of formic acid and hydrogen peroxide in the recuperation of Cr3+ present in the leather; we worked with different volumes of formic acid [1.08M] and hydrogen peroxide [0,032M] in contact. IC. A. time of two days. The Cr3+ was analyzed by spectrophotometer UV / VIS. The results. UÍ M. showed that the greater volume of both compound the extraction of Cr3+ increases. The. Q. order of addition of the compound was studied also observed that H2O2 → H-COOH is the. RÍ A. best sequence.. EN IE. Assays were performed repeating the process, reaching with a first treatment an extraction. G. of 58% with 100 mL of H2O2 and 100 mL of H-COOH, and making a second treatment. DE. IN. reaching a 89% of total extraction of Cr 3+ in solution.. BI B. LI. O. TE C. A. KEY WORDS: Shaving leather, formic acid, hydrogen peroxide, chromium, tannery.. XIII Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN. Desde que el ser humano pasó de ser nómade a ser sedentario el impacto de sus actividades fueron incrementando. Fueron produciéndose actividades cada vez más elaboradas y con el tiempo derivaron en las actividades económicas e industriales, actividades que fueron claves para el desarrollo de las sociedades y/o naciones, del cambio en todo el sistema,. IC. A. estas actividades han operado por años sin control ni conciencia ambiental. A medida que. UÍ M. la población mundial se expande, las demandas de comida, bienes de consumo y energía son cada vez mayores. Sin embargo, las precauciones ambientales todavía no logran que. EN IE. 1.1.La industria de Curtiembre y su impacto. RÍ A. Q. las actividades humanas coexistan en armonía con el ambiente.. La industria de la curtiembre es una actividad cuyo proceso ha sido refinado con. G. el tiempo. En el mundo países como Italia, China e India lideran el mercado.. IN. Asimismo Brasil y Argentina están dentro de los 10 países con mayor producción. DE. de cuero. La producción se centra mayormente en cueros bovinos (65% de la producción mundial) y, en menor proporción, los cueros de oveja, cabra y cerdo. TE C. A. (15, 9 y 11% respectivamente) (Rey de Castro Rosas, 2013). Las empresas dedicadas a la industria de curtiembre en Perú, tanto formal como. O. informal, operan principalmente en las ciudades de Trujillo, Arequipa y Lima.. BI B. LI. (Miller et al., 1999). El 50% del cuero producido a nivel nacional proviene de empresas formales. Por la gran falta de documentación causada tanto por las empresas formales como las informales, es difícil estimar la producción anual nacional. Sin embargo se ha registrado crecimientos en su producción del 12,4% en el primer trimestre del 2011(INEI, 2011). En la Libertad, las curtiembres ubicadas en el distrito de El Porvenir representan una parte importante de un sector industrial clave en el desarrollo regional, sin embargo los efluentes que generan son altamente contaminantes porque son descargados al sistema de alcantarillado con altos contenidos de materia orgánica,. 1 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. sulfuro, cloruro y cromo trivalente en concentraciones que alcanzan niveles tóxicos (Pinedo, 2012). La piel es un material proteínico y parte de la misma es eliminada constituyendo desechos sólidos de proteínas no fibrosas tales como albúmina, globulina y mucoides; y las proteínas fibrosas como el cabello, el cuero crudo / recortes de la piel, virutas de cromo, polvo de pulido, adornos cromados, tiras de cuero y esquejes. Aproximadamente la cantidad de residuos sólidos que emanan en cada. A. fase es: ribera (80%), en curtido (19%) y acabado (1%) (Ludvik, 1996).. IC. Una tonelada de piel húmeda produce 200 kg de cuero y más de 600 kg de residuos. UÍ M. sólidos o subproducto (Cabeza et al., 1998) y aproximadamente el 40-50% de los. Q. cueros se pierden como virutas y recortes (Berry et al., 2002).. RÍ A. 1.1.1. La viruta de curtiembre. EN IE. Las virutas de curtiembre son pequeños residuos de tamaño y forma variable generados en la etapa de rebaje luego de la etapa de curtido. Las virutas. G. generadas en las máquinas de rebajado de los cueros curtidos, conocidas. IN. también como Virutas de Wet Blue, contienen sales de cromo trivalente y. DE. requieren una atención especial por la cantidad producida y las regulaciones. A. de los organismos de control para su disposición. El Cr 3+ forma un complejo. TE C. con el colágeno con una concentración del 4 a 5% de cromo y humedad del (55 a 60%) las mismas que pueden tener efectos negativos sobre el ambiente. LI. O. y la salud cuando son desechadas (Nuñez & Fabián, 2011).. BI B. Los residuos sólidos que contienen cromo (III) por las exigencias de las disposiciones sanitarias de diferentes países en relación a la “movilidad” del ion Cr (III) deben ser tratados (Cantera & Alberto, 1998) La disposición apropiada de estos residuos sólidos es uno de los principales aspectos técnicos-económicos, vinculados a la relación curtiembre-medio natural (Rivela, 2004).. 2 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.2.El Proceso de Curtido La curtición es un conjunto de operaciones físico–química, que mediante el adecuado uso de productos químicos y un proceso que consiste en reforzar la estructura proteica de la piel creando un enlace entre las cadenas de péptidos, convierte a la piel en un material durable e imputrescible.(UNALM,2013).. El proceso de curtiembre tiene como finalidad transformar la piel de un animal en un producto imputrescible y con mejores propiedades. Para esto, la piel pasa por. A. una serie de etapas que la acondicionan y transforman hasta obtener el producto. UÍ M. IC. final. (Rey de Castro Rosas, 2013).. Q. El proceso completo se puede clasificar, básicamente en cuatro etapas; la primera. RÍ A. que es la etapa denominada "Ribera" y en ella se lleva a cabo la limpieza de la piel que se recibe como materia prima, la cual puede estar conservada con "sal común. EN IE. (cloruro de sodio), en cuyo caso se denomina "verde salada" o recibirse fresca o seca. En esta etapa se eliminan todos los componentes de la piel que no son. IN. G. transformables a cuero, como sales de sodio, pelo y material proteínico. La. DE. segunda etapa comprende propiamente el proceso de "Curtido", mediante el cual se logra impartir estabilidad química y física a la piel evitando su putrefacción y. TE C. A. haciéndola resistente a cambios de temperatura y humedad. En el curtido se utilizan materiales de origen vegetal (Curtido Vegetal) o sales inorgánicas,. O. especialmente sales de cromo (Curtido al Cromo). La piel curtida se denomina. LI. cuero azul o con el término inglés wet blue. La tercera etapa se conoce. BI B. como Recurtido, Teñido y Engrase "RTE", y en ella se logra que el cuero adquiera suavidad, color y otras características que son necesarias para fabricar artículos comerciales. Finalmente, en la cuarta etapa denominada "Acabado" se imparte al cuero las características específicas que el mercado impone a cada tipo de producto, como puede ser el grabado, color y tacto, entre otros (McCann, M ,2001).. 1.2.1. Etapa de Ribera. 3 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. La etapa de ribera comprende aquellos procesos que permiten la eliminación del pelo o lana de la piel. Es la etapa que presenta el mayor consumo de agua y su efluente presenta un elevado pH. Devuelve el estado húmedo inicial a aquellas pieles que se conservaron antes de ser llevadas a la curtiembre; también permite la limpieza y desinfección de éstas antes de comenzar el proceso de pelambre. (Gonzales M. & Gonzales E., 2012:49). Así mismo en esta etapa se tiene subprocesos:. A. La primera sub-etapa es la de remojo, es en donde en primera instancia se. IC. recibe a las pieles provenientes de mataderos suelen llegar con restos de. UÍ M. sangre, tierra y estiércol y es necesario darles una limpieza exhaustiva. Las. Q. pieles suelen recibirse frescas o pueden haber sido tratadas con sal común. RÍ A. (NaCl) para secarlas y evitar su descomposición, dependiendo del proveedor y del tiempo que toma transportarla hasta la curtiduría. (Rey de Castro Rosas,. EN IE. 2013), todo este proceso se realiza en botales. En el caso de pieles saladas, el remojo permite también eliminar la sal y rehidratar las fibras de piel,. IN. G. acondicionándolas para las siguientes etapas. Adicionalmente, para ayudar en. TE C. A. (EPA, 2006).. DE. la rehumectación de la piel es común que se utilicen agentes tensoactivos. El siguiente proceso es el de pelambre, proceso en el cual se emplea gran. O. cantidad de agua, en esta etapa se busca retirar todos los pelos de la piel y. LI. obtener una superficie lisa, para esto se utiliza Sulfuro de Sodio (Na 2S) y. BI B. muchas veces otros agentes depilantes como hidrógenosulfuro de sodio (NaSH) y diferentes aminas alifáticas. En esta etapa se necesita trabajar en medio alcalino, por lo que se ajusta el pH a 12 con ayuda de Ca(OH)2.. El proceso de pelambre es seguido por el descarne, etapa netamente mecánica en donde se busca eliminar las carnazas y grasas de la piel, luego el pH es nuevamente cambiado, reduciéndolo para el proceso de desencalado, donde se agrega sulfato de amonio para extraer los restos de agentes encalantes. 4 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. utilizados previamente. Al terminar el desencalado se tiene una etapa de purga donde las pieles son rotadas junto a agentes desengrasantes y humectantes por un tiempo determinado para después pasar a una nueva etapa de lavado. (Rey de Castro Rosas, 2013).. El piquelado, es la etapa en donde se prepara a la piel para el siguiente proceso, el de curtido. Se requiere disminuir el pH, para esto los ácidos utilizados son el H2SO4 o en su defecto, ácido fórmico (HCOOH) así como. BI B. LI. O. TE C. A. DE. IN. G. EN IE. RÍ A. Q. UÍ M. IC. A. una cantidad dada de NaCl.. Figura Nº1. Procesos en la etapa de Ribera Fuente: McCann, M ,2001. 5 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.2.2. Etapa de Curtido Proceso en el cual son utilizados agentes curtientes minerales o vegetales que penetran la estructura para estabilizar las fibras de colágeno. Se emplean varias sales para el proceso de curtido, tales como: sulfato de cromo Cr2(SO4)3, sulfato básico de cromo Cr(OH)SO4 u óxido de cromo Cr2O3 ; algunos efluentes pueden alcanzar niveles tóxicos pero todos son potencialmente contaminantes y de bajo pH. Los curtidos minerales emplean. A. diferentes tipos de sales de cromo trivalente (Cr3+) en varias proporciones.. IC. Gracias a la estabilización del colágeno, las fibras ya no se adhieren tan. UÍ M. estrechamente entre sí con lo que la piel adquiere flexibilidad y mayor. Q. suavidad.. RÍ A. Asimismo, se vuelve capaz de resistir temperaturas mayores a 80°C sin gelatinizarse o descomponerse. (EPA, 2006).Luego de este proceso se. EN IE. procede a un lavado y escurrido, en donde se generan efluentes con contenido de Cromo. Luego de ello, ocurre el Rebajado, proceso mecánico que tiene. IN. G. como finalidad tornar uniforme la superficie del cuero, en esta etapa es en. DE. donde se generan gran cantidad de residuos sólidos peligrosos, como lo son. BI B. LI. O. TE C. A. el aserrín y viruta de curtiembre.. 6 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) EN IE. RÍ A. Q. UÍ M. IC. A. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Figura Nº2. Procesos en la etapa de Curtido. DE. IN. G. Fuente: McCann, M ,2001. TE C. A. 1.2.2.1.Función del Cr(III) en la etapa de curtido La piel está constituida principalmente por proteínas, de estas, la. O. principal es el colágeno que cumple función estructural. Está compuesta. BI B. LI. por fibras polipeptídicas de triples hélices que se unen por medio de puentes de hidrógeno para formar una red de fibras de colágeno (Covington, 1997). Los ácidos glutámico o aspártico en la estructura. primaria contienen un grupo carboxílico libre en sus cadenas laterales, como se observa en la Figura Nº3. Estos grupos -COOH son claves para la coordinación del cromo en la estructura de la piel, para poder curtirla y darle el cambio de propiedades. (Rey de Castro Rosas, 2013).. 7 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. A. Figura Nº3. Estructuras de los ácidos aspártico (izquierda) y. IC. glutámico (derecha), donde se resaltan las cadenas laterales que. UÍ M. contienen un grupo carboxílico. Q. Fuente: Nelson D. ,2004. RÍ A. En teoría, los grupos -COOH podrían interaccionar con el Cr (III) ya que. EN IE. hay dos pares libres de electrones en el átomo de oxígeno del –OH, que podrían coordinar con el metal. Sin embargo, los grupos -COOH no. G. hidrolizados y sin carga no tienen gran afinidad por el ion metálico. Por. IN. eso, para una buena interacción, los grupos -COOH deben desprotonarse. DE. primero y así incrementar su afinidad al complejo metálico positivo, con esto el oxígeno podrá coordinar de mejor manera con el Cr como se. BI B. LI. O. TE C. A. muestra en la Figura Nª4.. Figura Nº4. Interacción del Cr (III) en el entrecruzamiento de cadenas de colágeno. Fuente: Rey de Castro ,2013 8 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. La interacción del cromo con la estructura de la piel conformada por colágeno puede coordinarse en forma de una triple hélice, ya sea entrecruzamiento intra hélice entre dos puntos de la misma fibra o entre distintas fibras de la hélice. Otra posibilidad es que el cromo coordine dos fibras provenientes de hélices. DE. IN. G. EN IE. RÍ A. Q. UÍ M. IC. A. distintas. Estas tres formas se muestran en la Figura 5.. A. Figura Nº5. Formas de entrecruzamiento del Cr (III) y el colágeno.. TE C. Fuente: European Comission Integrated Pollution Prevention, 2003. LI. O. Una vez que el cromo pasa a ser parte de la estructura del colágeno, el cuero. BI B. adquiere propiedades térmicamente estables, impermeable y con resistencia a la descomposición por bacterias. El rol que cumple el pH en el proceso de curtido es sumamente importante; las sales de cromo deben mantenerse solubles, esto solo se logra en pH ácido, ya que en pH básico las sales forman hidróxidos; sin embargo se necesita de ambientes ligeramente aún menos ácidos para que los grupos –COOH puedan desprotonarse y así puedan ser nucleófilos más efectivos. Por lo que el proceso de curtido comienza con pH entre 2,5 y 3, en donde la piel es remojada en baños de cromo por un tiempo, aquí el cromo logra penetrar. 9 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. la piel, luego el pH es aumentado ligeramente y entonces los grupo carboxilos del colágeno se desprotonan, esto promueve las reacciones con el cromo. El proceso de un buen curtido versus uno incorrecto, por mal manejo del pH. G. EN IE. RÍ A. Q. UÍ M. IC. A. se observa en la Figura Nº6.. Fuente: Leather Technology Centre, 2013. DE. IN. Figura Nº6. Rangos de pH adecuado para el curtido. A. 1.2.3. Etapa de Recurtido, teñido y engrase (RTE). TE C. El recurtido imparte suavidad, elasticidad, llenura y cuerpo al cuero, utilizando sales minerales diferentes al cromo y curtientes sintéticos como los. LI. O. sintanos, para volver uniforme al cuero. (Pinedo R., 2012).. BI B. El teñido es una de las etapas final que brindan color al cuero, mientras que el engrase es una etapa que busca darle al cuero especificaciones de acuerdo a mercado como: elasticidad, suavidad o dureza, hidrofobicidad, textura, tacto, elongación, conductividad térmica, peso específico, etc.. 10 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) BI B. LI. O. TE C. A. DE. IN. G. EN IE. RÍ A. Q. UÍ M. IC. A. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Figura Nº7. Procesos en la etapa de RTE Fuente: McCann, M ,2001. 1.2.4. Etapa de Acabado La última etapa, la de acabado, comprende operaciones mecánicas que se realizan para impartir las características específicas que el mercado impone a cada tipo de producto, como puede ser el grabado, laqueado, etc. (McCann, M ,2001). 11 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.3.Tratamiento de Viruta de Cromo en la industria de Curtiembre. La viruta de curtiembre, desecho que debería ser dispuesto adecuadamente actualmente es enviado a rellenos de seguridad, generando gastos por disposición final y agotando el tiempo de vida de estos rellenos, en pleno siglo veintiuno se requiere recuperar y reusar todo residuo reaprovechable (Mehmet, 2006). Los desechos de curtiembre (virutas) pueden ser utilizados con o sin la presencia de cromo. La aplicación directa incluye la fabricación de piel regenerada, tableros de. A. cuero, láminas fibrosas injertados con acrilatos, aislantes y materiales de. UÍ M. IC. construcción (Rivela, 2004).. Teniendo en cuenta el gran volumen de virutas generadas, el uso directo no. Q. siempre es posible. Por lo tanto, para evitar el alto costo de disposición, las virutas. RÍ A. pueden ser procesadas para recuperar el cromo, o tratada térmicamente para. EN IE. reducir su volumen (Cassano, 1996). El tratamiento térmico de este tipo de residuos implica la incineración, gasificación y pirólisis como un medio de. IN. G. eliminación y recuperación de energía a partir de residuos (Hikmet, 1994). Sethuraman et al., (2014) Caracterizaron la pirólisis e incineración de material. DE. particulado impregnado con (Cr3+). El proceso generó productos gaseosos, 47,46%. TE C. A. (CO, CO2, CxHy, O2, SO2, NOx y H2); aceite condensado, 34,20%; y ceniza 18,34%.. LI. O. El método de solidificación es un proceso que ha sido considerado como una. BI B. solución alternativa a la eliminación de los desechos que contienen metales pesados. En este proceso, los materiales de desecho se mezclan con diversos medios de unión para obtener un nuevo producto con propiedades físicas mejoradas (Albino. V., 1996; 309-315). Las tecnologías que implican la transformación de residuos en cementos aglomerados, cerámicas, vidrios o cerámicas de vidrio han adquirido importancia económica. La inmovilización dentro de una matriz de cemento no requiere tratamientos térmicos caros para transformar los residuos peligrosos en residuos inertes y estables. (Pelino, 2000; 561-568).. 12 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Filibeli et al., (2000). Estudiaron la solidificación de lodos de curtiembre con alto contenido de cromo. El lodo se mezcló con cemento y aditivos como cenizas volantes o arena. Después de 28 días hubo inmovilización en la fase cementosa de cromo y sulfatos. El producto final es resistente a los agentes ambientales agresivos y se puede almacenar de forma segura en los vertederos. Wang & Vipulanandan, (2000) Inmovilizaron cromo en cementos, con una mezcla de K2CrO4 y cemento en concentraciones de 0.5, 2 y 5%. La capacidad de inmovilización de cemento depende de la forma como el Cr 3+ se incorpora a la. IC. A. matriz mientras que el Cr6+ no se inmoviliza en las fases hidratadas de cemento.. UÍ M. El tratamiento a la viruta mediante Hidrolisis de Viruta (hidrólisis alcalina-. Q. enzimática), consiste en un proceso de descurtición del cual se obtienen dos. RÍ A. subproductos que son el hidrolizado de colágeno e hidróxido de cromo con. EN IE. potenciales aplicaciones en la industria curtidora. (Nuñez & Fabián, 2011) El CITEC (Centro de Investigación de Tecnología del Cuero), indica que por cada. G. kilogramo de virutas de cromo secas se obtienen aproximadamente 1,7 Kg de. IN. solución de hidrolizado de colágeno, 0,75 kg de torta de cromo con un 70% de. A. & Fabián, 2011).. DE. humedad y que se tiene una recuperación del 90% del cromo de las virutas (Nuñez. TE C. Mehmet, (2006) Investigó las condiciones de recuperación de cromo en la forma. O. de cromato soluble de la viruta de curtido por oxidación con aire, oxígeno y Na2O2.. LI. Además, preparó solución de cromato a ciertas condiciones que alcanzó el máximo. BI B. rendimiento de oxidación, fue reducido mediante el uso de Na 2SO3 y solución básica de sulfato de Cr (III) la cual fue obtenida del proceso de curtido. Özverdi & Mehmet, (2008) Realizaron una estabilización térmica de la viruta de cromo entre 250 a 500 ◦C para la inmovilizar el cromo. La estabilización efectiva fue a 350 ◦C en atmósfera de CO2.También lixiviaron cromo con las muestras obtenidas a partir del proceso de estabilización y se compararon con las virutas de cromo sin estabilizar. Las concentraciones de cromo en todas las muestras estabilizadas térmicamente por encima de 350 ◦C estaban por debajo del límite. 13 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. reglamentario USEPA (United States Enviromental Protection Agency) de 5 mg / l, la concentración de cromo lixiviado de las virutas sin estabilizar fue 30 veces más grande que el límite reglamentario USEPA. Pillai & Archana, (2012) Usaron Bacillus subtilis P13, para degradar virutas de cuero. Estas bacterias crecieron usando la viruta como su fuente de proteína y produjeron altos niveles de serina proteasa (queratinasas) que se pueden aplicar para la etapa de pre-curtido. La bacteria fue resistente al cromo tolerando hasta 35. A. ppm y 350 ppm de sales de Cr (VI) y Cr (III) respectivamente.. IC. Oliveiraa et al., (2011) Estudiaron la descomposición de peróxido de hidrógeno. UÍ M. y la oxidación de los compuestos orgánicos en la presencia de carbón activado. Q. preparado a partir de residuos de cuero del wet blue. Los residuos se sometieron a. RÍ A. pirólisis en atmósfera de CO2. El carbón con cromo mostraron una alta área de superficie microporosa (hasta 889 m2/g). Propusieron que estas especies de cromo. EN IE. sobre el carbón pueden activar H2O2 para generar radicales OH, que pueden conducir a dos reacciones competitivas, es decir, la descomposición del peróxido. IN. G. de hidrógeno o la oxidación de compuestos orgánicos en agua.. DE. Ferreira et al., (2010) lixiviaron la viruta de cuero con soluciones de ácido. A. sulfúrico a baja temperatura para maximizar la extracción de cromo de la matriz. TE C. de cuero. Estudiaron tiempo, temperatura y, adicionalmente la degradación de la materia orgánica. Evaluaron las mejores condiciones para la recuperación de. LI. O. cromo; usaron 25 ml de solución de H2SO4 concentrado, a 293 o 313 K durante 3. BI B. o 6 días. Bajo tales condiciones,30-60 ± 5% de cromo se recuperó y solo de 3-6 ± 1% del carbono organico total (TOC) del cuero se disolvió. Como se ha mostrado, existen diferentes métodos para el tratamiento a la viruta de cuero curtido¸ por este motivo el objetivo del presente proyecto de investigación es extraer el mayor porcentaje de Cr3+ por combinación de acido fórmico y peróxido de oxígeno, por lo que constituye materia del presente proyecto de investigación.. 14 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. CAPITULO II MATERIALES Y MÉTODOS 2.1.Materiales, Equipos y Reactivos 2.2.Metodología del de Trabajo Tabla N°1: Relación Materiales, Equipos y Reactivos utilizados en la investigación. Materiales. Cant. (Unid). Equipos. Reactivos. - Balanza. - Pipetas graduadas:. - Agua destilada. 2. electrónica de. *Pipeta de 5mL. 2. joyería CAMRY EHA- - Peróxido de hidrógeno 2. 8. *1000 mL. 1. - Estufa eléctrica - pH – Metro -. EN IE. - Embudo. Espectrofotómetro. - Fiolas:. 1. *100 mL. 3. G. * 250 mL. *50 mL. - Ácido Fórmico. 1L. -Ácido Acético.. 1L. -Alcohol etílico de. 1L. UV – VISIBLE. IN. 1. DE. * 500 mL. IC. * 300 mL. UÍ M. 1. RÍ A. *250 mL. 5L. Q. - Vaso de precipitación. 10 L. A. *Pipeta de 10mL. Cant. (Unid). 96°. 6 3. - Varillas de Vidrio. O. - Espátulas. TE C. - Matraces de 300 mL. A. *25 mL. 2 2 1. -Test 1-25 NANOCOLOR Cromato - Test NANOCOLOR. - Tubos Pyrex. 8. NanOx Metal. - Cubeta de cuarzo 3.5 ml. 1. - Probeta (500mL). 1. - Gradilla. 1. BI B. LI. 5 plieg.. - Papel Filtro. - Botellas de Plástico. 100. (500mL). 100. - Guantes de Nitrilo.. 1. - Parafilm. 1. 1. 1. - Pizeta de 250mL. 15 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.2.1. Preparación de la muestra (Método “A”) -. Se recolectó la muestra de viruta de cuero del proceso de rebaje.. -. Se pesó la viruta a utilizar en una balanza electrónica (37.5g).. -. Se vertió el contenido en vasos de precipitación (300 - 500 ml).. -. Se agregó ácido fórmico a [1.08M] y se dejó en contacto con la viruta por dos días.. -. Posteriormente, se agregó peróxido de hidrógeno a [0.032M] y se dejó en contacto. Al quinto día, se filtró las muestras y se preparó las diluciones correspondientes. UÍ M. -. IC. A. con la viruta y el ácido por dos días más. TE C. A. DE. IN. G. EN IE. RÍ A. Q. para la lectura de Cromo Total.. LI. O. Figura N°8: Muestras de Viruta de Cuero previas a la lectura de Cromo.. BI B. 2.2.2. Preparación de la muestra (Método “B”) -. Se pesó la viruta a utilizar en una balanza electrónica (37.5g).. -. Se vertió el contenido en vasos de precipitación (300 - 500 ml).. -. Se agregó peróxido de hidrógeno a [0.032M] y se dejó en contacto con la viruta por dos días.. 16 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. -. Posteriormente, se adicionó ácido fórmico a [1.08M] y se dejó en contacto con la viruta por dos días más junto al peróxido.. -. Al quinto día, se filtró las muestras y se preparó las diluciones correspondientes para la lectura de Cromo Total.. 2.2.3. Preparación de la muestra (Método “C”) Se pesó la viruta a utilizar en una balanza electrónica (37.5g).. -. Se vertió el contenido en vasos de precipitación (300 - 500 ml).. -. Se agregó se agregó peróxido de hidrógeno a [0.032M] y ácido fórmico a [1.08M]. UÍ M. IC. A. -. Al quinto día, se filtró las muestras y se preparó las diluciones correspondientes. RÍ A. -. Q. simultáneamente y se dejó en contacto con la viruta por cuatro días.. EN IE. para la lectura de Cromo Total.. 2.2.4. Análisis de Cr3+ con el Kit NANOCOLOR Cromato Test 1-25.. Se pipeteó 5,00 ml de la solución de muestra en un tubo de ensayo de. DE. -. IN. G. 1ª Fase: Esta primera fase detalla la descomposición oxidativa para Cr3+.. -. TE C. A. 14mm DI (cógido 91680). Se adicionó una cucharada rasa de NanOx Metal, posteriomente se agitó. Se colocó el tubo de ensayo en el bloque calefactor NANOCOLOR y se. BI B. -. LI. O. vigorosamente.. calentó por 30 minutos a 120 ºC.. -. Se dejó enfriar el tubo hasta temperatura ambiente.. -. Se agregó una cucharada rasa del reactivo neutralizante NanOx, posteriormente se agitó vigorosamente.. 17 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2º Fase: Dado que la equivalencia de Cr3+ y Cromo Total es de uno a uno, la lectura es de este último. -. Se adicionó 1 ml de Cromato R2. -. Se agitó vigorosamente durante un minuto. -. Se ajustó la muestra a 25 mL con agua destilada.. -. Después de 5 minutos se vertió en cubetas y se prosiguió a la lectura. Finalmente los resultados obtenidos se procesaron en la Curva de. UÍ M. -. IC. A. en el espectrofotómetro (540 nm).. TE C. A. DE. IN. G. EN IE. RÍ A. Q. Calibración (ANEXO 01).. BI B. LI. O. Figura N°9: Kit NANOCOLOR Cromato Test 1-25. Figura N°10: Solución lista para la lectura en el espectrofotómetro.. 18 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. CAPITULO III RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 3.1.Extracción de Cromo con diferentes solventes.. Se realizaron ensayos utilizando los solventes: Bencina, Thinner, Vinagre, Aguarrás, Agua Destilada, Ac. Acético y Ac. Fórmico, a fin de establecer cuál de ellos presenta. IC. A. mayor extracción de Cromo.. UÍ M. Los resultados obtenidos se muestran en la Tablas Nº05 y N°06 (Anexo 5) y Figura Nº11.Se observa que la extracción de Cromo va en el orden: Thinner ≈ Ac. Fórmico ≈. RÍ A. Q. Bencina >Ac. Acético > Aguarrás > Vinagre > Agua Destilada.. EN IE. 120 111 100. DE. IN. G. 100. 106. 71. TE C. A. 71. 40. LI. O. 60. 37. BI B. mg Cr3+ Extraído. 80. 31. 20. 0 Bencina. Thinner. Vinagre. Aguarrás Agua Dest. Tipo de Solvente. Ac. Acético. Ac. Fórmico. Figura Nº11: Extracción de Cr3+ de la viruta de cromo con diferentes solventes.. 19 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Se observa que la capacidad de extraer Cr3+ de los solventes thinner, bencina y ácido fórmico es en términos generales muy similares. Sin embargo, cuando se utiliza thinner y bencina la biomasa se destruye parcialmente, es decir que no solamente se extrae el Cr3+ sino también se rompen enlaces propios del colágeno; por lo tanto el ácido fórmico es el solvente que puede extraer el cromo, con poca destrucción de la estructura del colágeno (Figura Nº12). Razón por la cual es seleccionado para realizar todos los ensayos en este trabajo. Dussan, 2014, indica que el mecanismo de extracción por lixiviación se basa en la. A. descomposición del H2O2 y la formación de sus radicales oxidativos los que atacarían. IC. al colágeno para liberar Cr3+.. UÍ M. Por lo tanto, el posible mecanismo de extracción de cromo utilizando ácido fórmico. Q. estaría dado estaría dado por el rompimiento de los enlaces Cromo-Colágeno por parte. RÍ A. del peróxido de hidrogeno y posteriormente el ion Cr reaccionaría con ácido fórmico para formar Formiato de Cromo el cual es soluble al pH de trabajo que fue en el rango. BI B. LI. O. TE C. A. DE. IN. G. EN IE. 2,47 - 3,60.. Figura Nº12. Muestras de viruta con 125 mL de ácido fórmico [1.08M].. 20 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 3.2.Influencia del volumen de Ácido Fórmico en la extracción de Cromo. Se realizaron ensayos para determinar la influencia de la cantidad de ácido fórmico en la extracción de cromo de la viruta de cuero curtido. Los resultados obtenidos se muestran en la Tablas Nº7 y N°8 (Anexo 5) y Figura Nº13. Se observa que, la extracción de cromo tiene una tendencia lineal con el aumento del volumen de ácido fórmico adicionado. Esto significa que, la cantidad de ácido fórmico utilizado no es suficiente para lixiviar. A. el Cr3+ que se libera durante el proceso, siendo necesario posiblemente incrementar la. IC. concentración del mismo o, la relación H-COOH/H2O influye en el mecanismo del. Q. UÍ M. proceso.. RÍ A. 50. 40. 34. IN. G. 35. 20. TE C. 17 13. A. 23. 25. DE. 30. 15. O. Porcetaje de Cr3+ extraído. 46. EN IE. 45. BI B. LI. 10 5 0 0. 50. 100. 150. 200 250 300 ml H-COOH [1.08M]. 350. 400. 450. Figura Nº13: Influencia del volumen de H-COOH [1.08M] y 50 mL H2O2 [0.032M] constante en la extracción de Cr3+ proveniente de la viruta de cuero.. 21 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 3.3.Influencia del Volumen de Peróxido de hidrógeno en la extracción de Cromo. Para determinar la influencia de la cantidad de peróxido de hidrogeno en la extracción de cromo en la viruta de curtido, se realizaron ensayos a distintos volúmenes de H2O2, como se observa en la Tabla Nº 9 y 10 (Anexo 5) y Figura Nº14. Se observa que, a mayor volumen de H2O2 hay mayor extracción de cromo. De acuerdo a Dussan, 2014, el H2O2 produce la ruptura hidrolítica de uniones peptídicas con la consecuente degradación del colágeno. Por lo tanto, al haber una. A. mayor presencia de H2O2, hay una mayor degradación del colágeno y a su vez liberación. IC. del Cr3+, el cual debe reaccionar con el ácido fórmico para pasar a la fase soluble.. UÍ M. Así mismo, se observó que con adiciones de H2O2 mayores a 100 mL se destruye casi. Q. todo el colágeno (Figura Nº15). Por lo que, no se intentó trabajar con volúmenes de. RÍ A. H2O2 [0.032M] superiores a 200 mL.. 70. IN. G. 60. DE. 50. 37. TE C. A. 40. 45. 30. 23. BI B. LI. 20. O. Porcentaje de Cr3+ Extraído. 74. EN IE. 80. 10 0. 50. 100. 150. 200. mL H2O2 [0.032]M. Figura Nº14: Extracción de Cr3+ en función del volumen de H2O2 [0.032M] y 100 mL H-COOH [1.08M] constante proveniente de la viruta de cuero.. 22 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) UÍ M. IC. A. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. RÍ A. Q. Figura Nº15: Muestras de Extracción de Cr3+ con 100 y. EN IE. 150 mL de H2O2 [0.032M].. G. 3.4.Influencia del solvente agua en el proceso de extracción de Cr3+.. IN. El agua es un solvente que influye en la solubilidad de las sales (Cr(HCOO)3),. DE. disipación de energía ( reacción exotérmica del H2O2) y el potencial químico tanto del. TE C. extracción de Cr3+.. A. H2O2 y H-COOH; cuyos resultados en forma global se analiza en función de la. Los ensayos se realizaron utilizando volúmenes de agua de 0,10,50 y 100 mL y. O. cantidades constantes de HCOOH [1,08M] y H2O2 [0.032M], 40 ml y 150 ml. BI B. LI. respectivamente.. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla Nº11 y 12 (Anexo 5) y Figura Nº16. Se observa que, la extracción de cromo disminuye con el aumento del solvente agua en el siguiente orden: 0 ml> 10 ml > 50 ml >100 ml. Si bien un exceso de agua permite controlar la exotermicidad del proceso, sin embargo el efecto negativo que produce estaría relacionado con la disminución del potencial químico principalmente del H2O2 que reacciona para romper el enlace CromoColágeno y de esta forma liberar al Cr3+.. 23 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(37) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 90 83. 82. 80. 60 50 40 40. A. mg Cr3+ extraído. 70. 27. UÍ M. IC. 30. Q. 20. RÍ A. 10 0 10. 50. 100. EN IE. 0. G. mL de agua. IN. Figura Nº16: Influencia del solvente H2O en la extracción de Cr3+ proveniente de la. TE C. A. DE. viruta de cuero.. O. 3.5.Influencia del orden de adición de los reactantes. BI B. LI. Se estudia la influencia del orden de adición de los reactantes, considerándose los métodos:. (A): Primero Ácido fórmico (t.c. 2 días) después peróxido de hidrógeno (t.c. 2 días). (B): Primero Peróxido de hidrógeno (t.c. 2 días) después ácido fórmico (t.c. 2 días). (C): Ácido fórmico + peróxido de hidrógeno, ambos al mismo tiempo (t.c. 4 días). * t.c: Tiempo de Contacto. Los resultados obtenidos se muestran en las Tabla Nº13, 14 y 15 (Anexo 5) y Figura Nº17.. 24 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(38) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 300 270 250 220 187. mg Cr3+ extraído. 200 149. A. 147. 150. B C. 105. 94. Lineal (B). IC. A. 100. 197 181. 100 mL H2O2 [0.32M]. 150. RÍ A. 50. Q. 0. UÍ M. 50. EN IE. Figura Nº17: Influencia del orden de adición de los reactantes en la extracción de Cr3+ de la viruta de cromo con 100 mL H-COOH [1.08M] constante.. -. IN. G. Se observa que, los tres métodos presentan diferentes comportamientos: El ácido fórmico a las concentraciones de trabajo no es un compuesto que ataque. DE. o reaccione con la viruta. En el método “A” al adicionar primero acido fórmico la. A. cantidad de extracción de Cr3+ es menor con relación al método “B”. Esto debido. TE C. a que, cuando se adiciona inicialmente H2O2 y se deja que este reacciones durante. O. dos días (Método “B”), al final del proceso hay una mayor extracción de Cr 3+. LI. debido posiblemente a que mantiene su potencial químico y no es diluido con parte -. BI B. del agua cuando se adiciona H-COOH. Cuando se adiciona en forma simultánea H-COOH y H2O2 (Método “C”) la extracción de Cr3+ es ligeramente superior al método “A” y en donde el agua que acompaña al ácido diluye al H2O2 influyendo negativamente sobre el potencial químico del mismo. Por lo tanto, la presencia de agua y el orden de adición de los reactantes influyen en la lixiviación de Cr3+.. 25 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(39) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 3.6.Número de Etapas de extracción de Cr3+ Se estudia el número de repeticiones del proceso por el método “B” establecido en el ítem anterior para alcanzar la extracción total de Cr3+. Los resultados obtenidos se muestran en las Tabla Nº16 y 17 (Anexo 5) y Figura Nº18. 70. Método “B” 58. 100 mL HCOOH [1.08M]. UÍ M. 100 mL HCOOH [1.08M]. Q RÍ A. 35. 34. 31. 30. EN IE. Porcentaje de Cr 3+. 50. 40. 100 mL H2O2 [0.032M]. A. 50 mL H2O2 [0.032M]. IC. 60. Método “B”. 24. Extracción 2 Extracción 3. IN. G. 20. Extracción 1. DE. 10. A. 0. 100. ml H2O2. O. TE C. 50. LI. Figura Nº18: Número de etapas de extracción de Cr3+ con 100 ml de HCOOH. BI B. [1.08M] constante y variando las cantidades de peróxido.. Se observa que: Cuando se utiliza 50mL de H2O2 [0.032M] se requiere repetir tres veces el procesop para alcanzar una extracción de Cr3+ del 93%; en cambio, con el uso de 100 mL de H2O2 [0.032M] solamente se requiere de dos etapas y se alcanza el 89%.. 26 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(40) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Esto indica que el número de etapas para extraer Cr 3+ está directamente relacionado con el volumen de H2O2 que se adiciona en el proceso, con lo cual queda demostrado que es el H2O2 el responsable de la lixiviación de Cr3+de la viruta de cuero.. A. CAPÍTULO IV. RÍ A. Q. UÍ M. IC. CONCLUSIONES. En el trabajo desarrollado sobre “Influencia de la concentración del ácido fórmico y peróxido. EN IE. de hidrógeno en la recuperación de Cr3+ presente en la viruta del cuero curtido”, se llega a las. IN. G. siguientes conclusiones:. TE C. A. DE. 1. El H2O2 determina el porcentaje de extracción de Cr3+ de la viruta de cuero.. O. 2. La función del H-COOH es formar una sal soluble con el ión Cr3+ Cr(HCOO)3 y. BI B. LI. el agua como diluyente disminuye el potencial químico del H2O2.. 3. La mayor extracción de Cr3+ de la viruta de cuero es bajo las siguientes condiciones: 100 mL H2O2 [0.032M] y 100 mL HCOOH [1.08M] alcanzando una extracción total de Cr3+ del 89%.. 27 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(41) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UÍ M. RÍ A. Q. RECOMENDACIONES. IC. A. CAPITULO V. EN IE. 1. Continuar la investigación evaluando el comportamiento del peróxido de hidrógeno. G. en un medio básico.. IN. 2. Probar otros métodos de separación del sistema colágeno - formiato de cromo.. DE. 3. Ampliar el estudio en función del tiempo de contacto como variable de interés.. BI B. LI. O. TE C. A. 4. Estudiar la influencia de agitación en el proceso de extracción de Cr3+.. 28 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(42) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. CAPITULO VI REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. -. Albino V., et al., Evaluation of solid waste stabilization processes by means of leaching tests, Environ. Technol. 17 (1996) 309–315.. A. Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, CIATEC. Manual de Buenas. IC. -. UÍ M. Prácticas Ambientales para la Curtiembre en Centroamérica. 2006.. Berry F.J., Costantini N., Smart L.E., Synthesis of chromium-containing pigments from. Q. chromium recovered from leather waste, Waste Manage. 22 (2002) 761–772. BLC Leather Technology Centre. Cleaner Technologies for Pickling and Tanning.. RÍ A. -. EN IE. Disponible online en :. <http://www.erepak.com/userfiles/files/5%20Cleaner%20Technolgies%20for%20%20Pick. Cantera,. C.,. &. Alberto,. G.. (1998).. IN. -. G. ling_Tanning.pdf> Consultado en Noviembre, 2015. Valorización. de. Residuos. Sólidos. de. DE. Curtiembre:Elaboración de Hidrolizado de Colágeno. Centro de Investigacion y Desarrollo. Cabeza L.F., Taylor M.M., DiMaio, Brown E.M., Marmer W.N., Carrio R., Celma P.J., Cot. TE C. -. A. de Cuero. Argentina: CITEC.. J., Processing of leather waste: pilot scale studies on chrome shavings. Isolation of potentially. Cassano A., Drioli E., Molinari R., Bertolutti C., Quality improvement of recycled chromium. BI B. -. LI. O. valuable protein products and chromium, Waste Manage. 18 (1998) 211–218.. in the tanning operation by membrane processes, Desalination 108 (1996) 193–203. -. Covington A. Modern tanning chemistry. Chemical Society Reviews.(1997), 111 -126. -. Dussan K., Girisuta B., Haverty D., Leahy J.J., Hayes M. . The effect of hydrogen peroxide concentration and solid loading on the fractionation of biomass in formic acid. Carbohydrate Polymers 111 (2014) 374–384. 29 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(43) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. -. Escalera, C. R., Arteaga, L., Baldivieso, A., & Vega, R. (2006). Desarrollo y validación de un método espectrofotométrico/Colorimétrico para la determinación de Cromo (III) en licores residuales de piquelado - curtido. Investigación & Desarrollo , 6, 95-104.. -. European Comission. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC) Reference Document on Best Available Techniques for the Tanning of Hides and Skins. February 2003. Disponible online en <http://www.epa.ie/pubs/advice/brefs/tanning.pdf> Consultado en Noviembre del 2015 Ferreira, M. J., Almeida, M. F., Pinho, S. C., & Santos, I. C. (2010). Finished leather waste. A. -. IC. chromium acid extraction and anaerobic biodegradation of the products. Waste Management. Filibeli A., Buyukkamaci N., Senol H., Solidification of tannery wastes, Resour. Conserv.. Q. -. UÍ M. , 30, 1091-1100.. Gonzáles, M., Gonzáles, E. (2012) Formulación del Plan de Manejo Ambiental Para. EN IE. -. RÍ A. Recycl. 29 (2000) 251–261.. Curtiequinos La Herradura Ltda., Ubicada En San Benito, Bogotá. (Tesis de grado).. Hikmet T., Comparison of efficiencies and costs of chromium recovery methods, J. Am.. IN. -. G. Universidad Distrital Francisco José De Caldas, Colombia. p.49. A. INEI. (2011). Instituto Nacional de Estadística e Informática. En Informe Económico. TE C. -. DE. Leather Chem. Assoc. 89 (11) (1994) 339–351.. Trimestral Enero - Marzo. Lima, Perú. Ludvik, J., 1996. Cleaner Tanning Technologies. UNIDO report, pp. 18e25.. -. Nuñez, J., & Fabián, M. (2011). Obtención De Colágeno Por Hidrólisis Alcalina Enzimática.. BI B. LI. O. -. Riobamba – Ecuador: Escuela Superior Politécnica De Chimborazo. -. McCann, M (2001) Cuero, Pieles y Calzado. INSHT (Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo) 88, 1-13. -. Mehmet, E. (2006). Chromium recovery from chrome shaving generated in tanning process. Journal of hazardous materials , B129, 143-146.. 30 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.