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,
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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."
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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.
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