Diseño de un sistema de filtración avanzada utilizando nanopartículas magnéticas para el tratamiento de aguas contaminadas con metales pesados

El presente proyecto tuvo como propósito generar una alternativa para el tratamiento de aguas contaminadas con metales pesados como: mercurio (Hg) y cobre (Cu) empleando un sistema de filtración tipo cartucho diseñado a través de la coprecipitación de nanopartículas de óxidos de hierro sobre el biochar generado a partir de biomasa residual de Musa paradisiaca (nombre común: banano) tratada. Para cumplir con los objetivos, se obtuvo el material magnético filtrante, se diseñó un filtro tipo cartucho como dispositivo de filtración avanzada, se realizó la caracterización de la biomasa tratada a partir de técnicas instrumentales como: espectroscopía de infrarrojo (IR), microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y espectroscopía de dispersión de energía (EDS). Asimismo, se evaluaron los factores que intervienen en el proceso de biosorción y la cantidad de ciclos en los que el material remueve los metales evaluados. Finalmente, se evaluó la eficiencia del filtro considerando la remoción de los dos metales y parámetros microbiológicos (coliformes totales y fecales, Escherichia coli, aerobios mesófilos, Pseudomonas sp, Salmonella sp, hongos filamentosos, Giardia lamblia y huevos de helmintos). La eficiencia obtenida en la eliminación de metales en muestras de agua sintéticas fue: 75.6% para mercurio y 70.2% para cobre. Con estos porcentajes de remoción y basados en la resolución 631 de 2015 se hizo una relación de la eficiencia que podría tener el prototipo en condiciones reales. Igualmente, los resultados microbiológicos fueron comparados con los límites máximos permisibles de las resoluciones 2115 de 2007 y 1256 de 2021 con el propósito de demostrar su posible uso y proyección.

The purpose of this project was to generate an alternative for the treatment of water contaminated with heavy metals such as mercury (Hg) and copper (Cu) using a cartridge type filtration system designed through the co-precipitation of iron oxide nanoparticles on the biochar generated from treated residual biomass of Musa paradisiaca (common name: banana). To meet the objectives, the magnetic filtering material was obtained, a cartridge type filter was designed as an advanced filtration device, the treated biomass was characterized using instrumental techniques such as: infrared spectroscopy (IR), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). The factors involved in the biosorption process and the number of cycles in which the material removes the metals evaluated were also evaluated. Finally, the efficiency of the filter was evaluated considering the removal of the two metals and microbiological parameters (total and fecal coliforms, Escherichia coli, mesophilic aerobes, Pseudomonas sp, Salmonella sp, filamentous fungi, Giardia lamblia and helminth eggs). The efficiency obtained in the elimination of metals in synthetic water samples was 75.6% for mercury and 70.2% for copper. With these removal percentages and based on resolution 631 of 2015, a relation was made of the efficiency that the prototype could have in real conditions. Likewise, the microbiological results were compared with the maximum permissible limits of resolutions 2115 of 2007 and 1256 of 2021 with the purpose of demonstrating its possible use and projection.

Ingeniero Ambiental

http://www.ustabuca.edu.co/ustabmanga/presentacion

Pregrado