Evaluación del proceso de coagulación-floculación de los colorantes azul directo 71 y verde básico 4 utilizando un coagulante de Moringa oleifera y nanofibras de celulosa

Abstract

The wastewater containing dyes, especially those from the textile industry generate significant environmental impacts among them are the bioaccumulation of toxic pollutants (some of them carcinogens and mutagens) in food webs of aquatic ecosystems, inhibition of photosynthetic activity and a deficit in the exchange of oxygen. Nowadays, there are a lot of treatment technologies for effluents containing dyes, however, it has not been able to implement a process that is completely sustainable from an economic, environmental and operational perspective. This research consisted in evaluating the removal of two textile dyes, Direct Blue 71 (anionic) and Basic Green 4 (cationic), by physico-chemical process of coagulation-flocculation using three coagulant extracted from the seeds of Moringa oleifera: simple Moringa, deslipidized Moringa and Moringa-Fe2(SO4)3. This coagulant were analyzed under the influence of: coagulant dosage, initial dye concentration and pH to determine optimal operating conditions through a factorial experiment design 33. Also, the efficiency of cellulose nanofibers, synthesized under the cryo-crushing technique, is evaluated as an adjuvant in the flocculation process. AD71 dye removal percentages higher than 97% were obtained after 60 min of treatment with doses ranging from 10 to 50 mg/L, initial dye concentration of 100 to 200 mg/L and pH of 3 to 7. It was found a better performance of the Moringa-Fe2 (SO4)3 coagulant and an improved coagulation-flocculation process when NFC is used as a flocculant, since this material favors the formation of flocs with better sedimentability characteristics.

Las aguas residuales que contienen colorantes, especialmente las provenientes de la industria textil generan importantes impactos ambientales entre los que se destacan la bioacumulación de contaminantes tóxicos (algunos de ellos carcinógenos y mutágenos) en las redes tróficas de los ecosistemas acuáticos, inhibición de la actividad fotosintética y déficit en el intercambio de oxígeno. En la actualidad, existen una gran cantidad de tecnologías de tratamiento para efluentes que contienen colorantes, sin embargo, no se ha logrado implementar un proceso que sea completamente sostenible desde el punto de vista económico, ambiental y operacional. La presente investigación consistió en evaluar la remoción de dos colorantes textiles, Azul Directo 71 (aniónico) y Verde Básico 4 (catiónico), mediante el proceso fisicoquímico de coagulación-floculación utilizando tres coagulantes extraídos de la semilla de Moringa oleifera: coagulante de Moringa simple, Moringa deslipidizado y Moringa-Fe2(SO4)3. Dichos coagulantes fueron analizados bajo la influencia de: dosis de coagulante, concentración inicial de colorante y pH para determinar las condiciones óptimas de operación a través de un diseño de experimentos factorial 33. Asimismo, se analizó la eficiencia de nanofibras de celulosa (NFC), sintetizadas bajo la técnica de cryo-crushing, como coadyuvante en el proceso de floculación. Se obtuvieron porcentajes de remoción del colorante AD71 superiores al 97% luego de 60 min de tratamiento con dosis que oscilaron entre 10 y 50 mg/L, concentración inicial de colorante de 100 a 200 mg/L y pH de 3 a 7. Se encontró un mejor desempeño del coagulante Moringa-Fe2(SO4)3 y un proceso de coagulación-floculación mejorado cuando se utilizan NFC como floculante, ya que éste material propicia la formación de flóculos con mejores características de sedimentabilidad.