Depuración de las aguas residuales procedentes de la tintura con transportadores.

Depu ación de las aguas esiduales p oceden es de la in u a con anspo ado es Ma ín C espi Rosell José Cega a Sánchez Ins i u o de In es igación Tex il y Coope ación Indus ial. Te assa Uni e sidad Poli écnica de Ba celona RESUMEN En es e abajo, se desc ibe la écnica de ex acción-c oma og a ía de gases u ilizada pa a la alo ación cuan i a i a de los ca ie s ( anspo ado es de in u a) en las aguas esiduales. A con inución se de e minan das ciné icas de biodeg adación de seis ans- po ado es de in u a. U ilizando dos de es os ca ie s se han p epa ado unos e luen es sin é icos, es udiándose su depu ación en una plan a pilo o de angos ac i ados y median e p ocedimien os isicoquímicos. 1. INTRODUCCION Los anspo ado es «ca ie s» de in u a, se u iliza on po p ime a ez después de la in oducción de la ib a de poliés e Te ylene. Es e se hincha menos que el diace a o de celulosa cuando es in oducido en el agua, con lo que las moléculas de colo an e ienen di icul ades pa a pasa po en e las moléculas de la ib a. Po ello, cuando la in u a se ealiza a la empe a u a de ebullición del baño, es imposible ob ene colo es medios y oscu os con ala mayo ía de colo an es dispe sos, a menos que se añada un ca ie al baño de in u a. Lo mismo ocu e con el iace a o de celulosa. A medida que la empe a u a del baño >de in u a aumen a es as ib as aumen an su hincha- mien o, así ,el poliés e a 130°C y el iace a o a 115" C se pueden eñi con lla mayo ía de colo an es dispe sos, con buenos ago amien os y una elocidad de in u a acep able sin necesidad de añadi ningún anspo ado . Es o ha mo i ado la apa ición de maquina ia de o nique e, jige s, au ocla es, je s, e c. que pueden abaja a empe a u as supe io es a los 100°C. No obs an e, no odas las indus ias han eno ado aún su maquina ia pa a eñi a al as em- pe a u as (H.T.). Además, la in u a de mezclas de poliés e con o as ib as es p e e ible, en muchos casos, ealiza la a ebullición con el empleo de ca- ie s. Po ejemplo, la in u a con ca ie s de mezclas de poliés e -poliamida y poliés e poliac iloni ilo, empleando colo an es dispe sos sdeccionados, BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA. NP 77, 1980 41 pe mi e ob ene e ec os de con as e que no pueden se ob enidos iñiendo a H. T. Las mezclas de poliés e -lana se pueden eñi como máximo a 1070 C, pe o si se iñe a ebullición con ca ie s se suele ob ene una mejo ese a de la lana. O o de los mo i os pa a que los ca ie s se con inúen empleando, es su acción sollubilizan e sob e los colo an es dispe sos lipo ílicos, que los capaci a como unos buenos agen es igualado es de in u a. Igualmen e pueden em- plea se pa a desmon a pa cialmen e in u as que han esul ado demasiado in ensas, en es e caso suelen u iliza se concen aciones de 8-10 mlll, supe io es po an o a las u ilizadas en la in u a. Los anspo ado es suelen emplea se en un amplio ma gen de concen- aciones que puede oscila en e 0,s-8 m111 de baño de in u a. Después de la in u a, la jmayo pa e del ca ie pe manece en el baño de in u a, a menos que se a e de un ca ie ollá il y se haya e ec uado la in u a en un apa a o abie o. Po lo an o, con ibui á a aumen a la ca ga con aminan e de ,los e idos en o ma conside able. Los ca ie s son compues os ela i amen e es ables, po lo an o, las eac- ciones con o os p oduc os, como el oxígeno del agua son muy len as o inexis- en es. Debido a que muchos anspo ado es son bas an e olá iles, su ans- e encia del1 agua al ai e se á impo an e, po lo an o debe á ene se en cuen a sil o odeg adación si se quie e p edeci su pe sis encia en el medio ambien e. Su iempo de ida media en la a inós ei-a oscila desde unos días a unas pocas semanas, según K. R. Da ell (1). Así pues, la eliminación na u al de es os p oduc os del medio ambien e se ealiza á undamen almen e en las aguas po biodeg adación y en el ai e po o odeg adación. En la ig. 1 se indican odos ,los posibles caminos na u ales de salida de los ca ie s del medio am- bien e. CION BIODEGRAO~ Fig. 1. Posibles salidas de los anspo ado es del medio ambien e. 2. COMPOSICION QUIMICA DE LOS TRANSPORTADORES DE TINTURA En e los ca ie s que es án aclualmen e en uso se encuen a, con es- pec o a su composición química una g an a iedad de compues os. Los p o- duc os más adecuados pa a se u ilizados como anspo ado es, son (los si- guien es : - Diclo o y iclo obencenos - o-, m-, p-, enil enol - Di enilo - Es e es de los ácidos: benzoico, salicílico, e e hlico o de o os ácidos a omá icos 42 BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA. N." 77, 1980 - Na aleno y de i ados - E e es a omá icos - Alquilamidas del ácido álico - Es e es enoxie ílicos del ácido acé ico - Fenoxie anoles Múl ipks son ambién 'las mezclas de es os compues os que se encuen an en el me cado. La mayo ía de los anspo ado es son insolubles en agua, y po an o debe án se u ilizados en emulsión. Se conocen, no obs an e algunos ipos de ca ie solubles en agua, pe o su ac i idad esul a no ablemen e in e- io a !la de los insolubles. En e 110s ca ie s más comúnmen e u ilizados en la in u a del poliés e hay que des aca los siguien es: o- eniilenol, di enilo, me ilna aleno, diclo o y iclo obencenos y a ios és e es de ácidos a omá icos (2). 3. CARACTERISTICAS CONTAMINANTES DE ALGUNOS TRANSPORTADORES Exis en pocos da os en la biblliog a ía sob e la biodeg adabilidad de es os p oduc os, además, po lo gene al no se especi ican llas condiciones bajo las que se ha lle ado a é mino la biodeg adación (3, 4). Debido a es a escasez de da os sob e las ca ac e ís icas con aminan es de los anspo ado es, se decidió de e mina , en unas condiciones con o- ladas, la biodeg adabilidad de los siguien es ca ie s, po conside a los e- p esen a i os de (los u ilizados en la in u a idel poliés e . - Benzoa o de bu ilo - Di enilo - 1, 2, 3 iclo obenceno - 1, 2, 4 iclo obenceno - F ala o de dime ilo - Salicila o d'e me ilo 4. BIODEGRADACION 4.1. Técnica de biodeg adación empleada La biodeg adación de los p oduc os ensayados en es e abajo, se ha edizado po la écnica del cu~l i o agi ado (Shake Cul u e Tes ) (5, 6, 7), em- pleándose la modi icación adop ada po la Soap and De e gen Associa ion (SDA, 1965) (8). 4.1.1. Fundamen o La deg adación del ensioac i o se ealiza en una disolución de sales mi- ne ales y p o eínas pa a a o ece el c ecimien o bac e iano. A es e medio se le inocula un 1 % de una solución bac e iana, que puede p ocede del medio ambien e, del suelo, de e luen es u banos, de lodos ac i ados de una es ación depu ado a, e c. Huddles on ha ob enido buenos esul ados con cul i os pu os (8). La adap ación de las bac e ias, se ealiza en a ias ases BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, N." 77, 1980 43 de aclima ación an es del ensayo de ini i o. Es e inóculo es su icien e pa a p oduci un en u biamien o del medio en 1 ó 2 ,días y pa a que se comple e la biodeg adación en una o dos semanas. Se u ilizan olúmenes de mues a de 100 ml-11, dependiendo de los análisis que pos e io men e deban ealiza se. El ensayo se ealiza a empe a u a con olada, y la ai eación se e ec úa po agi ación de los ecipien es. Es os se cie an con una o unda de algodón, o una lámina de aluminio, de o ma que no se in e umpa la en ada de ai e en su in e io . 4.1.2. Mé odo ope a o io 4.1.2.1. Ca ac e ís icas de los p oduc os ensayados Los seis anspo ado es de (los que se ha de e minado su biodeg adabili- dad, no son solubles en agua. Po ello, p e iamen e a cualquie ensayo se ha enido que halla un agen e emulsionan e que, mezclado con es os ca ie s die a una emulsión O/W lo su icien emen e es able pa a que no se deses abili- za a du an e las p uebas. Pa a la selección del agen e emusionan e se ha u ilizado el mé odo del HLB, Balance hid o ílico-lipo ílico (9, 10, 11). Teniendo en cuen a los siguien- es aspec os: - El agen e emulsionan e debe ía se el mismo pa a odos loa ca ie s, pa a que los esu~l ados sean compa a i os. - La emulsión debe se es able du an e odo el iempo que du e el ensayo. - El amaño de la go i a iene que se semejan e y uni o me, en las seis emulsiones, pa a que la supe icie sob e (la que pueden ac ua las bac e ias sea simila . - El emulsionan e no debe se óxico, ni inhibi el c ecimien o bac e- iano. Después de a ios ensayos con agen es emulsionan es de la se ie SPAN y TWEEN, se encon ó que una emulsión con TWEEN 80, e a la que cumplía mejo las p emisas an e io es. Las emulsiones se p epa a on con un de ado po cen aje 'de Tween 80 ya que, como es e p oduc o es bas an e biodeg ada- ble, con iene que haya un exceso del mismo du an e los ensayos pa a que las emulsiones no se ompan. Es as se han p epa ado con p oduc os de calidad analí ica, excep o d Tween 80 que e a come cial. En odas las emulsiones se ha ob enido un amaño de da go i a (muy egula , comp endido en e 1-2 ( m de diáme o. La demanda bioquímica de oxígeno DBO, y la demanda química de oxíge- no DQO de es os p oduc os, se han de e minado sob e la emulsión. Los a- lo es co espondien es al ca ie se han ob enido en cada caso, u ilizando las siguien es exp esiones: DBO, (ca ie ) = DBO, (emulsión) - DBOS (Tween 80) Da0 ( )> ) = DQO ( » ) - DQO ( » ) la alidez de es as exp esiones se ha comp obado a iando las concen aciones de Tween 80 y ca ie . En odos los casos se han ob enido los mismos esul- ados. Los alo es de da DBOj y DQO que se han ob enido se indican en la abla 1. 44 BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, N:V7, 1980 TABLA 1 4.1.2.2. Equipo Balanza analí ica Me le H 54 AR. Agi ado o bi al con un e mos a o ROTO STAT. 4.1.2.3. Técnica ope a o ia En cada ciné ica de biodeg adaciói~, se han u ilizaclo cinco ecipien es con el con enido que se indica en la Tabla 11, TABLA 11 Cada una de las emulsiones es udiadas se componía ap oximadamen e de: a) T anspo ado 1 .lo0 'mg/l b) Tween 80-500 mgll BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, NP 77, 1980 45 XECIPIENTE 1 2 3 4 5 MEDIO DE CULTIVO 400 m1 400 m1 400 ml. 400 ml. 400 ml. INOCULO - 4 4 4 EHULSION DE CARRIER 40 ml. 40 ml. - 40 ml. 40 ml. LAURILSUL FATO 40 ml. FORHOL 40% 1 ml. 1 ml. Los anspo ado es en es ado líquido a la empe a u a ambien e (ap ox. 203C), se han n~ezclado con el Tween 80 y después se han emulsionado en ío. Los anspo ado es sólidos a 200 C, se han undido jun o con el Tween 80, es a ope ación se ha ealizado sume giendo pa cialmen e en un baño ma ía a 700C un asi o que con enía el ca ie y el Tween 80 co espondien e, una ez undido, se han mezclado ín imamen e. La emulsión se ha ob enido e - iendo es a mezcla undida sob e agua des ilada a 70" C de cmpe a u a, al iempo que se mezclaba con un agi ado magné ico. An es de empeza la biodeg adación de ini i a, se han ealizado dos ases de aclima ación de 3 días cada una. Pa a la segunda ase y la deg adación de ini i a, se ha u ilizado como dnóculo 40 m1 de la solución de la ase an e io . 1 4.2. Mé odo analí ico u ilizado Los h-anspo ado es de in u a pueden analiza se cuali a i amen e y cuan- i a i amen e, u ilizando di e en es écnicas ins umen ales. Así, la espec ome- ía ul a iole a pod ía u iliza se, ya que odos ellos p esen an bandas de ab- so ción po a a se de compues os a omá icos, no obs an e, los me aboli os o mados du an e la biodeg adación y los nu ien es p esen es en el medio de cul i o, pueden modi ica sus espec os de abso ción; lo mismo sucede ía con la espec ome ía in a oja. Pa a e i a es os incon enien es, debe án u iliza se mé odos c oma og á icos, siendo la c oma og a ía en capa ina (12, 13) y la c oma og a ía de gases las que p opo cionan los mejo es esul ados. En es e abajo se ha u ilizado la c oma og a ía de gases. 4.2.1. Fundamen o del mé odo An es de p ocede al análisis po c oma og a ía en ase gaseosa, los anspo ado es de in u a deben se ex aídos del medio acuoso en que se encuen an emulsionados, median e un disol en e adecuado. Luego se in- oduce de 1-5 ~1 del ex ac o en el inyec o del c oma óg a o, en donde son sepa ados del disol en e y de las demás sus ancias a as adas en la ex ac- ción, debido a las di e en es a inidades de los componen es de la mezcla po la ase es aciona ia de la columna c oma og á ica. A la salida de es a son de ec- ados po un de ec o de ionización de llama, cuya espues a en o ma de pico gaussiano, queda imp esa po un egis ado adecuado. El á ea del pico gaussiano nos indica á su concen ación. 4.2.2. Mé odo ope a o io 4.2.1.1. Equipo Las pesadas se han ealizado en una balanza METTLER H54 AR, de sen- sibilidad 0,01 mg. Las sepa aciones c oma og á icas se 'han e ec uado en un c oma óg a o PERKIN ELMER 3920 B p o is o de un doble de ec o de ionización de llama. Los cálculos se han ealizado en un o denado HEWLET PACKARD. 4.2.2.2. Técnica ope a o ia Las ciné icas de biodeg adación de los anspo ado es de in u a es udia- dos, se 'han ob enido omando mues as de 15 xnl de los ecipien es 1, 2, 4 y 5 46 BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, N." 77, 1980 ( e apa ado 4.1.2.3.) a dis in os in e alos de iempo; las mues as 1-2 y la 4-5 se han mezclado y analizado conjun amen e. La concen ación de ca ie de las mues as 1-2 y 4-5 se ha ob enido ex ayendo 25 ml de la emulsión; dos eces con 10 m1 de é e e ílico y una e ce a ez con 5 ml. Pa a que las capas de agua y é e se sepa a an con su icien e apidez, se han disuel o 3 g amos de sul a o sódico y 4 g amos de clo u o sódico en los 15 m1 de la mues a, luego se han empezado las ex acciones. De lo con a io, la sepa ación en es- pecial en las p ime as omas, puede a da a ias ho as. Los es ex ac os se han mezclado y a es a mezcla se ha añadido un pa ón in e no. De lla disolu- ción así ob enida se han inyec ado po duplicado 5 y1 al c oma óg a o de gases; las á eas de los picos co espondien es al ca ie y al pa ón in e no se han medido po iplicado con un planíme o y su alo se ha u ilizado pa a de e mina !la concen ación de anspo ado en la emulsión, po compa a- ción con una ec a de calib ación ob enida p e iamen e: El po ce aje de anspo ado biodeg adado se ha ob enido po di e encia del po cen aje de ca ie desapa ecido de los ecipien es 4 y 5 y del po cen aje desapa ecido de los ascos 1 y 2. 4.2.2.3. P ese acidn de las mues as Las mues as, inmedia amen e 'después de su ex acción del ecipien e de biodeg adación, se mezclaban ín imamen e con é e e ílico, e ec uándose a con inuación las ex acciones. Si alguna mues a no se podía ex ae inmedia- amen e, se gua daba e ige ada a 4°C. 5. RESULTADOS DE LAS CINETICAS DE BIODEGRADACION 5.1. Benzoa o de bu ilo Se han ealizado 'dos ciné icas de biodeg adación; en $las dos se ha ob e- nido una biodeg adabilidad del 100 %. Los esul ados se ep esen an en la igu a 2. 12345678910 15 2 O 25 HORA- Fig. 2. Ciné icas de biodeg adación del benzoa o de bu ilo Po cen aje de biodeg adación: o 1 ciné ica 2 ciné ica Po cen aje de disminución en el asco con inóculo: 1 ziné ica 0 2 iné ica Po cen aje de desapa ición en el asco es é il: A 1 ciné ica A 2 ciné ica BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, N.O 77, 1980 47 5.2. Di enilo Se lia e ec uado una sola ciilé ica de biodeg adación del di enilo; los esul- ados se ep esen an en la igu a 3. - ,. - 100 2 U 48 72 9 6 120 i)*. 168 :9: :le HORAS Fig. 3. Ciné ica de biodeg adación de di enilo Po cen aje de biodeg adación o Po cen aje de disminución en el asco con inóculo Po cen aje de disminución en el asco es é il A 5.3. 1, 2, 3 T iclo obenceno Se han ealizado dos ciné icas de biodeg adación del 1, 2, 3 iclo oben- ceno, los esul ados se ep esen an en la igu a 4. Fig. 4. Ciné ica de biodeg adación del 1, 2, 3 iclo obenceno Po cen aje de biodeg adación: o 1 ciné ica ciné ica Po cen aje de disminución en el asco con inóculo 1 0 ciné ica CI 2 ciné ica Po cen aje de disminución en el asco es é il: A 1 ciné ica A 2 ciné ica 5.4. 1,2, 4 T iclo obenceno Los esul ados de las dos ciné icas de bicdeg adación que se han ealizado sob e el 1, 2, 4 iclo obenceno, se ep esen an en ,la igu a 5. C - x O u DC q 10 < C I 20 YI 4 2 30 O P U0 O M 50 - I: ", M 60 7 O 8 O 9 O no HORAS Fig. 5. Ciné icas de biodeg adación del 1,2,4 iclo obenceno Po cen aje de biodeg adación: o 1 ciné ica ciné ica Po cen aje de disminución en el asco con inóculo: [] 1 ciné ica 2 ciné ica - Po cen aje de disminución en el asco es é il: A 1 ciné ica A ciné ica 5.5. F ala o de dime ilo Se han e ec uado dos ciné icas de biodeg adación de ala o de dime ilo; los esul ados se exponen en la igu a 6. o A ~n a A O LL. Z 20 . LL C u 30 . P Z = Z z 50 . ?. C1 60 . 70 . no 90 , 1 2 3 9 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1U 15 16 17 18 19 20 11 22 23 2U 25 26 27 28 29 30 1: Fig. 6. Ciné ica de biodeg adación del ala o de dime ilo Po cen aje de biodeg adación: 1 ciné ica o 2 ciné ica Po cen aje de disminución en el asco inóculo: [] 1 ciné ica 2 ciné ica Po cen aje de disminución en el asco es é il: A 1 ciné ica A 2 ciné ica BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, N." 77, 1980 49 con el e luen e B, es a di e encia ha sido poco acusada p obablemen e po que el iclo obenceno se ha eliminado en un 96-98 Yo ,du an e la depu ación po ola ilización. 8. CONCLUSIONES 1. La biodeg adación del benzoa o de bu ilo, ala o de di ne ilo y salici- la o de me ilo, ha sido comple a, po lo an o, se án ácilmen e eliminados de las aguas esiduales de in u a median e una depu ación biológica. 2. El di enilo, 1, 2, 3 y 1, 2, 4, iclo obenceno no se han biodeg adado en absolu o. 3. El di enilo y el 1, 2, 3 iclo obenceno c is alizan si se deja en ia la emulsión has a empe a u a ambien e y ambos, jun o con e'l 1, 2, 4 iclo oben- ceno y benzoa o de bu ilo son olá iles. 4. El di enilo 1, 2, 3 y 1, 2, 4 iclo obenceno, aunque no son biodeg ada- blles, pod án elimina se de las aguas esiduales median e una ené gica ae a- ción, ya que son lmuy olá iles. Es o imp'lica un aspaso de la con aminación del agua al ai e. 5. En las ciné icas de biodeg adación se obse an es ases: una de adap ación, o a de deg adación y una e ce a ase de dec ecimien o de la ac i idad bac e iana. Es en la segunda ase que se elimina la mayo pa e del p oduc o. 6. Las bac e ias han adap ado sus enzimas en odos los casos, en un iempo de 4-8 ho as y en !la epe ición de las ciné icas se ha ob enido una buena ep oduc ibilidad. 7. Se ha obse ado que el alo de la elación DQO/DBO, es un índice muy adecuado pa a p edeci si un p oduc o se á ápidamen e biodeg adado o no. Así, lcuan c más pequeña sea es a elación, an o más aumen an las posibi- lidades de que el p oduc o sea biodeg adable. Se pod ía deci que con una elación DQO/DB05 L 5, el p oduc o se á biodeg adado ápidamen e, con una 10 DQO/DBO, L 5 el p oduc o se á p obablemen e biodeg adable y con un DQO/DBO, 10 se á di ícilmen e biodeg adado o no lo se á en absolu o. 8. Las aguas esiduales p oceden es de la in u a del poliés e con ans- po ado es pueden depu a se en una plan a biológica de angos ac i ados con buenos esul ados, si los anspo ado es son biodeg adables o muy o- lá iles. 9. Los endimien os de depu ación conseguidos en una plan a de angos ac i ados son supe io es a los ob enidos po coagulación loculación, en es- pecial en la DBO,. 10. En *la depu ación biológica se eliminan en mayo p opo ción los p o- duc os biodeg adables, mien as en la depu ación po coagu~lación- loculación el endimien o es independien e de la biodeg adabilidad. 11. Cuando los ca ie s biodeg adables o ezcan las mismas ga an ías de calidad y p ecio en el p oceso in ó eo, debe ían emplea se con p e e encia en luga de 110s no 'biodeg adables. 56 BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, N? 77, 1980 9. BIBLIOGRAFIA Da ell, K. R.; Lloyd, A. C.; Wine , A. M.; Pi s, J. N. - En i onmen al Science and Technology, 10 (p. 692), (1976). 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