Search

Cellulose, the most prevalent natural biopolymer on earth, may provide an efficient, environment-friendly, inexpensive, and chemical-free solution for water and wastewater treatment. Cellulose-based materials are utilized in the food industry, pharmaceutical, paper textile industries, and wastewater treatment due to their low cost, renewability, biodegradability, and nontoxicity. This study aims to explore cellulose as raw material to produce coagulants to remove turbidity from wastewater. All the synthesized coagulants and a commercial coagulant, for reference purposes, were tested in jar test experiments using synthetic wastewater with a turbidity of 92-96 NTU and real urban wastewater with a turbidity of 142-156 NTU. Cellulose extracted from powdered pine needles was modified by reductive amination after the periodate oxidation, showed no turbidity removal during the jar test. Cellulose from filter paper was processed by 2,2,6,6- tetramethyl-4-acetamidopiperidin-1-oxyl (TEMPO) oxidation and examined to assess its coagulation performance, which did not show the desired activity. Finally, three different micro/nanofibrillated cellulose (M/NFCs) derivatives cationized with 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethyl ammonium chloride (CHPTAC) and with carboxymethyl trimethyl ammonium chloride hydrazide (Girard’s T reagent), as well as anionized by TEMPO oxidation were analyzed. CHPTAC-treated samples showed excellent removal of turbidity, which was close to the performance of polyaluminium chloride commercial-grade (WAC-AB®) coagulant. MFCs (treated with CHPTAC) with a higher degree of substitution (DS 0.106) showed 93.2% turbidity removal for synthetic wastewater and 85.7% for real urban wastewater, while that with a lower degree of substitution (DS 0.06) showed 91.0% and 58.9% removal for turbidity in synthetic and real wastewater, respectively. A cellulose, sendo o polímero natural mais abundante na Terra, pode ser a resposta para o desenvolvimento de soluções amigas do ambiente, a baixo custo e livres de químicos, para tratamento de águas para consumo e de águas residuais. Materiais à base de celulose são já utilizados nas indústrias alimentar, farmacêutica, do papel e têxtil, bem como no tratamento de águas residuais, devido ao seu baixo custo e por serem renováveis, biodegradáveis e não apresentarem toxicidade. Este estudo tem por objetivo explorar a celulose como matéria-prima na produção de coagulantes para remoção de turbidez em águas residuais. Todos os coagulantes sintetizados, bem como um coagulante comercial, usado como referência, foram testados num jar test usando uma água residual modelo (turvação de 92-96 NTU) e uma água residual urbana (turvação de142-156 NTU). A celulose extraída de agulhas de pinheiro foi modificada por oxidação com periodato seguida de aminação redutiva, não tendo produzido formação de flocos no jar test. A celulose obtida de papel de filtro foi oxidada com (2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1- il)oxil (TEMPO), e o seu desempenho como coagulante testado, não se tendo verificado a atividade pretendida. Finalmente, foram testados três derivados de celulose micro/nanofibrilhada (M/NFCs) (cationizadas com cloreto de (3-chloro-2-hidroxipropil) trimetilamónio (CHPTAC) e com reagente de Girard T, e anionizada por oxidação com TEMPO). Os derivados obtidos por reação com CHPTAC demonstraram uma excelente remoção de turvação, próxima da obtida com o coagulante comercial de cloreto de polialunínio (WAC-AB®) O derivado MFCs-CHPTAC com o grau de substituição mais elevado (DS 0.106) removeu 93.2% da turvação na água residual modelo e 85.7% na água residual urbana, enquanto que o derivado menos substituído (DS 0.06) removeu 91.0% e 58.9% da turvação na água modelo e na água residual, respetivamente. I gratefully acknowledge the European Commission for the scholarship of my master’s program; this work would not have been possible without their financial support. Thus, I am grateful to all the coordinators of the Erasmus Mundus master’s in quality in analytical laboratories.

Considerando en la actualidad la problemática ambiental por la contaminante de las aguas residuales pertenecientes a la ciudad de Moyobamba, la inexistencia de una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales o carencia de un tratamiento eficiente, afectando el equilibrio ambiental. Por ello en la ejecución de esta investigación se trabajó en la evaluación de la eficiencia del coagulante Aloe vera a base de polvo; para esta obtención; se adquirió las hojas, retirando las espinas de los laterales y dejando reposar con agua destilada por 24 horas para la eliminación del yodo, después; se realiza la extracción del gel, para la deshidratación fue colocado a la estufa a 120° C por un tiempo de 04 horas; para luego ser triturado en el mortero, convirtiéndolo en polvo. Se trabajó con los parámetros físicos (turbidez, temperatura), químicos (pH, Demanda Química de Oxigeno) y Biológicos (Demanda Bioquímica de Oxigeno- DBO5 y Coliformes fecales- Escherichia Coli), llevándose a cabo la fase experimental del proceso, de coagulación y floculación, mediante el empleo del equipo de “Prueba de jarras”. Primeramente, sin tratamiento se, determina las concentraciones iniciales de parámetros del agua residual, posterior, se aplica el coagulante natural (Aloe vera) a las aguas residuales para la medición de concentraciones post- tratamiento. Con una solución patrón del 3 %; a una velocidad rápida de 200 RPM y mezcla lenta de 50 RPM; se demuestra la eficiencia en el parámetro de Turbidez con un 62 %, parámetro de Demanda química de Oxigeno con 70 % y parámetro Demanda Bioquímica de Oxigeno con 63 %, en referencia con los valores iniciales obtenidos; y comparados con los LMP. Con la aplicación del Aloe vera se puede fomentar el uso de coagulantes naturales para desarrollar una nueva alternativa que sea más eficiente, económica y ambientalmente amigable. Currently, there are environmental problems due to the contamination of wastewater from the city of Moyobamba, the lack of a wastewater treatment plant or the lack of efficient treatment, which is affecting the environmental balance. For this reason, in the execution of this research the efficiency of the powder-based Aloe vera coagulant was evaluated. The leaves were acquired, removing the thorns from the sides and left to stand with distilled water for 24 hours for the elimination of iodine; then, the gel was extracted and placed in an oven at 120° C for 04 hours for dehydration; it was then grinded in a mortar, turning it into powder. Physical (turbidity, temperature), chemical (pH, Chemical Oxygen Demand) and biological (Biochemical Oxygen Demand - BOD5 and fecal coliforms - Escherichia coli) parameters were used, and the " Jar Test" equipment was used to carry out the experimental phase of the coagulation and flocculation process. Initial concentrations of wastewater parameters are first determined without treatment, then the natural coagulant (Aloe vera) is applied to the wastewater to measure post-treatment concentrations. With a 3% standard solution, at a fast speed of 200 RPM and slow mixing of 50 RPM, efficiency is demonstrated for the Turbidity parameter with 62%, Chemical Oxygen Demand parameter with 70% and Biochemical Oxygen Demand parameter with 63%, in reference to the initial values obtained and compared with the MPL. Through the application of Aloe vera, the use of natural coagulants can be promoted to develop a new alternative that is more efficient, economical and environmentally friendly.

Trabajo de Investigación Esta investigación pretendió reducir al máximo los efectos secundarios que permiten el desarrollo de enfermedades que se puedan dar por el consumo de agua potable para consumo humano tratada con sales minerales como el sulfato de aluminio en la planta de tratamiento de agua para consumo humano del municipio de Salamina, departamento del Magdalena. Especialización Especialista en Recursos Hídricos INTRODUCCIÓN 1. LINEA DE INVESTIGACIÓN 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3. VARIABLES DEL PROBLEMA 4. JUSTIFICACIÓN 5. OBJETIVOS 6. MARCO TEÓRICO 7. ESTADO DEL ARTE 8. METODOLOGIA 9. CALCULOS Y RESULTADOS 10. DISEÑO ESTADISTICO 11. DISCUSIÓN 12. CONCLUSIONES 13. RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA

La evidente problemática en el ámbito de la carencia de agua potable ante el creciente índice de contaminación ambiental y de cuerpos acuíferos incluyendo mantos freáticos que anteriormente servían como reservas de agua potable; ha sumido a nuestro país y al mundo entero en un riesgo global por carencia del vital líquido de acuerdo con el Consejo Consultivo del Agua, solo hay un 32% de agua renovable lo cual presenta una alarmante crisis en materia de agua potable, aunado a esto el agua para uso doméstico que se ocupa para beber en servicios públicos, establecimientos comerciales y viviendas y que concentra el 10% del agua dulce en México. Mientras que en el mundo el promedio es de 8% y se corrobora la consideración de crisis latente en esta materia, de lo anterior expuesto es notable que el tratamiento de residuales líquidos es por tanto un tema prioritario. Se presenta una investigación que comprende el diseño e implementación de un dispositivo automatizado que permita potabilizar cuerpos acuosos con niveles intermedios/altos de turbiedades así como, materia coloidal diversa. La implementación del presente proyecto se fundamenta en el mecanismo de floculación, ya que este es un proceso bien identificado y de una aplicación altamente generalizada para los sistemas de tratamiento de aguas negras y/o con presencia de restos de materia orgánica, heces, entre otros contaminantes. De tal forma y mediante la implementación de un sistema electromecánico de trituración y dosificación de las semilla de Moringa Oleífera (agente floculante) así como, un dispositivo mecánico-eléctrico suplementario para transporte de fluidos por diferencia de potencial, complementa el proceso aunando la radiación por UV como herramienta final germicida; que consolida la depuración del fluido tratado. Todo lo anterior, instrumentado con sensores de bajo coste y controlado por medio de tecnología de microcontrolador.