Influencia del caudal y densidad de corriente eléctrica en el ph, remoción de color y DQO de líquidos de recurtido usando electrocoagulación continua

Texto completo

(1)Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA. ría. Q. uí m. ica. ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL. In g. en. ie. “INFLUENCIA DEL CAUDAL Y DENSIDAD DE CORRIENTE ELECTRICA EN EL PH, REMOCION DE COLOR Y DQO DE LIQUIDOS DE RECURTIDO USANDO ELECTROCOAGULACION CONTINUA”. TRABAJO DE INVESTIGACION PARA OPTAR EL TITULO DE:. de. INGENIERO AMBIENTAL. ca. AUTOR(ES):. Br. GARCIA MANTILLA, CARLOS ENRIQUE. Bi b. lio te. Br. RODRIGUEZ ENRIQUEZ, LIDIA PAMELA. ASESOR: Dr. NELSON FARRO PEREZ. TRUJILLO-PERU 2017 1 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. Dr. Wilson Reyes Lázaro. en. ie. ría. Q. Presidente. uí m. ________________________________. ica. JURADO CALIFICADOR. In g. ________________________________ Dr. Croswel Aguilar Quiroz. Bi b. lio te. ca. de. Secretario. ________________________________ Dr. Nelson Farro Pérez Asesor. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. DEDICATORIA “A Dios y a mi familia. ica. a mi padre GUIDO VIRGILIO GARCIA CASTILLO ,. uí m. a mi madre INES MIRIAM MANTILLA GUERRA. Y. Q. a mis hermanos CHRISTIAM Y JHONATHAN. el de este trabajo”. Carlos Enrique García Mantilla.. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. por su apoyo y constante ánimo para el desarrollo de mi carrera profesional y. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 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. ica. “Te mire ante mí y me miraste así, con tu cuerpo herido, tu mirada triste y sonriendo así.. Te miré ante mí, clavado en la cruz, y en tus tiernos labios presentí mi nombre y rompí a. Q. uí m. llorar, cuando por mi amor tú te entregaste así”. A Dios quien en todo momento está junto. ría. a mí, brindándome su infinito amor y misericordia, por guiarme y mostrarme el. en. ie. camino que me quiere regalar.. constante esfuerzo, apoyo y amor brindado a toda nuestra familia.. de. In g. A mis papás, José y María por su. ca. A mis queridos hermanos, Mercedes, Miguel y Fanny, quienes han sido y. lio te. seguirán siendo mi fuerza a lo largo de. Bi b. mi vida.. Lidia Pamela Rodriguez Enriquez.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. AGRADECIMIENTOS. Expresamos nuestro profundo agradecimiento a nuestro asesor Dr. Nelson Farro. ica. Pérez por su constante orientación, compromiso y apoyo brindado para realizar esta investigación.. uí m. A la curtiembre trujillana “La Ecológica del Norte” por brindarnos su apoyo para ejecutar nuestra tesis especialmente al Ing Jacinto López por brindarnos el apoyo. Q. necesario.. Asimismo, un especial agradecimiento al Ing. Juan Díaz Camacho por la enorme. ría. ayuda brindada, la cual definitivamente contribuyó a ver realizado nuestro trabajo.. ie. Agradecemos a todos nuestros profesores de la Facultad de Ingeniería Química y. en. Ambiental por sus enseñanzas impartidas a lo largo nuestros años de estudios dentro. Bi b. lio te. ca. de. In g. de nuestra Alma Mater UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. TABLA DE CONTENIDO JURADO CALIFICADOR ................................................................................................. I DEDICATORIA .................................................................................................................. II. ica. AGRADECIMIENTOS .....................................................................................................IV. TABLA DE CONTENIDO................................................................................................. V. uí m. INDICE DE TABLAS .......................................................................................................VI INDICE DE FIGURAS.................................................................................................... VII RESUMEN....................................................................................................................... VIII. Q. ABSTRACT ........................................................................................................................IX CAPITULO I: INTRODUCCIÓN ..................................................................................... I. ría. 1.1. Realidad Problemática................................................................................................. 1 1.2. Antecedentes ............................................................................................................... 1. ie. 1.3. Marco Teórico ............................................................................................................. 9 1.3.1. Proceso de elaboración del cuero ......................................................................... 9. en. 1.3.2. Efectos ambientales ............................................................................................ 12 1.3.3. Electrocoagulación ............................................................................................. 14. In g. CAPITULO II: MATERIALES Y MÉTODOS .............................................................. 19 2.1. Materiales, Equipos y Reactivos ............................................................................... 19 2.2.. Procedimiento Experimental .................................................................................... 21. de. CAPITULO III: RESULTADOS Y DISCUSIÓN .......................................................... 30 3.1. Caracterización del efluente de recurtido .................................................................. 30 3.2. Influencia de la densidad de corriente y caudal sobre la remoción de DQO ............ 31. ca. 3.3. Influencia de la densidad de corriente y caudal sobre la remoción de Color ............ 35. lio te. 3.4. Influencia de la densidad de corriente y caudal sobre el pH final del efluente de recurtido ........................................................................................................................... 38 3.4. Influencia del tratamiento de E.C.C. sobre la turbidez del efluente de recurtido ..... 40. CAPITULO IV: CONCLUSIONES................................................................................. 42. Bi b. CAPITULO V: RECOMENDACIONES ........................................................................ 43 CAPITULO VI: REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................ 44 ANEXOS ........................................................................................................................................48 Anexo Nº1 Figura real del sistema de electrocoagulación continua (E.C..C) aplicada en la investigación ................................................................................................................. 49 Anexo Nº2. Consumo de los electrodos durante el tratamiento de E.C.C. ..................... 50. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. Anexo Nº3. Influencia de la densidad de corriente eléctrica y caudal sobre la remoción de DQO ............................................................................................................................ 52 Anexo Nº4. Influencia de la densidad de corriente eléctrica y caudal sobre la remoción de color ............................................................................................................................. 54. ica. Anexo Nº5. pH del efluente de recurtido.. ........................................................................ 55. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. Anexo Nº6. Panel fotográfico... ........................................................................................ 56. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. INDICE DE TABLAS. ica. Tabla Nº1. Valores máximos admisibles – VMA para efluentes no domésticos, según el D.S. Nº 021-2009-VIVIENDA. ....................................................................................... 13 Tabla Nº2. Materiales de laboratorio .............................................................................. 19. Tabla Nº3. Equipos de laboratorio ................................................................................. 20. uí m. Tabla Nº4. Parámetros de caracterización del efluente de recurtido ............................... 22. Tabla Nº 5. Valores de amperaje según densidad de corriente aplicada.......................... 23. Q. Tabla Nº 6. Longitud de onda máxima para determinación de remoción de color ......... 28. ría. Tabla Nº7. Caracterización inicial a muestras de efluentes de recurtido Anilina Azul-BR y Anilina Rojo SOLANIL-C1 de la curtiembre “ Ecológica del Norte” y comparación con los VMA. .................................................................................................................. 30. ie. Tabla Nº8. Consumo de electrodos durante E.C.C. de los ensayos A1-A9 de anilina Azul- BR .......................................................................................................................... 50. en. Tabla Nº9. Consumo de electrodos durante E.C.C. de los ensayos A1-A9 de anilina SOLANIL-C1 ................................................................................................................... 51. In g. Tabla Nº10. Tabla de resultados de la influencia de la densidad de corriente y caudal sobre la remoción de DQO en el proceso de electrocoagulación continua para efluentes de recurtido anilina Azul-BR. .......................................................................................... 52. de. Tabla Nº11. Tabla de resultados de la influencia de la densidad de corriente y caudal sobre la remoción de DQO en el proceso de electrocoagulación continua para efluentes de recurtido anilina Rojo SOLANIL-C1. ......................................................................... 53. ca. Tabla Nº12. Tabla de resultados de la influencia de la densidad de corriente y caudal sobre la remoción de color en el proceso de electrocoagulación continua para efluentes de recurtido anilina Azul-BR y anilina Rojo SOLANIL-C1 .......................................... 54. Bi b. lio te. Tabla Nº13. Tabla de resultados del pH inicial y final de los efluentes de recurtido anilina Azul-BR y anilina Rojo SOLANIL-C1 .............................................................. 55. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. INDICE DE FIGURAS. ica. Figura Nº1. Diagrama de bloques de la etapa de recurtido (Curtiembre “Ecológica del Norte S.R.L”) ................................................................................................................... 12 Figura Nº2. Principio de electrocoagulación ( Mollah et al., 2004 y Pérez, G.,2015).... 15. uí m. Figura Nº3. Configuración del sistema de electrocoagulación continua aplicada en la investigación .................................................................................................................... 21 Figura Nº4. Procedimiento experimental de electrocoagulación continua ..................... 24. Q. Figura Nº5. Diseño experimental con definición de variables operacionales: caudal y densidad de corriente. ....................................................................................................... 25. ría. Figura Nº6. Influencia de la densidad de corriente eléctrica y el caudal sobre la remoción de DQO en efluente de recurtido anilina Azul- BR. ........................................ 30 Figura Nº7. Influencia de la densidad de corriente eléctrica y el caudal sobre la remoción de DQO en efluente de recurtido anilina Rojo SOLANIL- C1. ....................... 31. ie. Figura Nº8. Comparación de la remoción de DQO en efluentes de recurtido anilina Azul- B y anilina Rojo SOLANIL- C1. ........................................................................... 32. en. Figura Nº9. Influencia de la densidad de corriente eléctrica y el caudal sobre la remoción de color en efluente de recurtido anilina Rojo SOLANIL- C1. ....................... 34. In g. Figura Nº10. Influencia de la densidad de corriente eléctrica y el caudal sobre la remoción de color en efluente de recurtido anilina Azul- BR. ......................................... 34. de. Figura Nº11. Comparación de la remoción de color en efluentes de recurtido anilina Azul- B y anilina Rojo SOLANIL- C1. ........................................................................... 37 Figura Nº12. Influencia de las condiciones, densidad de corriente y el caudal de entrada sobre el pH final de los efluentes anilina Azul- B y anilina Rojo SOLANIL- C1. .......... 38. ca. Figura Nº13. Influencia de las condiciones, densidad de corriente y el caudal de entrada sobre la remoción de turbidez de los efluentes anilina Azul- B y anilina Rojo SOLANILC1. .................................................................................................................................... 39. lio te. Figura Nº14. Sistema de electrocoagulación continua - vistas de perfil y frontal del reactor ............................................................................................................................... 48 Figura Nº15.Muestras de agua residual de recurtido ...................................................... 55. Bi b. Figura Nº16. Muestras de efluente de recurtido posteriores al tratamiento de E.C.C .... 55 Figura Nº17. Efluente de recurtido diluido para las mediciones de DQO ...................... 56 Figura Nº18. Muestras llevadas al termoreactor y posterior lectura en espectrofotómetro .......................................................................................................................................... 56 Figura Nº19. Dilución de las muestras para medición de color ...................................... 57. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. RESUMEN El presente trabajo tuvo como objetivo remover la DQO y Color de dos tipos de efluentes de la etapa de recurtido de la empresa “CURTIEMBRE ECOLÓGICA. ica. DEL NORTE E.I.R.L.” , cuya característica de diferenciación principal son su color Anilina Rojo SOLANIL-C1 y Anilina Azul – BR, además de determinaron. uí m. otros parámetros fisicoquímicos después del tratamiento.. Para este trabajo se utilizó el proceso electrocoagulación continua (ECC), como método de tratamiento, en el cual se controló variables como la densidad de. Q. corriente y el caudal de entrada del reactor de ECC. Los mejores resultados obtenidos para esta investigación fueron en un caudal de entrada de 36 mL/min y. ría. densidad de corriente de 120 A/m2 donde se registró una remoción de color y de DQO de 63,5% y 62,2% para el efluente de recurtido anilina Rojo SOLANIL-C1 y. ie. 78,4% y 62,8% para anilina AZUL-BR, respectivamente. Además, se registró una. en. subida del pH inicial para todos los ensayos y se removió la turbidez a porcentajes mayores al 96%. Todos estos resultados son alentadores para futuros escalamientos. In g. de estos ensayos sobre todo teniendo en cuenta que se trabajó con muestras reales de la industria y no con muestras preparadas en laboratorio.. de. Palabras Claves:. Recurtido, electrocoagulación continua (ECC), reactor, DQO, color, densidad de. Bi b. lio te. ca. corriente, caudal, pH.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. ABSTRACT The present work aimed to remove COD and Color from two types of effluent from the retanning stage of the company "ECOLOGICAL TANK OF THE NORTH. ica. EIRL", whose main differentiating feature is its color SOLANIL-C1 Red Aniline and Blue Aniline - BR , in addition to determining other physicochemical. uí m. parameters after treatment.. For this work the continuous electrocoagulation process (ECC) was used as a treatment method, in which variables such as current density and the inlet flow of. Q. the ECC reactor were controlled. The best results obtained for this investigation were at an inlet flow rate of 36 mL / min and a current density of 120 A / m2 where. ría. a color and COD removal of 63.5% and 62.2% were recorded for the effluent of red aniline retanning SOLANIL-C1 and 78.4% and 62.8% for aniline BLUE-BR,. ie. respectively. In addition, an initial pH rise was recorded for all assays and the turbidity greater than 96% was removed. All these results are encouraging for. en. future scales of these tests especially considering that it works with real samples of. In g. the industry and not with samples prepared in laboratory.. Keywords:. de. Recurring, continuous electrocoagulation (ECC), reactor, COD, color, current. Bi b. lio te. ca. density, flow, pH.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. CAPITULO I 1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA. ica. El agua es esencial para sostener la vida en la biosfera, sin embargo el aumento de la población y el crecimiento económico e industrial están generando que este recurso. se convierta en limitado y contaminado, situando a la disminución de la calidad del. uí m. agua como un problema grave alrededor del mundo. Así también Mollah et al (2004:199) refiere que “la calidad y cantidad disponible. de agua están siendo. desafiadas ante el incremento de la contaminación puntual y no puntual tales como. Q. la industria y la agricultura, respectivamente, y de la siempre creciente población. ría. mundial”.. La industria de la curtiembre es una actividad muy importante en muchos países,. ie. desarrollada desde la antigüedad. Representa un sector económico considerable y de. en. gran aporte en países en desarrollo como el Perú, en donde el alta demanda del cuero ha generado el crecimiento de industrias informales que en su totalidad son. In g. desafortunadamente una fuente importante de contaminación y de generación de múltiples impactos ambientales (Rey de Castro, 2013:01; Elabbas et al., 2016:69).. Siendo la fabricación del cuero un proceso intensivo en el consumo de agua,. de. consecuentemente sus vertimientos industriales se caracterizan por contener mezclas complejas de contaminantes orgánicos e inorgánicos. La acumulación de estas. ca. especies contaminantes en cuerpos de agua, ocasionan efectos adversos en la salud humana, en la infraestructura de saneamiento y en el ambiente, siendo muy necesaria. lio te. una remediación apropiada antes de la descarga. (Isarain-Chávez, De la Rosa, Godínez, Brillas y Peralta-Hernández, 2014:62).. En la búsqueda de la protección del entorno, gran cantidad de tecnologías de. Bi b. tratamiento han sido desarrolladas e investigadas. Siendo una de ellas la. electrocoagulación, el cual es un método que está siendo efectivamente aplicado para el tratamiento de aguas residuales con tintes textiles, en aguas residuales de curtiembre, en aguas residuales domésticas y en purificación de aguas residuales en general (Mahmad, Rozainy, Abustan y Baharun, 2016:681).. 1 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. 1.2.. ANTECEDENTES La conversión de la piel cruda animal a cuero, que tiene como objetivo transformarlo en un producto imputrescible, requiere de diversas operaciones químicas y mecánicas. (Lofrano,. ica. que involucran una amplia variedad de químicos para la obtención del producto final.. Meriç, Zengin, y Orhon, 2013:266; Benhadji, Ahmed y Maachi,. uí m. 2011:128).. La mayoría de las etapas y procesos que se desarrollan en una curtiembre se dan en. Q. medio acuoso, con una estimación de entre 50 y 100 L de agua por kilogramo de piel salada. (Esparza y Gamboa, 2001:42). Sin embargo, solo cerca del 20% de la gran. ría. cantidad de químicos usados en el proceso de curtido es absorbido por el cuero, liberándose el resto como residuos. (Azom, Mahmud, Yahya, Sontu y Himon,. ie. 2012:153; Buljan, 2005:05).. en. Los aspectos ambientales más significativos en la industria de la curtiembre son las aguas residuales y los residuos sólidos, debiendo su carga de contaminación a una. In g. presencia masiva y compleja de químicos orgánicos e inorgánicos, reflejados en particular por altos valores de Demanda Química de Oxigeno (DQO), Demanda Biológica de Oxigeno (DBO) y de cromo en sus efluentes. (Elabbas et al., 2016:69;. de. Benhadji et al., 2011:128).. Las características de las aguas residuales de curtiembre varían dependiendo del. ca. proceso adoptado, la cantidad de agua utilizada, los aditivos químicos empleados y la capacidad del procesamiento de las pieles. No obstante, se observa elementos. lio te. comunes como las altas concentraciones de cloruros, sulfatos, ácidos grasos, colorantes, proteínas, sulfuro de sodio, iones de metales pesados, sales, materia en. Bi b. suspensión y compuestos oxidables (Feng et al., 2007:1409).. Existen muchos procesos para el tratamiento de aguas residuales de curtiembre, tales como tratamientos por métodos biológicos convencionales, los cuales son con frecuencia ineficientes en remover completamente los contaminantes como los tintes, debido a que son poliméricos altamente estructurados con baja biodegradabilidad. (Can, Bayramoglu y Kobya, 2003:3391; Benhadji et al., 2011:128). Los métodos. 2 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. biológicos aunque son considerados métodos económicos en comparación con otros, son menos efectivos debido a que el desarrollo bacteriano, necesario para la degradación de los contaminantes, se ve afectado por la toxicidad del efluente de. ica. curtiembre (Feng et al., 2007:1409). De la misma manera, “técnicas avanzadas como ozonización, UV, descomposición. uí m. ultrasónica, nanofiltración, ultrafiltración y microfiltración, son usualmente aplicadas. en el tratamiento de efluentes”. (Can et al., 2003:3391). Sin embargo, presenta algunas desventajas como los altos costos así como los diversos problemas. Q. operacionales que involucran.. ría. Los métodos electroquímicos han atraído recientemente gran interés en la aplicación industrial, debido a su inherente simplicidad de diseño y operación junto con la. ie. creciente necesidad de un sistema de tratamiento de agua residual de bajo costo y rentables (Espinoza-Quiñones et al., 2009:59).. en. Estos métodos tienen ventajas debido a que no requieren de químicos antes ni después del tratamiento, produciendo menos lodos, requiriendo áreas pequeñas y. In g. bajos costos de inversión (Kobya, Gengec y Demirbas, 2016:87).. Uno de ellos es la electrocoagulación, la cual es un proceso que proporciona un. de. método sencillo, fiable y rentable para el tratamiento de aguas residuales sin necesidad de adicionar productos químicos y por lo tanto evitar una contaminación. ca. secundaria (Daneshvar, Oladegaragoze y Djafarzadeh, 2006:116).. El tratamiento de las aguas residuales mediante la electrocoagulación está teniendo,. lio te. en los últimos años, un renovado interés en su uso. Así lo han demostrado un gran número de investigaciones que han asegurado que los efluentes de aguas residuales urbanas, aguas residuales con metales pesados, con lixiviados de vertederos,. Bi b. conteniendo residuos de aceites, alimentos y proteínas, tintes textiles, partículas suspendidas, arsénico, etc pueden ser tratados exitosamente mediante este proceso (Kim, Park, Shin y Kim, 2002:166; Mollah et al., 2004:200).. La electrocoagulación ofrece una alternativa ante la tradicional coagulación química. Está siendo utilizada exitosamente para reducir el contenido de color, DQO, DBO, 3 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. aceites y cromo en agua residual de curtiembre (Benhadji et al., 2011:128) y tiene el potencial de reemplazar sofisticados procesos que requieren grandes volúmenes, consecuentemente contenedores de mayor tamaño y grandes cantidades de químicos. ica. que caracterizan a un típico tratamiento convencional (Mollah et al., 2004:199). La electrocoagulación es una tecnología electroquímica que involucra una serie de. uí m. fenómenos químicos y físicos que usan electrodos consumibles para el suministro de. iones dentro de una corriente de agua residual. Este proceso consiste en “la creación de flóculos de hidróxidos metálicos dentro del agua residual mediante la electrodisolución de ánodos solubles, usualmente los materiales de los electrodos. Q. son hechos de hierro o aluminio” (Ozyonar y karagozoglu, 2011:174).. ría. Un reactor simple de electrocoagulación se compone de un ánodo y un cátodo. El ánodo provee al sistema iones metálicos, por el cual a este electrodo se le conoce. ie. como electrodo de sacrificio, ya que la placa metálica que lo conforma se disuelve, mientras que la placa del cátodo permanece sin disolverse. La disolución del. en. electrodo metálico inmerso en el agua residual es debido al uso de una fuente de. In g. corriente directa (Aoudj, Khelifa, Drouiche, Hecini y Hamitouche, 2010:1176). Los iones metálicos a un apropiado pH, pueden formar amplias especies coagulantes e hidróxidos metálicos que desestabilizan las partículas suspendidas o precipitan y. de. adsorben contaminantes disueltos (Merzouk et al., 2009:207). De la misma manera, otras investigaciones reportan que los hidróxidos, óxidos sólidos y oxihidroxidos formados proporcionan superficies activas para la adsorción de especies. ca. contaminantes (Mollah et al., 2004:200).. lio te. Algunos estudios han reportado que los electrodos de aluminio son los más adecuados para las aplicaciones de electrocoagulación porque “produce especies de Al3+, las cuales dan una elevada eficiencia en la coagulación” (Chen, 2004:20; Mahmad et al., 2016:686) y genera excelentes agentes coagulantes tales como. Bi b. hidróxidos complejos de aluminio.. La investigación realizada por Feng et al. para tratar aguas residuales de curtiembre mediante electrocoagulación concluyó que “los electrodos de aluminio son más efectivos en la eliminación de la coloración de un efluente comparado con otros materiales como el hierro laminado” (2007:1414). Esto podría ser explicado debido a 4. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. las especies hidroxipoliméricas de aluminio formadas durante la fase temprana de operación, en donde los flóculos de Al (OH)3 presentan grandes áreas superficiales que permiten la rápida adsorción de compuestos solubles y atrapan partículas. De la misma manera, la. ica. coloidales. (Aoudj et al., 2010:1176). investigación de Kim et al.,(2002:172) referida al. uí m. tratamiento de aguas residuales textiles mediante electrocoagulación continua, afirma que los electrodos de aluminio fueron los que alcanzaron una mayor eficiencia en la remoción de colorante comparado con electrodos de fierro y acero. Q. inoxidable.. ría. Ozyonar y Karagozoglu (2011:176) utilizaron electrodos de aluminio y hierro en el tratamiento de aguas residuales domésticas, obteniendo como resultado que los. ie. electrodos de aluminio fueron más efectivos que los de hierro, en referencia a la remoción de DQO y turbidez. En dicha investigación se menciona que el efluente. en. tratado con electrodos de hierro presentó tonalidades verdosas, amarillas y en algunos ensayos el efluente se tornó turbio, dificultando el proceso de remoción.. In g. Esto es ocasionado por la presencia de cationes Fe. 2+. y Fe. 3+. , siendo Fe. 2+. el ion. comúnmente generado in situ en la electrolisis del hierro.. de. La densidad de corriente, es la razón de la intensidad de corriente eléctrica entre el área efectiva transversal del electrodo. Se suele expresar en términos de A/m2 o mA/cm2. En todos los procesos electroquímicos, “la densidad de corriente es el. ca. parámetro más importante para el control de la velocidad de reacción dentro de un reactor” (Ghanbari y Moradi ,2015:501). Asimismo, se conoce que la densidad de. lio te. corriente determina la tasa de producción de coagulante, ajusta la velocidad de producción y tamaño de las burbujas; afectando por lo tanto, el crecimiento de los flóculos (Kobya et al, 2016:91; Merzouk et al., 2009:210; Daneshvar et al.,. Bi b. 2006:118).. Se afirma que el porcentaje de remoción de contaminantes orgánicos e inorgánicos tiene una tendencia a aumentar con el aumento de la densidad de corriente (Kobya et al., 2016: 91; Benhadji et al., 2011:134). Según Ramesh Babu, Bhadrinarayana, Sheriffa Begum, y Anantharaman (2007:204), sostienen que “el incremento de la 5. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. densidad de corriente incrementa el porcentaje de remoción de DQO en una muestra de efluente de curtiembre trabajado con electrodos de aluminio”; la razón puede deberse a que se daría un incremento en la producción de hidróxidos de aluminio. ica. disponibles en la solución. De la misma manera, “el gas generado en los electrodos, principalmente oxígeno e hidrogeno también influyen en la reducción de la DQO, puesto que el gas hidrogeno generado en el cátodo ayuda a la flotación de los. uí m. contaminantes”.. Así también estudios referentes al tratamiento de aguas residuales con alto contenido. Q. de tintes textiles (Kim et al. 2002:169; Ghanbari y Moradi ,2015:501; Can et al., 2003:3394) reportaron el efecto de la densidad de corriente sobre la eficiencia en la. ría. remoción de color del efluente tratado.. ie. En la investigación realizada por Merzouk et al. (2009:210) a efluentes coloreados, se obtuvo un incremento en la remoción de color de 78 a 93% cuando se aumentó la. en. densidad de corriente de 208,3 A/m2 a 625 A/m2. Esto puede ser explicado debido a que cuando aumenta de la densidad de corriente, la cantidad de cationes Al3+. In g. liberados por el ánodo se ve incrementada y por lo tanto los coagulantes in situ también aumentan, atrapando consigo moléculas de colorante que son precipitadas. de. posteriormente.. El pH es uno de los factores principales que afecta el desempeño de un proceso de electrocoagulación y su cambio durante el tratamiento está vinculado a su eficiencia. ca. (Daneshvar et al., 2006:119; Elabbas et al., 2016:73). Como observación general cuando el pH de la solución es altamente acida (pH< 3) o muy alcalino (pH>11) hay. lio te. un cambio considerable en el ph inicial. Sin embargo cuando el pH inicial es acido se espera que el pH aumente en todo el procedimiento de electrocoagulación, pero cuando el pH inicial es alcalino se espera que el pH disminuya a lo largo del proceso.. Bi b. Por lo tanto, la electrocoagulación que utiliza ánodos de aluminio se considera un neutralizador de pH. (Moussa, El-Naas, Nasser y Al-Marri, 2017:34).. El aumento del pH se atribuye principalmente a la producción de iones hidróxido (OH-) que se generan continuamente a partir de la reducción en el cátodo. Sin embargo, Elabbas et al.(2016:73) menciona que existen variaciones de pH que son 6. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. debidas en gran medida a la naturaleza de los materiales del electrodo, tal como lo demuestra en su investigación al utilizar electrodos de aluminio puro y duraluminio,. ica. una aleación de aluminio con magnesio, cobre y manganeso.. Dependiendo del valor del pH se forman diferentes especies químicas, como a valores de pH menores de 3,5 la especie de mayor presencia es el Al3+, así entre los. uí m. valores de 4 – 9,5 se generan Al (OH)3(s) y cuando el pH es mayor de 10 se forman Al (OH)4.. Q. Es considerado el rango de pH 6-8 como el de mayor remoción de DQO debido a que el Al (OH)3(s) es mucho mejor coagulante que el Al (OH)4, al ser este último muy. ría. soluble en agua y no generar precipitados. Por otro lado, la menor remoción de DQO. ie. se da en rangos alcalinos de pH 12 a 14 (Moussa, et al., 2017:34-35).. La mínima solubilidad del hidróxido de aluminio se da en valores de pH. en. comprendidos entre 6,5 y 7,5 y es donde se genera la mayor remoción de sólidos en suspensión sin embargo el hidróxido de aluminio puede ser inactivado por la. In g. presencia de sustancias polihidroxiladas, citratos y azucares, las cuales impiden totalmente o evitan la precipitación del hidróxido, lo que puede originar un bajo o. 1999).. de. nulo rendimiento en cuanto a precipitación de solidos suspendidos (Sans y De Pablo,. Muchas investigaciones se han reportado en sistema de electrocoagulación tipo. ca. batch, con volúmenes pequeños y constantes. Sin embargo, actualmente están siendo desarrollados estudios referentes a sistemas con flujo continuo (Kobya et al., 2016;. lio te. Merzouk et al., 2009; Kim et al.,2002), dentro de los cuales se involucra la variable caudal, el cual representa el volumen de entrada a un reactor de electrocoagulación. Bi b. medido en un tiempo determinado. Sus unidades están dadas en mL/min o L/hora.. Kobya et al. (2016:94) investigaron los parámetros operacionales que involucra el tratamiento de aguas residuales de industrias textiles mediante electrocoagulación continua utilizando electrodos de aluminio y fierro.. 7 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. En dicho estudio, sostuvieron que el incremento de la velocidad de flujo condujo a un decrecimiento proporcional en el tiempo de retención hidráulica, originando a su vez un decrecimiento en la remoción de DQO .Esto se debió a que los coagulantes. ica. generados por la disolución electrolítica del ánodo no se mezclaron correctamente con los contaminantes, ocasionando que no se lleve a cabo una remoción eficiente.. uí m. De la misma manera en el tratamiento de aguas residuales con tinte, se reportó que. a medida que se aumenta la velocidad del flujo (ml/min) de 50, 100,150 y 200 ml/min, la remoción de tinte decrece de 99,5; 98,1;95,1 y 58,5% , mostrándose que. Q. el incremento de la velocidad de flujo inicial afectó a la remoción de tinte debido a que el tiempo de retención hidráulica no fue suficiente para una correcta mezcla de. ría. coagulantes y contaminantes (Kim et al., 2002:171).. ie. El proceso de electrocoagulación continua es más favorable porque permite procesar. curtiembres de nuestro medio.. en. mayores volúmenes de efluentes, cercanos a los volúmenes que procesan las. In g. Es así que, es factible proponer un sistema que trabaje en forma continua en el tratamiento de aguas residuales del proceso de recurtido de una curtiembre, con el objetivo de remover el color y reducir la demanda química de oxigeno (DQO) que. de. son parámetros que caracterizan a los efluentes de recurtido por su alto contenido en ellos; y que permitirá ser acoplado dentro de los procesos productivos de la industria. Bi b. lio te. ca. de cueros.. 8 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.3. MARCO TEORICO A nivel nacional existen industrias que emiten sus aguas residuales contaminadas a los ríos y mares, dañando dichos ecosistemas y consecuentemente poniendo en. ica. peligro a plantas, animales y personas que dependen de ellos. Un sector industrial importante es la curtiembre, la cual se caracteriza por generar efluentes altamente. uí m. contaminados (Rey de Castro, 2013:01).. Las empresas dedicadas a la industria curtiembre en el Perú, tanto formal como. Q. informal, operan principalmente en las ciudades de Lima, Trujillo y Arequipa.. ría. El Reporte Técnico para la Industria de Curtiembres en el Perú (MITINCI, 1999) indicó que aproximadamente sólo el 50% del cuero producido a nivel nacional. ie. proviene de empresas formales, evidenciando la presencia abrumadora de empresas informales que están fuera del cumplimiento de leyes y regulaciones. Según indicó. en. el Instituto Nacional de Estadística e Informática-INEI en su reporte anual del año 2015, la producción anual de cuero fue de 461 724,92 m2 entre los distintos tipos de. In g. pieles elaboradas (Cuero Wet Blue, Cuero de Vacuno, Badana, Cuero Gamuzón) dentro de la industria formal (INEI, 2017).. de. El crecimiento de estas industrias evidencia también un crecimiento en los niveles de contaminación de los sistemas aledaños por las descargas de. los efluentes. industriales sin tratamiento previo ni control adecuado.. ca. El tratamiento que se realiza a los efluentes está vinculado necesariamente con el proceso productivo al que fueron sometidos las pieles, ello con el objetivo de. lio te. determinar los elementos contaminantes y su tratamiento apropiado.. 1.3.1.. PROCESO DE ELABORACION DEL CUERO. Bi b. Existen cuatro principales grupos de subprocesos que son necesarios para fabricar el cuero, ellos son: Operación de ribera, procesos de curtido, recurtido y acabado (Salas, 2006:44).. 9 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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) Proceso de Ribera: Comprende las operaciones de recepción de piel, salado o curado, remojo y/o lavado, pelambre, descarnado y dividido. Su objetivo es preparar la piel para. ica. el curtido, limpiándola y acondicionándola.. En la operación de pelambre se realiza el depilado de la piel, eliminando el. uí m. material hecho de queratina (pelo, raíces de pelo y epidermis), para ello. generalmente se emplea sulfuro de sodio (Na2S) y un álcali como es la cal apagada, Ca (OH)2. Se calcula que alrededor del 50 % del consumo de agua. Q. de la curtiembre es debido a la etapa de la rivera. (Salas, 2006:44).. ría. b) Proceso de Curtido:. El curtido viene a ser la preparación que se le da a las pieles una vez. ie. descarnadas, para preservarlas de la putrefacción y obtener una consistencia. Zapata, 2015:21).. en. tal que la haga resistente al calor y a la acción microbiana. (Rodríguez y. In g. En este proceso se suelen usar agentes curtientes minerales o vegetales, aunque la producción mundial de cuero utiliza mayoritariamente las sales minerales a base de cromo (sulfato de cromo Cr2(SO4)3, sulfato básico de. de. cromo Cr(OH)SO4 u óxido de cromo Cr2O3), los cuales penetran la estructura de la piel para estabilizar las fibras de colágeno dando lugar a la formación del cuero. Gracias a la estabilización del colágeno, las fibras ya no se. ca. adhieren tan estrechamente entre sí con lo que la piel adquiere flexibilidad y. lio te. mayor suavidad. La biodegradabilidad de los taninos, puesto que son extraídos de la corteza. de los árboles, son una ventaja comparable frente a los potenciales peligros. Bi b. del cromo. Sin embargo, pese a ello, la curtación por cromo sigue siendo el método principal utilizado en las industrias a nivel mundial, ya que con este insumo se puede producir cueros de mejor calidad y en un menor tiempo (Rey de Castro, 2013:07).. 10 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. c) Proceso de Recurtido: El proceso de recurtido le da a la piel un teñido especial de acuerdo con las características de color deseadas. Generalmente consta de etapas muy. uí m. ica. diferenciadas, que se describen a continuación:. a) Neutralización:. Eliminación de los ácidos libres presentes en los curtidos minerales o que. Q. se forman durante el almacenamiento, mediante productos auxiliares sin. ría. dañar la fibra del cuero.. b) Recurtido:. ie. El recurtido imparte suavidad, elasticidad, llenura y cuerpo al cuero, mediante el empleo de curtientes que pueden ser de origen inorgánico,. en. generalmente sales de cromo o aluminio, o de origen orgánico. Como en la etapa anterior, la principal diferencia entre el recurtido mineral y el. c) Teñido:. In g. vegetal, la constituye el tipo de curtientes utilizados.. de. El proceso de teñido es una de las etapas más importantes del acabado en húmedo, debido a que en éste, se pueden visualizar defectos propios del cuero, así como defectos provocados en las etapas de ribera, curtido,. ca. operaciones mecánicas, recurtido y engrase. El tipo de teñido a realizar. lio te. depende del tipo de colorante a utilizar para producir un cuero específico.. d) Engrase: El engrasado se realiza con el objeto de evitar el cuarteamiento del cuero,. Bi b. volviéndolo suave, blando y flexible; influencia también en las propiedades físicas del cuero tales como extensibilidad, resistencia al desgarre, la humectabilidad con agua, impermeabilidad con agua y la permeabilidad al aire y al vapor de agua. Consiste en la impregnación del cuero con grasas, aceites animales que se depositan en las fibras del cuero dónde son fijados 11. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. e) Secado: En esta operación se busca quitar la humedad al cuero recurtido, para que posterior se realice un secado en tendales.. ica. El tiempo de secado depende del grosor del cuero y de la blandura deseada (oscila entre 1-6) minutos.. Aguas residuales con cromo y cuero neutralizado. uí m. Cuero curtido, agua. Neutralización. Cuero neutralizado re curtientes. Engrase. ría. Cuero re curtido Cuero recurtido y engrasado y colorantes. Aguas residuales con re curtientes. Q. Recurtido. ie. Teñido. Cuero y aguas residuales con grasas y colorantes. en. Secado. d) Acabado:. In g. Figura Nº1: Diagrama de bloques de la etapa de recurtido. Fuente: Curtiembre La Ecológica del Norte S.R.L.. Dentro de esta etapa se incluye el aislamiento, estirado, secado, pulido y. EFECTOS AMBIENTALES. ca. 1.3.2.. de. planchado de las pieles. (Rodríguez y Zapata, 2015:21).. lio te. El proceso de transformación de las pieles crudas a un producto comercial que es el cuero, genera consecuentemente residuos sólidos (materia seca y lodo), emisiones contaminantes y efluentes líquidos que afectan al ambiente cuando no son tratados adecuadamente. Son dos los efectos negativos inherentes a los efluentes de recurtido:. Bi b. la demanda química de oxígeno y el color. 1.3.2.1. La demanda química de oxigeno del efluente (DQO).. La demanda química de oxigeno (DQO) es la cantidad de sustancia, expresada en. 12 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. mg, susceptibles a ser oxidadas por medios químicos y que están disueltas en una muestra de 1 litro de agua residual. Su medida se expresa en mg/L o ppm.. ica. Este parámetro debe ser medido y controlado al momento de hacer las descargas de los efluentes al sistema de alcantarillado. La legislación peruana ha establecido los. valores máximos admisibles de ciertos contaminantes, contenidos en las descargas de. uí m. aguas residuales no domésticos, vertidos al sistema de alcantarillado (El peruano, 2009:406305-406307).. Q. Tabla N°1: Valores máximos admisibles- VMA para efluentes no domésticos, según. ría. el D.S. N° 021-2009-VIVIENDA.. Unidad. Expresión. VMA. Demanda Biológica de Oxigeno. mg/L. DBO5. 500. mg/L. DQO. 1000. en. Demanda Química de Oxigeno. ie. Parámetros. mg/L. S.S.T. 500. Aceites y Grasas. mg/L. AyG. 100. In g. Solidos Suspendidos Totales. Las muestras del agua residual de curtiembre revelan la elevada carga contaminante. de. que presentan, dentro de los cuales encontramos ácidos, sales de cromo, álcalis, disolventes, sulfuros, colorantes, materia orgánica en descomposición y muchos. ca. otros compuestos, quienes al no ser fijados completamente por las pieles permanecen. lio te. en el efluente (Lofrano et al., 2013:266).. La concentración de materia orgánica así como de sustancias inorgánicas susceptibles de ser oxidadas se ve reflejada en el parámetro DQO, el cual es utilizado. Bi b. para medir el grado de contaminación de un efluente o cuerpo de agua.. 1.3.2.2. El color del efluente:. El uso de anilinas recuertientes y colorantes para teñir y dar variedad a los cueros, dan lugar a que las aguas utilizadas en el recurtido y lavado. lleven consigo. 13 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. remanentes de colorantes en su interior, los cuales afectan, más allá de la estética del efluente, en los costos posteriores de su tratamiento por parte de la EPS Sedalib. El color es uno de los parámetros más importantes durante la investigación, puesto. ica. que, los colorantes promueven una condición anaeróbica, al bloquear la luz solar en aguas naturales, aumentando su turbidez y reduciendo la concentración de oxígeno. disuelto y actividad fotosintética de las plantas acuáticas; perjudicando directamente. uí m. la vida acuática (Chen, Su y Hsu, 2012:246). La presencia de partículas suspendidas muy finas así como de residuos remanentes. Q. puede condicionar el color de un efluente industrial, el cual debe ser eliminado para. ría. poder utilizarse en nuevos procesos.. Las aguas residuales de curtiembre son un problema ambiental de ascenso importante. ie. debido a la compleja composición y altas concentraciones de químicos orgánicos en inorgánicos. Asimismo, esto se ve maximizado debido a que residuos y efluentes son. en. vertidos a los sistemas de alcantarillado sin ningún tipo de tratamiento, ocasionando daños en la infraestructura de la red de alcantarillado y una grave amenaza para. In g. ambiente.. Siendo por lo tanto, necesaria la aplicación de alguna o varias tecnologías de. de. tratamiento que aseguren la buena calidad del efluente antes de su disposición dentro de un ambiente acuático.. LA ELECTROCOAGULACION. ca. 1.3.3.. lio te. La electrocoagulación es un proceso que aplica los principios de la coagulación en un reactor electrolítico, esto significa que ocurre una desestabilización de las cargas de las partículas para luego producirse la aglutinación de las partículas contaminantes en. Bi b. pequeñas masa con peso específico superior al agua.. 1.3.3.1. Definición. Podemos entonces definir la electrocoagulación como un proceso en el cual son desestabilizadas las partículas de contaminantes que se encuentran suspendidas, 14 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. emulsionadas o disueltas en un medio acuoso, induciendo corriente eléctrica en el agua a través de placas metálicas paralelas de diversos materiales, siendo el hierro y el aluminio los más utilizados.. ica. Un reactor de electrocoagulación se compone de un ánodo y un cátodo (Figura Nº 2). Al momento que el potencial es aplicado desde la fuente externa de energía, el ánodo. en. ie. ría. Q. uí m. sufre una oxidación, mientras que el cátodo es sometido a reducción.. In g. Figura Nº 2: Principio de electrocoagulación. Fuente: Mollah et al., 2004 y Pérez, G., 2015.. de. La electrocoagulación es un proceso electrolítico complejo que involucra muchos fenómenos químicos y físicos que utilizan un ánodo metálico de sacrificio para. ca. suministrar iones dentro de una corriente de agua. (Mollah et al., 2004:200).. La diferencia entre la electrocoagulación y la coagulación química es debida. lio te. principalmente a la manera en que los iones de aluminio o fierro son liberados. En el proceso de electrocoagulación consiste en producir hidróxidos metálicos dentro del agua por electrodisolución de un ánodo soluble, mientras que en una coagulación. Bi b. química sales metálicas como sulfato de aluminio o sulfato férrico son ampliamente utilizados como coagulantes en el tratamiento de aguas residuales.. 1.3.3.2. Mecanismo de electrocoagulación:. Generalmente,. ocurren. tres. principales. etapas. sucesivas. durante. la. electrocoagulación; (1) Formación de los coagulantes por la oxidación electrolítica 15 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. del electrodo de sacrificio; (2) Desestabilización de los contaminantes, partículas suspendidas y ruptura de emulsiones; (3) Formación de flóculos por agregación de partículas contaminantes o la adsorción de éstas en el coagulante. (Mollah et al.,. ica. 2004:200).. Durante el proceso, el potencial aplicado a los ánodos metálicos, comúnmente. uí m. fabricados a partir de hierro y aluminio, causa las siguientes reacciones separadas:.  La primera genera que el metal utilizado sea disuelto generando iones. Q. metálicos que inmediatamente son hidrolizados a hierro polimérico o hidróxido de aluminio. “Estos hidróxidos poliméricos son excelentes. ría. coagulantes, que posteriormente dan origen a la coagulación, la cual ocurre cuando cationes metálicos generados en el ánodo son combinados con. ie. partículas negativas; ocasionando que la repulsión electroestática entre estas partículas disminuya, en la medida que la atracción de Van der Waals. en. predomine; causando la coagulación” (Comninellis y Chen, 2010: 245).. In g. Los iones producidos cumplen la función de desestabilizar las cargas que poseen las partículas contaminantes presentes en el agua. Cuando estas cargas se han neutralizado los sistemas que mantienen a las partículas en suspensión,. de. desaparecen, permitiendo la formación de agregados de los contaminantes e iniciando así el proceso de coagulación (Restrepo, Arango y Garcés, 2006:65).. ca.  La posterior reacción se da paralelamente, en donde “el agua es electrolizada produciendo pequeñas burbujas de oxígeno en el ánodo e hidrogeno en el. lio te. cátodo. Estas burbujas captan partículas floculadas que a través de flotabilidad natural son llevadas a la superficie”. (Mollah et al., 2004: 201).. Bi b. Las siguientes reacciones electroquímicas también pueden llevarse a cabo en un reactor de electrocoagulación:  Reducción catódica de las impurezas presentes en el agua residual.  Electroflotación de las partículas coaguladas debido a las burbujas de O2 y H2 producidas en los electrodos. 16. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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.  Reducción de los iones metálicos en el cátodo.. 1.3.3.3. Reacciones en el proceso de electrocoagulación:. ica. Al momento que el potencial es aplicado desde la fuente externa de energía, el electrodo que cumple la función de ánodo sufre una oxidación, mientras que el. uí m. cátodo es sometido a reducción.. Las principales reacciones que ocurren en el ánodo y cátodo de los electrodos de aluminio son las siguientes:. Al → Al 3+ + 3 e- ……………………………[1]. Cátodo:. 3H2O + 3 e- → H2 (g) + 3 OH- ………………………[2]. ie. ría. Q. Ánodo:. en. El Al 3+ con el OH- reaccionan entre sí para formar Al (OH)3. En la solución:. 3+. en hidrolisis pueden formar diversas especies monomericas tales. de. Los iones de Al. In g. Al 3+ + 3H2O → Al (OH)3 + 3 H+……………[3]. como Al (OH)2+, Al (OH)2+, Al(OH)24+, Al(OH)4- y especies poliméricas como Al 3+ 6(OH)15 ,. Al7(OH)174+, Al8(OH)204+, Al13 O4(OH)247+ y Al13(OH)345+ que finalmente. ca. son transformados a Al(OH)3.. lio te. Estos hidróxidos de aluminio insolubles reaccionan con los coloides sólidos y suspendidos formando conglomerados que finalmente precipitan. (Ozyonar y karagozoglu, 2011:174). Los “flóculos amorfos” recién formados. de. Al (OH)3 tienen. Bi b. grandes áreas superficiales con propiedades absorbentes, que benefician a la rápida adsorción de los compuestos orgánicos solubles y atrapan a las partículas coloidales, formando solidos de mayor tamaño, y como consecuencia de ello la velocidad de precipitación de las partículas y solidos se incrementa depositándolos en la parte inferior de una solución.. 17 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. 1.3.3.4. Ventajas de la electrocoagulación: Son muchas las ventajas de la electrocoagulación, entre las más relevantes están:. ica.  Los costos de operación y capital son menores comparativamente con los de procesos convencionales.  Requiere de equipos simples y de fácil operación.. uí m.  Genera lodos más compactos y en menor cantidad, lo que involucra menor problemática en su disposición.. adicionales.. Q.  Elimina requerimientos de uso y almacenamiento de productos químicos  Alta efectividad en la remoción de un amplio rango de contaminantes.. ría.  Purifica el agua y permite su reciclaje..  El paso de la corriente eléctrica favorece el movimiento de las partículas de. ie. contaminante más pequeñas, incrementando la coagulación.  Los contaminantes son arrastrados por las burbujas a la superficie del agua. en. tratada, donde pueden ser removidos con mayor facilidad.. In g.  Reduce la contaminación en los cuerpos de agua (Restrepo et al., 2006:64). El objetivo principal del presente estudio fue demostrar la influencia del caudal de alimentación y la densidad de corriente eléctrica sobre el pH, la remoción de color y. de. DQO del efluente de recurtido de la curtiembre “La Ecológica del Norte” mediante un tratamiento de electrocoagulación continúa. Para tal efecto se tuvo que construir un reactor de electrocoagulación de sistema continúo (ECC), cuantificando la. Bi b. lio te. ca. remoción de DQO del efluente, así como remoción de color del mismo.. 18 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. CAPITULO II. ica. MATERIALES Y METODOS. 2.1. Materiales, equipos y reactivos. uí m. 2.1.1. Material de estudio:. Las muestras de agua residual utilizadas en la investigación fueron obtenidas de la curtiembre “La Ecológica del Norte”, ubicada en el parque industrial del. Q. distrito La Esperanza, provincia de Trujillo.. ría. El efluente empleado corresponde a la etapa de recurtido.. 2.1.2. Material de laboratorio:. ie. Tabla Nº 02: Materiales de laboratorio.. In g. en. Materiales Placas de aluminio 35cm x 5cm x 0.3 cm Pipetas: 1mL, 10 mL. Matraz aforado: 10 mL, 100 mL, 500 mL, 1000 mL. Tubos de ensayo 12 x 100 mm Vasos de precipitación 50 mL, 100 mL, 250 mL. Termometro de alcohol. de. Cubetas de cuarzo para espectrofotómetro 1mm Cubetas de vidrio Viales para DQO 16 x 100 mm. Bi b. lio te. ca. Gradilla Pera de hule para pipetear Jeringas de 1 mL. Piseta Punta azul universal 1000 uL. Crisol Espátula 150 mm Guantes. Cantidad 5 unidades 2 c/u 10 c/u,1 c/u,1 c/u, 1 c/u. 25 unidades 10 c/u, 5 c/u, 5 c/u 1 unidad 5 unidades 3 unidades 12 unidades 1 unidad 1 unidad 3 unidades 1 unidad 100 unidades 1 unidad 1 unidad 20 pares. 19 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. 2.1.3. Equipos: Tabla Nº 03: Equipos de laboratorio. Modelo/Marca. uí m. ica. Iwaki metering pump Hurricane power 2.0 gph Ganz (lda-1) Ganz (te.04.9) Propio Ph meter- 009(iii) Memmert Orion cod 165. Q. Orion aquamate 8000 Radwag as310.3y Boeco germany. ría. Equipos Bomba peristáltica Fuente de poder Amperímetro Resistencia eléctrica Reactor de electrocoagulación continua pHmetro Estufa Termo digestor Espectrofotómetro Balanza analítica Micropipeta. 2.1.4. Reactivos:. ie. Los reactivos químicos utilizados en la investigación son mencionados a. en. continuación de acuerdo a la etapa a ejecutar:. Determinación de la Demanda Química de Oxigeno (DQO).. In g. 2.1.4.1.. A. Preparación de Solución Patrón: Ftalato de hidrogeno de potasio (FHP). . Agua destilada. de. . Bi b. lio te. ca. B. Preparación de Solución digestora: . Sulfato de mercurio (HgSO4).. . Dicromato de Potasio (K2Cr2O7).. . Ácido Sulfúrico concentrado. (H2SO4 cc). . Agua destilada. C. Acondicionamiento de solución con Ácido sulfúrico: . Ácido Sulfúrico concentrado. (H2SO4 cc).. . Nitrato de plata (AgNO3).. . Sulfato de Plata (AgSO4).. 20 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. 2.2. Procedimiento experimental 2.2.1. Del equipo de electrocoagulación continua (E.C.C.): Todo proceso de electrocoagulación involucra utilizar un reactor dentro del. ica. cual se llevará a cabo la reacción electroquímica. Es así que, para el desarrollo. de la investigación se construyó un reactor de diseño propio (Anexo Nº1), el. uí m. cual estuvo basado en las referencias de las investigaciones de Kobya et al. (2016:89) y Merzouk et al., (2009:209).. Q. El reactor (Figura Nº 3) consistió en una columna rectangular elaborada de acrílico con una capacidad total de 1,5 litros. Esta estuvo dividida en dos. ría. compartimentos, el primero de ellos, llamado zona de electrocoagulación de un volumen V1= 1,.2 L., conformado de 5 placas de aluminio rectangulares, que trabajaron como electrodos, de 30 cm x 5 cm x 0,3 cm, distribuidos en 2. ie. ánodos y 3 cátodos, abarcando un área efectiva de contacto de 603 cm 2 y. en. distancia fija entre electrodos de 0,5 cm. El segundo compartimento o zona de separación de espumas de V2= 0,3 L., fue diseñado para la recepción de. Bi b. lio te. ca. de. In g. efluente tratado y espumas.. Figura Nº 3: Configuración del sistema de electrocoagulación continúa aplicada en la investigación. 21 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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. Una característica primordial para el diseño de un sistema continuo fue el uso de una bomba peristáltica para dosificación de fluidos en pequeños caudales de hasta 2,0 GPH; la cual conducía el efluente desde el tanque de almacén. ica. hacia la parte inferior del reactor.. uí m. 2.2.2. Recolección de la muestra:. La recolección de la muestra se llevó a cabo dentro de las instalaciones de la curtiembre. Los efluentes provenientes de los botales de la etapa de recurtido. Q. fueron recolectados en baldes de 20 Litros, para posteriormente ser almacenados en el Laboratorio de Investigación Nº2 en condiciones de. ría. aislamiento de luz. El tiempo de almacenamiento de la muestra dentro de las instalaciones del laboratorio fue de un máximo de cinco días, periodo en el. ie. cual fueron realizados los diversos análisis y ensayos.. en. 2.2.3. Caracterización del efluente de recurtido. Consistió en realizar las mediciones de ciertos parámetros en condiciones. In g. iniciales del efluente de recurtido así como posterior al tratamiento de electrocoagulación continua.. lio te. ca. de. Tabla Nº 04: Parámetros evaluados en la caracterización del efluente de recurtido. Parámetro Unidad pH inicial /final DQO inicial / final ppm Remoción de color Porcentualmente (%) Conductividad inicial /final mS/cm STD inicial /final ppt Turbidez inicial /final NTU. Bi b. 2.2.4. Descripción del procedimiento de Electrocoagulación Continua: La investigación se realizó bajo el siguiente procedimiento para cada ensayo y sus respectivas replicas:  Se ubicó los equipos y materiales del sistema tal como lo describe la configuración experimental (Figura Nº 3). 22. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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.  Se preparó los electrodos mediante una limpieza mecánica con lijas, luego se enjuagó con agua destilada, para retirar todos los residuos generados.  Se pesó los electrodos una vez se encontraron secos y después se inició el experimento de E.C.C. (Anexo Nº2).. ica.  Se realizó y anotó los resultados de la caracterización del efluente en condiciones previas al tratamiento (Tabla Nº4).. uí m.  Se llenó el tanque de almacén de líquido de recurtido (1,5 Litros) para su dosificación al sistema..  Se determinó el amperaje utilizado para cada ensayo bajo los siguientes. Q. cálculos:  Ecuación:. ría. A = i *Área. ie. Dónde: A: Amperaje (A). en. i : Densidad de corriente (A/m2). In g. Área: Área superficial del electrodo (m2)  Calculo del área superficial del electrodo: Área = 4(5*30) + 2(0,3*5). Largo: 30 cm. Área = 600 cm2 + 3 cm2. de. Datos del electrodo:. Ancho: 5 cm. Bi b. lio te. ca. Espesor: 0,3 cm. Área = 603 cm2 = 0,0603 m2.  Determinación de Amperaje a trabajar en la investigación: Tabla Nº 05: Valores de amperaje según la densidad de corriente a trabajar. Densidad de corriente (A/m2). Amperaje (A). 90 120 150. 5,427 7,236 9,045. 23 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la 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.  Se puso funcionamiento el sistema de electrocoagulación continua (E.C.C.). almaceno para su posterior medición volumétrica.. ica.  Se retiró constantemente la espuma formada por el proceso de E.C.C. y se  Se tomó una muestra de 150 mL de efluente tratado en la zona de salida. uí m. del reactor después de 1 hora de encendido el sistema..  Se realizó la caracterización del efluente en condiciones posteriores al tratamiento (Tabla Nº4).. Q.  Se determinó el porcentaje de remoción de DQO y color del efluente tratado, así como el pH final.. ría.  Se limpió los equipos del sistema de E.C.C.. ca. de. ACONDICIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ECC. In g. OBTENCIÓN EFLUENTE DE RECURTIDO. en. electrocoagulación continua.. ie. En la Figura Nº4 se resume el procedimiento experimental de la.  Caracterización inicial del efluente de recurtido.  Determinación del valor de las variables independientes. Sistema de electrocoagulación continua Electrolisis. Oxidación y reducción. Desestabilización contaminante. Precipitación. Floculación. Coagulación. lio te. ELECTROCOAGULACIÓN Comprende CONTINUA. Bi b. ANALISIS POST EC.  Caracterización final del efluente.  Determinación de remoción DQO.  Determinación de remoción color.. Figura Nº 4: Procedimiento experimental de electrocoagulación continua. Para el desarrollo de esta investigación se trabajó con dos tipos de efluentes de recurtido identificados como: Anilina Azul - BR y Anilina Rojo 24. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. SOLANIL-C1, utilizándose para cada ensayo un volumen promedio de 2,8 litros. Así también, existieron condiciones que fueron mantenidas constantes a lo largo de cada ensayo, como el valor del pH inicial de los efluentes, el cual no fue modificado en ninguno de los experimentos. La distancia entre. ica. electrodos, fue de 0,5 cm; el área efectiva de contacto de 603 cm2; y el. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. Q. uí m. volumen del efluente a tratar, fue de 2,8 litros.. 25 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.