Diseño de un Proceso utilizando bentonita activada para la remoción de fenoles presentes en las aguas residuales

Abstract

La contaminación ambiental es uno de los mayores problemas que enfrenta la sociedad actual, y la contaminación del agua, en particular, se ha convertido en uno de los aspectos más importantes debido a su impacto directo en la vida en el planeta. Una de las principales maneras de prevenir la contaminación es evitar el vertido de aguas residuales sin tratar en los sistemas de suministro de agua de las ciudades y sus industrias, ya que la diversidad y complejidad de los efluentes requiere procesos específicos para cada caso. Las aguas residuales industriales contienen numerosos contaminantes orgánicos e inorgánicos, como compuestos fenólicos, metales pesados y colorantes. Los compuestos fenólicos se consideran una fuente importante de contaminación debido a sus efectos nocivos para la salud humana. Su presencia, incluso en concentraciones muy bajas, en los efluentes industriales representa una grave amenaza para el medio ambiente debido a su posible interferencia con los ciclos naturales; por lo tanto, es necesario su eliminación o reducción a concentraciones tolerables. El fenol es un compuesto inflamable altamente soluble en agua, aceite, disulfuro de carbono y muchos disolventes orgánicos. Se caracteriza por un olor característico acre, dulce, medicinal o similar al alquitrán [1]. El fenol es un contaminante tóxico producido por la producción de resinas poliméricas, las industrias químicas, las refinerías de petróleo y las plantas de coquización, entre otras. Entre los problemas ambientales que ocasiona se encuentra la toxicidad de este compuesto para los peces en bajas concentraciones (5-25 ppm) [2]. Además, la presencia de fenol en aguas naturales puede provocar la formación de otros compuestos tóxicos sustituidos durante los procesos de desinfección y oxidación [1]. ix Actualmente, algunas empresas colombianas diseñan y construyen plantas de tratamiento capaces de tratar todo tipo de aguas residuales y equipadas con tratamientos para la remoción de contaminantes fenólicos. Sin embargo, debido a la alta concentración de fenol presente al final del proceso de tratamiento de aguas residuales, como ocurre en la industria petrolera, la eficiencia de estos procesos se reduce considerablemente, lo que causa importantes problemas ambientales. Por lo tanto, cabe preguntarse: ¿Existe una alternativa al final del proceso de tratamiento de aguas residuales para utilizar arcilla bentonítica como adsorbente de fenol, utilizándola en su estado natural o activándola para determinar si se puede aumentar la capacidad de remoción de este contaminante con un gran impacto ambiental? Para abordar esta cuestión, se caracteriza la arcilla utilizada, se activa mediante dos métodos: ácido y sal de amonio cuaternario, y finalmente se adapta para comparar sus eficiencias. Se realizan pruebas en frascos con diferentes grados de bentonita, variando sus concentraciones en cada recipiente para evaluar su influencia en la eliminación de fenol.

Environmental pollution is one of the biggest problems facing today's society, and water pollution, in particular, has become one of the most important aspects due to its direct impact on life on the planet. One of the main ways to prevent pollution is to avoid the discharge of untreated wastewater into the water supply systems of cities and their industries, as the diversity and complexity of effluents requires specific processes for each case. Industrial wastewater contains numerous organic and inorganic contaminants, such as phenolic compounds, heavy metals, and dyes. Phenolic compounds are considered a major source of pollution due to their harmful effects on human health. Their presence, even at very low concentrations, in industrial effluents poses a serious threat to the environment due to their potential interference with natural cycles; therefore, their elimination or reduction to tolerable concentrations is necessary. Phenol is a flammable compound that is highly soluble in water, oil, carbon disulfide, and many organic solvents. It is characterized by a characteristic pungent, sweet, medicinal, or tar-like odor [1]. Phenol is a toxic pollutant produced by the production of polymer resins, chemical industries, oil refineries, and coking plants, among others. Among the environmental problems it causes is its toxicity to fish at low concentrations (5-25 ppm) [2]. Furthermore, the presence of phenol in natural waters can lead to the formation of other substituted toxic compounds during disinfection and oxidation processes [1]. Currently, some Colombian companies are designing and building treatment plants capable of treating all types of wastewater and equipped with treatments for the removal of phenolic pollutants. xi However, due to the high concentration of phenol present at the end of the wastewater treatment process, as occurs in the oil industry, the efficiency of these processes is considerably reduced, causing significant environmental problems. Therefore, the question arises: Is there an alternative at the end of the wastewater treatment process to using bentonite clay as a phenol adsorbent, using it in its natural state or activating it to determine whether the removal capacity of this pollutant with a significant environmental impact can be increased? To address this question, the clay used is characterized, activated using two methods: acid and quaternary ammonium salt, and finally adapted to compare their efficiencies. Tests are conducted in flasks with different grades of bentonite, varying their concentrations in each container to evaluate their influence on phenol removal.