El presente artículo muestra los resultados de un estudio que se llevó a cabo para evaluar el efecto de la calidad del agua en la remoción de sílice disuelto mediante un proceso de electrocoagulación utilizando electrodos de aluminio. El sílice se encuentra en el agua de repuesto (RW) y de purga de las torres de enfriamiento (CTBW). Las pruebas se hicieron a escala semipiloto a flujo continuo en un tren de tratamiento consistente de electrocoagulación (EC), floculación, sedimentación y filtración en arena. Se estudiaron dos RW y CTBW, con características fisicoquímicas diferentes. Las variables de respuesta analizadas fueron las siguientes: eficiencia del aluminio para remover sílice (relación mgl-1 de Al3+ dosificado/mgl-1 de sílice removido), eficiencia de remoción de Al3+ dosificado, pérdida de carga hidráulica a través del reactor electroquímico y el voltaje. Se calculó el costo del tratamiento de los cuatro tipos de agua. La relación mgl-1 de Al3+ dosificado/mgl-1 de sílice removido osciló de 1.09 ± 0.06 a 1.33 ± 0.05 al tratar RW, mientras que para CTBW fue de 0.85 ± 0.1. Los costos de energía, sustancias químicas y consumo de electrodos para el tratamiento de RW osciló de US$ 0.52 a US$ 0.74 m-3, y el costo del tratamiento de CTBW fue de aproximadamente US$ 0.53 m-3.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental | Existem cada vez mais evidências de que o alumínio é prejudicial para a saúde. Seu excesso no organismo prejudica o transporte de ferro e as funções do ATP, além de provocar osteomalacia, encefalopatia por diálise e anemia microcítica. Suspeita-se também que possa ser um fator desencadeante da doença de Alzheimer e da esclerose múltipla. Uma das fontes mais importantes de entrada de alumínio no organismo humano é a água potável. A tecnologia empregada para remover o alumínio foi a remoção via uso de biopolímeros, por serem materiais abundantes e biodisponíveis, renováveis, de custo relativamente baixo e não tóxicos. Os biopolímeros escolhidos em base à literatura foram a carboximetilcelulose e a quitina. Estes biomateriais podem remover alumínio via processos de adsorção e/ou de complexação via formação de ligações entre seus grupos funcionais e o alumínio. O presente trabalho objetivou: a) determinar a capacidade de remoção de Al3+ por ambos os biopolímeros na faixa de concentração do metal encontrada em água de abastecimento público; b) caracterizar o mecanismo e a velocidade do processo de remoção de Al3+ pelos biopolímeros por meio de estudos isotérmicos, espectroscópicos e cinéticos; c) efetuar estudos de remoção de alumínio em fluxo contínuo visando encontrar os melhores parâmetros operacionais. Os ensaios de remoção de alumínio foram efetuados em regime de batelada utilizando soluções aquosas sintéticas contendo diferentes concentrações de alumínio e diferentes quantidades de biopolímeros. Foram efetuados diferentes experimentos para determinar as condições ideais de pH, temperatura, relação quantidade de biopolímero/concentração de alumínio e tempo de contacto água/biopolímero que levam às melhores remoções de alumínio. Os resultados permitiram concluir que a carboximetilcelulose não é um agente de remoção de alumínio adequado quando este se encontra presentes em baixas concentrações características de águas para abastecimento. Em contraste, a quitina demonstrou uma capacidade de remoção excelente, mesmo a temperatura ambiente e sem necessidade de modificar o pH da amostra. Com objeto de caracterizar o mecanismo que rege a remoção de alumínio pelos biopolímeros, foram efetuados estudos de isotermas de adsorção utilizando soluções sintéticas. Os dados experimentais dos ensaios foram comparados com os modelos de isoterma de Langmuir, Freundlich, Sips e Tóth. O modelo que melhor ajustou-se foi o de Tóth, o que indica um mecanismo de remoção via quimissorção, mas com interações Al-biopolímero mais fracas que as correspondentes ao modelo de Langmuir. A capacidade máxima de remoção de alumínio calculada foi de 20,144 mg Al3+ / g quitina, valor muito adequado para o emprego de quitina em procedimentos em maior escala. Análises por espectroscopia infravermelha (IFTR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) contribuíram para uma melhor caracterização do material, antes e após o processo de remoção, bem como do mecanismo envolvido no processo. Os estudos cinéticos, efetuados com soluções sintéticas, água de poço e água decantada de estação de tratamento de água, revelaram cinéticas de pseudo-segunda ordem, atingindo-se os residuais de alumínio permitidos pela normativa em ~30 minutos para o biopolímero quitina. Para a remoção total de alumínio foram necessários tempos de contacto de ~160 minutos, dependendo da relação Al3+/biopolímero usada. Os ensaios em fluxo contínuo e descendente de água de poço através de uma coluna contendo quitina compactada mostraram-se muito promissores. A técnica mostrou-se capaz de remover alumínio de grandes volumes de água com tempos curtos de contacto sem atingir a saturação do biopolímero, demonstrando uma capacidade de remoção máxima de 9,53 mg Al3+/ g quitina, sendo capaz de manter a água abaixo do valor máximo permitido nas condições analisadas por mais de 2 horas com uma taxa de 6,7 m3 m-2 h-1. O estudo efetuado demonstrou que a quitina é um biomaterial muito adequado para a remoção de alumínio de água para abastecimento, tanto em regime de batelada como em contínuo. Estes resultados, junto com seu baixo custo, que faz desnecessário aplicar processos para sua regeneração após saturação, permitem concluir que a quitina é um excelente agente de remoção de alumínio a escala de laboratório que pode ser testado em experimentos em maior escala | There is increasing evidence that aluminum may be harmful to human health. Its excess impairs the body iron transport and functions of ATP, besides causing osteomalacia, dialysis encephalopathy and microcytic anemia. It is suspected that can also be a trigger factor of Alzheimer's disease and multiple sclerosis. One of the most important sources of aluminum intake and ingestion in the human body is drinking water. Therefore, this study aimed to remove the aluminum present in water supplies, from both natural and introduced from coagulants used in water treatment stations. The technology employed to remove the aluminum was via use of biopolymers, to be bioavailable, abundant, renewable, relatively inexpensive non-toxic materials. The polymers chosen were based on literature were carboxymethylcellulose and chitin. Those biomaterials can remove aluminum via adsorption processes and/or complexing via the formation of bonds between their functional groups and aluminum. This study aimed to: a) determine the removal capacity of Al3+ for both polymers in the concentration range of metal found in public water supply, b) to characterize the mechanism and speed the process of Al3+ removal by the biopolymers through isothermal, kinetic and spectroscopic studies; c) conduct aluminum removal studies in continuous flow in order to find the best operating parameters. The aluminum removal tests were made under batch conditions, using synthetic aqueous solutions containing different concentrations of Al3+ and different amounts of biopolymers. Several experiments were performed to determine the optimal conditions of pH, temperature, relative amount of biopolymer/aluminum concentration and contact time water/biopolymer that lead to a better Al3+ removal. The results showed that carboxymethylcellulose is not an suitable agent for Al3+ removal when it is present in low concentrations of features for water supply. In contrast, a chitin demonstrated excellent ability to remove Al3+, even at room temperature and without need to modify the pH of the sample. Aiming characterizing the mechanism governing the removal of aluminum by biopolymers, adsorption isotherms studies using synthetic solutions were carried out. The experimental tests were compared with the Langmuir, Freundlich, Sips and Toth isothermal models. The model that best fitted the experimental data was Tóth model, which indicates a removal mechanism through chemisorption, but with a Al-biopolymer interaction weaker than those corresponding to the Langmuir model. The maximum aluminum removal was estimated to be 20.144 mg Al3+/g chitin, a very suitable value for the use of chitin in procedures on a larger scale. Analysis by infrared spectroscopy (IFTR) and scanning electron microscopy (SEM) contributed to a better characterization of the material before and after the removal process as well as the mechanism involved. The kinetic studies performed with synthetic solutions, well water and decanted Water Treatment Plant water, showed kinetics of pseudo-second order, reaching the residual aluminum allowed by WHO guide in ~ 30 minutes for the biopolymer chitin, with a complete Al3+ removal from the solution within a contact time of ~ 160 minutes, depending on the relationship Al3+/QTN used. The tests and down-stream flux of well water through a packed column containing QTN were very promising. The QTN was capable of removing aluminum from large volumes of water with short times of contact without reaching the saturation of the biopolymer, showing a maximum adsorption capacity of 9.53 mg Al3+/g chitin, being capable of maintaining the water below the maximum permitted concentration for over two hours at a rate of 6,7 m3 m2 h-1. The studies performed demonstrated that chitin is a biomaterial very suitable for the removal of water for aluminum, both under batch and continuous. These results, along with its low cost, which makes it unnecessary to apply processes for regeneration after saturation, allow to conclude that the chitin is an excellent agent for removing aluminum laboratory scale that can be tested in experiments on a larger scale

Las concentraciones de aluminio (Al) y hierro (Fe) en el agua de la microcuenca de Santa Inés y Uyuca son elevadas, lo cual deteriora la calidad del agua de consumo en la Escuela Agrícola Panamericana, Zamorano. El objetivo del presente estudio fue el de determinar la eficiencia en la remoción de Al y Fe mediante la dosificación de policloruro de aluminio (PAC) y ácido fosfórico (H3PO4) en procesos simulados de coagulación, floculación, sedimentación y filtración de una planta de potabilización. Los análisis se llevaron a cabo con diferentes proporciones de ambas fuentes para establecer los comportamientos de los reactivos ante diferentes mezclas de agua. Mediante la aplicación de PAC se obtuvieron remociones de hasta 66% de Al y de hasta 85% con la adición de H3PO4, sin embargo, las concentraciones finales no cumplen con la normativa vigente. Las concentraciones de hierro se lograron disminuir a valores dentro de la norma con la adición de PAC, por lo que no son necesarios procesos adicionales. La turbiedad y la concentración de aluminio en la fuente de Santa Inés demostraron una estrecha correlación (0.9385), lo cual indica que la fuente potencial de este metal es geológica. La fuente de Uyuca tiene turbiedades mucho más bajas y las concentraciones de metales son menores. Se recomienda realizar estudios con otros reactivos y mayores turbiedades.

The behavior of aluminum and zinc alloys were evaluated and compared as sacrifice anodes in cathodic protection of aluminum NV-5083 hulls in seawater in Valparaíso bay. Samples of the aluminum alloy used to manufacture boat hulls and Al-Zn-In, Al-Zn-Sn, and Zn anodes were made. Electrochemical behavior was evaluated by means of polarization curves and corrosion potential as function of time. In parallel, galvanized pairs (boat hull-sacriice anode), were designed and immersed in the electrolyte for 16 days, determining the weight loss and evolution of the open circuit potential for each material. The results show that the aluminum based anodes provide the NV-5083 aluminum hull cathodic protection in seawater. However, they do not exceed the economical horizon and useful life of zinc anodes, because the aluminum based anodes present higher corrosion for the protection of a similar exposed area of aluminum | Se evalúa comparativamente el comportamiento de aleaciones de aluminio y cinc, como ánodos de sacrificio en la protección catódica de cascos de aluminio NV-5083 en agua de mar de la bahía de Valparaíso. Para ello se confeccionaron probetas de la aleación de aluminio empleado en cascos de lanchas y ánodos de Al-Zn-In, Al-Zn-Sn y Zn. Los comportamientos electroquímicos se evaluaron mediante curvas de polarización y potencial de corrosión en función del tiempo. Paralelamente, se diseñaron pares galvánicos de aleación del casco-ánodo de sacrificio, los cuales se sumergieron en el electrolito durante 16 días, determinándose la pérdida en peso y la evolución del potencial a circuito abierto de cada material. Los resultados muestran que los ánodos de base aluminio pueden proteger catódicamente el casco de aluminio NV-5083 en agua de mar, pero no logran superar el horizonte económico y de vida útil de los ánodos de cinc, debido a que presentan un mayor desgaste para la protección de igual área de aluminio

El lago Titicaca ubicada en la provincia de Puno, es un sistema acuático donde los metales traza pueden estar presente de manera natural y/o antrópica en matrices de agua y sedimento. Sin embargo, la presencia de ríos afluentes (Ramis, Coata e Ilave) que desembocan en el Lago Titicaca son un medio de transporte de estos metales traza (As, Al, Ba, Mn). El objetivo de este estudio fue evaluar si las concentraciones de metales traza en los ríos afluentes tiene un efecto negativo en la calidad ambiental de agua y sedimento dentro del lago. Los datos de concentración de metales en matriz agua de los años 2013-2016 (Autoridad Nacional del Agua – ANA) fueron evaluados en base a los estándares de calidad ambiental (Decreto Supremo N°004-2017- Ministerio del Ambiente). Por otro lado, la concentración de metales en matriz sedimento lacustre de los años 2013-2014, se evaluó mediante la norma de calidad de sedimento lacustre emitida por la agencia de protección ambiental US EPA para matriz sedimento. Se determinó la existencia de una relación estadísticamente significativa (p < 0.05) de metales traza en: agua y sedimento lacustre, agua fluvial y lacustre, y sedimento fluvial y lacustre. Asimismo, se comparó la concentración de metales traza durante el año 2014 en diferentes épocas (lluvia-estiaje) encontrándose diferencias significativas para la mayoría de los metales traza (As, Al, Mn) en matriz agua. Sin embargo, en matriz sedimento no se existió una diferencia de concentración de metales traza para dichas épocas. Finalmente se determinó la relación grafica entre los metales en agua y sedimento del lago Titicaca y las desembocaduras de los ríos afluentes. | Tesis

Para remover la turbiedad del agua es frecuente el uso de coagulantes químicos como el sulfato de aluminio, el cual puede producir efectos adversos en la salud humana, frente a esta cuestión surgen los coagulantes naturales, los cuales tienen la ventaja de ser menos contaminantes. El presente estudio tuvo como objetivo analizar la eficiencia del almidón de Dioscorea trifida para la remoción de sólidos suspendidos del agua de consumo humano. Para ello, se seleccionó un diseño experimental con seis tratamientos y tres repeticiones. Los tratamientos fueron las dosis de almidón de Dioscorea trifida (2,5; 5,0; 7,5; 10,0; 15,0 y 20,0 mg/L). Asimismo, los parámetros de la mezcla rápida fueron 300 RPM por 5 segundos, de la mezcla lenta 40 RPM por 20 minutos y un tiempo de sedimentación de 15 minutos. Los parámetros medidos fueron pH, turbiedad, color y concentración de aluminio. Las mejores eficiencias de remoción de la turbiedad, color y concentración de aluminio, se obtuvieron con las dosis de 15,0 y 20,0 mg/L del almidón de Dioscorea trifida. Se concluye que los coagulantes naturales tienen el potencial de remover los sólidos en suspensión del agua, sin causar impactos en el ambiente y la salud pública. | TARAPOTO | Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental | Saneamiento Ambiental y Tratamiento de Aguas

El presente trabajo de titulación se desarrolló en la red de distribución de la planta de tratamiento que administra la Junta de Agua Potable Regional Bayas. El objetivo principal de esta investigación fue evaluar el riesgo para la salud asociado con el aluminio residual del agua potable mediante el análisis de parámetros físico - químicos durante la época seca y húmeda. La investigación fue de carácter analítico, en la cual se evaluó la asociación entre la exposición al aluminio y el riesgo para la salud. Por medio del método transversal se describieron y analizaron las variables. Se tomaron muestras de agua cruda y tratada en la planta de tratamiento y en diferentes predios. Los parámetros medidos fueron: concentración de aluminio, pH, temperatura, turbidez, color, conductividad y sólidos disueltos totales. De los resultados se obtuvo que en general los parámetros cumplieron con los límites permisibles de la normativa NTE INEN 1108:2020, que incluye el aluminio entre sus parámetros químicos. Las concentraciones de aluminio residual promedio en la época seca fueron de 0.028 mg/L y 0.019 mg/L en la época húmeda, valores que se encontraron muy por debajo del límite estándar de 0.25 mg/L, siendo ligeramente superiores durante el periodo seco. El cálculo del Índice de Riesgo (HI) mostró que la población, tanto niños como adultos que consumen el agua potable brindada por la Junta de Bayas no presentaban riesgo a la salud por la ingesta de aluminio, debido a que el valor de HI fue menor a 1 en ambas épocas de estudio durante una exposición de 6 meses. El análisis estadístico demostró que la época influye en la cantidad de aluminio residual debido a la influencia de otros parámetros. Aunque, no se encontró incidencia de la época climática en el posible riesgo para la salud | The present graduation work was developed in the distribution network of the treatment plant managed by the Junta de Agua Potable Regional Bayas. The main objective of this research was to evaluate the health risk associated with residual aluminum in drinkingwater by analyzing physical-chemical parameters during the dry and rainy season. The research was analytical, and the association between the exposure to aluminum and health risk was evaluated. The variables were described and analyzed through the implementation of a cross-sectional method. Samples of raw and treated water were taken atthe treatment plant and at different areas. The parameters measured were: aluminum concentration, pH, temperature, turbidity, color, conductivity, and total dissolved solids. From the results it was obtained that in general the parameters complied with the permissible limits of the NTE INEN 1108:2020 regulation, which includes aluminum amongits chemical parameters. The average residual aluminum concentrations in the dry stage were 0.028 mg/L and 0.019 mg/L in the rainy stage. Those values were well below the standard limit of 0.25 mg/L, being slightly higher during the dry period. The calculation of the hazardindex (HI) showed that the population, both children and adults who consume the drinking water provided by the Junta de Bayas, did not present a health risk due to the intake of aluminum because the HI value was lower to 1 in both study stages during a 6- month exposure. Statistical analysis showed that the season influences the amount of residual aluminum due to the influence of other parameters. Nevertheless, no incidence of the climaticstage was found in the possible health risk. | Ingeniero Ambiental | Cuenca

La investigación informa sobre el impacto del vertido de lodos, del proceso de potabilización del agua, en la cantidad de Aluminio en las aguas del río Shilcayo, Tarapoto, 2018; cuyo objetivo general es determinar el impacto del vertido de lodos, del proceso de potabilización del agua, en la cantidad de aluminio presente en las aguas del río Shilcayo, por ende, se realizó el monitoreo y análisis de aluminio residual en el vertido de lodos de la planta de tratamiento y los resultados indican que en los dos últimos muestreos se ha superado notablemente el valor referencial que exige la norma peruana, siendo máximo 0.9 mg/L (D.S. 004- 2017 MINAM) pero llegó hasta los 4.1 mg/L en la escorrentía del río Shilcayo. Concluyendo que el 25% de los procesos de potabilización se consideraron buenos, en ello están los floculadores y decantadores; luego están el 37% de los procesos que se consideran regular y en ellos se observa a la coagulación, el lugar donde se almacenan los coagulantes y la filtración; finalmente se consideró un 25% de estos procesos malos y un 13% muy malo, en ellos se ve a la dosificación, la cloración y la dosificación, además del impacto ambiental por vertimientos están provocando, olores, contaminación superficial del suelo por erosión, al agua, por la elevación química del aluminio y el aire por la emisión de gases. | The research reports about the impact of sludge discharge, from the water purification process, on the amount of aluminum in the waters of the Shilcayo River, Tarapoto, 2018; whose general objective is to determine the impact of sludge discharge, from the water potabilization process, on the amount of aluminum present in the waters of the Shilcayo River. Consequently, the monitoring and analysis of residual aluminum in the sludge discharge of the treatment plant was performed and the results indicate that in the last two samplings, the reference value required by the Peruvian standard has been significantly exceeded, being maximum 0. 9 mg/L (D.S. 004- 2017 MINAM) but reached up to 4.1 mg/L in the runoff of the Shilcayo River. In conclusion, 25% of the drinking water treatment processes were considered good, including flocculators and decanters; then 37% of the processes were considered regular, including coagulation, the place where the coagulants are stored, and filtration. Finally, 25% of these processes were considered as bad and 13% very bad, where we can see dosing, chlorination and dosing, in addition to the environmental impact caused by discharges, odors, surface soil pollution due to erosion, water pollution due to the chemical elevation of aluminum and air pollution due to the emission of gases. Finally, 25% of these processes were considered bad and 13% very bad, in which dosing, and chlorination, in addition to the environmental impact of dumping, are causing odors, surface soil pollution due to erosion, water pollution due to the chemical elevation of aluminum and air pollution due to the emission of gases. | Tesis

La generación de energía eléctrica por oxidación de aluminio produce el catión Al3+ y especies como Al(OH)3, responsables de inducir la floculación en tratamientos de agua. Este artículo busca evidenciar que una celda galvánica Al-H2O2 puede desestabilizar los sólidos suspendidos del agua empleada como electrolito de la celda, para describir un proceso de clarificación que genera energía eléctrica en lugar de consumirla. Así, se elaboró una celda galvánica con ánodo de aluminio, cátodo de grafito, H2O2 como oxidante y una suspensión de arcilla en solución KCl como electrolito que simuló el agua objeto de tratamiento; se evaluó la eliminación de turbidez en la suspensión, la diferencia de potencial y la corriente eléctrica generada. El sistema propuesto eliminó turbidez del agua por floculación y disolución, a la vez que generó en promedio 0,613 V y 8,51 C entregados a una intensidad media de 157 µA. La hidrólisis de aluminio eliminó por floculación el 88,9 ± 1 % de turbiedad y mejoró al 96,6 ± 1 % al añadir H2O2, el cual solubilizó partículas suspendidas, estimuló la liberación de corriente eléctrica y mitigó la caída de voltaje. De esta manera, se presenta un sistema de obtención de energía eléctrica a partir de un tratamiento primario de agua, inducido por subproductos de una transformación directa de energía química a eléctrica. | Electrical energy generation by aluminum oxidation produces Al3+ cation and species like Al(OH)3, responsible for inducing flocculation in water treatment. This paper pretends to evidence that an Al-H2O2 galvanic cell can destabilize the suspended solids of a water used as cell’s electrolyte, in order to describe a clarification process with electrical energy generation instead of consumption. Using an aluminum anode, a graphite cathode, H2O2 as oxidant and a clay suspension in KCl solution as electrolyte that simulated the water to treat, a galvanic cell was made; elimination of turbidity of suspension, potential difference and electrical current generated were evaluated. The proposed system clarified water by flocculation and dissolution, generated an average of 0.613 V and supplied 8.51 C at an average intensity of 157 µA; aluminum hydrolysis eliminated 88.9±1% of turbidity by flocculation, improving to 96.6±1% by addition of H2O2, that solubilized suspended particles, stimulated electrical current generation and mitigated the voltage fall. In this way, its presented a system of obtaining energy from a primary water treatment induced by sub-products of chemical-electrical direct energy transformation.