UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE INGENIERÍA …repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/45580/1/BINGQ-IQ-19P54.pdf · iii REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA FICHA DE

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

TEMA:

ESTUDIO DE LA BIOADSORCIÓN DE METALES PESADOS (Pb Y Cu) EN LAS

AGUAS DEL RÍO PUYANGO, UTILIZANDO CÁSCARA DE NARANJA Y PLÁTANO

MANZANO.

AUTORES:

ELIZA YISABEL ORTIZ SANCHEZ

LADY GERMANIA VEGA CALERO

TUTOR:

ING. STEFANIE BONILLA BERMEO, MSC.

GUAYAQUIL, SEPTIEMBRE 2019


FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

TEMA:

ESTUDIO DE LA BIOADSORCIÓN DE METALES PESADOS (Pb Y Cu) EN LAS

AGUAS DEL RÍO PUYANGO, UTILIZANDO CÁSCARA DE NARANJA Y PLÁTANO

MANZANO.

AUTORES:



TUTOR:

ING. STEFANIE BONILLA BERMEO, MSC.

GUAYAQUIL, SEPTIEMBRE 2019

iii

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN TÍTULO Y SUBTÍTULO: Estudio de la bioadsorción de metales pesados (Pb y Cu) en las aguas del

Río Puyango, utilizando cáscara de naranja y plátano manzano. AUTOR(ES)

(Apellidos/Nombres): Eliza Yisabel Ortiz Sanchez y Lady Germania Vega Calero

REVISOR(ES)/TUTOR(ES)

(Apellidos/Nombres) Tutor: Ing. Stefanie Bonilla Bermeo, MSC.

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil UNIDAD/FACULTAD: Ingeniería Química

MAESTRÍA/ESPECIALIDAD: Ingeniería Química

GRADO OBTENIDO: Ingeniero(a) Químico (a)

FECHA DE PUBLICACIÓN: No. DE

PÁGINAS: 130

ÁREAS TEMÁTICAS: Hidrologías / Calidad de las aguas

PALABRAS CLAVES/

KEYWORDS: Bioadsorción, cáscara de naranja y plátano manzano, plomo, cobre

remoción.

RESUMEN/ABSTRACT: Los bioadsorbentes son una nueva alternativa para remover metales pesados,

de bajo coste en comparación con los métodos convencionales. En el presente trabajo de investigación se

evaluó la capacidad de adsorción con un tamaño de partícula de 0,3150 mm de polvo de cáscara de plátano

manzano y naranja en agua contaminada con plomo y cobre, realizados en condiciones normales de

temperatura ambiente y agitación constante a 100rpm. El procedimiento experimental se basó en dos

estudios, el primero se realizó con 5%, 10%, 15% de cada bioadsorbente en polvo de cáscara naranja y

plátano manzano con la muestra de 500ml de agua cruda. El segundo, se basó en la preparación de

soluciones patrón con distintas concentraciones partiendo con 5000ppm, 8000ppm y 10000 ppm, con cada

bioadsorbente de los cuales se tomó alícuotas de 10ppm, 20ppm y 30ppm. Los mejores resultados de

remoción se obtuvieron con la solución patrón de 8000ppm, tomando una alícuota de 30ppm. Con el polvo

de cáscara de naranja, se obtuvo un porcentaje de remoción del 91,60% de Plomo, y 78,11 % de Cobro,

con una capacidad máxima de adsorción (q mg/g) 0,075 de Cobre y 0.1284 de Plomo. Mientras que con el

plátano manzano, se obtuvo un porcentaje de remoción del 93,47% de Plomo, y 85,71 % de Cobre con una

capacidad máxima (q mg/g) 0,082 de Cobre y 0.1311 de Plomo. Además, con la mezcla de ambos

bioadsorbentes se obtuvo un porcentaje de remoción del 72,27% de Cobre, con una capacidad máxima (q

mg/g) 0,069 de Cobre.

ADJUNTO PDF: Si No

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CON AUTOR/ES: Teléfonos:

Lady Vega : 0967121723

Eliza Ortiz : 0962937976

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[email protected]

[email protected] CONTACTO CON LA

INSTITUCIÓN: Nombre: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

Teléfono: (04) 228-7072, 228-7258, 222-8695, 228-4505

E-mail: [email protected]

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

iv

CERTIFICADO DEL TUTOR

v

CERTIFICADO DE PORCENTAJE DE SIMILITUD

vi

CERTIFICADO DEL REVISOR

vii

DEDICATORIA

A Dios por darme la vida, por guiarme en cada paso que doy y estar

siempre conmigo.

A mis Padres por el amor dado y la determinación para que logre y

alcance mis metas propuestas. Gracias a mis padres soy la persona que

soy hoy en día y agradezco grandemente a Jacinta Sánchez Montaño y a

Filemón Ortiz Perea como también a Euro Ávila quien se convirtió en mi

segundo padre por ser ese bastón que nunca me dejó caer y por su apoyo

brindado a Carmen Ortiz Sánchez más que mi hermana la considero mi

segunda madre por su dedicación amor gracias a ellos he logrado culminar

mi meta.

A Leodan, mi hermana Cristel y mi hermano Rubén que son mi mayor

motivación para seguir adelante y se han convertido en mi inspiración

para mis esfuerzos del presente y del futuro.


viii

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios por ser mi guía, compañero y mi amigo fiel en momentos

buenos y malos por concederme salud, sabiduría y conocimiento logrando

de esta forma terminar con éxito mi carrera.

A mi madre Jacinta Sánchez Montaño, Euro Ávila, Carmen Ortiz,

Filemón Ortiz, por ser el mejor regalo que Dios me pudo dar y por colocar

su confianza en mí, por inculcarme buenos valores y darme buenos

consejos permitiéndome ser la persona que soy hoy y seré mañana.

A Leodan Mendoza a quien estimo mucho y por brindarme su apoyo

incondicional,

A mis hermanos y hermanas por llenar de alegría mi vida y estar ahí

para brindarme sus consejos que me permitieron seguir adelante.

A mis amigas Jesica quien más que una amiga es como mi hermana quien

agradezco por todo su apoyo brindado incondicionalmente.

Total, agradecimiento a cada una de las personas que han sido parte en el

trascurso de mi formación profesional.


ix

DEDICATORIA

El presente trabajo de titulación se la dedico en primer lugar a Dios, por

darme salud y vida por ser mi guía siempre para culminar con mi meta.

A mis Padres, Klever Vega y Nelly Calero por ser mí apoyo incondicional,

por demostrarme que en la vida hay que luchar y perseguir nuestros

sueños.

A mi Hija Desiree Morales, por ser mi inspiración mi motivación más

grande, a ella le dedico todas estas bendiciones que vendrán a nuestras

vidas que con tanto esfuerzo y con mucha fe así será.

A mi Esposo Edison Morales por apoyarme en cada momento, esa persona

que deposito en mí la confianza, su gratitud, gracias a ti hoy puedo con

alegría disfrutar de este triunfo.

A todas mis familiares, amigos(as), que de una u otra manera me

brindaron su motivación moral.


x

AGRADECIMIENTO

Agradecida infinitamente con mi Dios por bendecirme con salud y vida y

ser mi fortaleza.

Gracias a mis Padres por ser mis principales promotores en todo momento

por brindarme consejos, valores y principios que me inculcaron.

A mi Esposo por su apoyo, que a través de su amor, confianza, paciencia

me ayudo alcanzar mi meta.

A mi Tutora de Tesis Stefanie Bonilla por guiarme en esta investigación y

formar parte de mi objetivo alcanzado.


xi

TABLA DE CONTENIDO

CERTIFICADO DEL TUTOR .......................................................................................................... iv

CERTIFICADO DE PORCENTAJE DE SIMILITUD .......................................................................v

CERTIFICADO DEL REVISOR ...................................................................................................... vi

DEDICATORIA ............................................................................................................................... vii

AGRADECIMIENTO ..................................................................................................................... viii

DEDICATORIA ................................................................................................................................ ix

AGRADECIMIENTO .........................................................................................................................x

NOMENCLATURA ...................................................................................................................... xviii

RESUMEN ...................................................................................................................................... xix

INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................1

CAPÍTULO I .......................................................................................................................................3

1. Tema ............................................................................................................................................3

1.1. Planteamiento del problema .....................................................................................................3

1.2. Formulación y sistematización del problema. ..........................................................................5

1.3. Sistematización del problema ..................................................................................................5

1.4. Justificación de la investigación ..............................................................................................5

1.4.1. Justificación teórica..........................................................................................................5

1.4.2. Justificación metodológica. ..............................................................................................6

1.4.3. Justificación práctica ........................................................................................................6

1.5. Objetivo de la investigación .....................................................................................................7

1.5.1. Objetivo general ...............................................................................................................7

1.5.2. Objetivo especifico ..........................................................................................................7

1.6. Delimitación de la investigación. .............................................................................................8

1.6.1. Delimitación espacial .......................................................................................................8

1.6.2. Delimitación temporal ......................................................................................................9

1.6.3. Delimitación del contenido ..............................................................................................9

1.7. Hipótesis general o premisa. ..................................................................................................10

1.8. Variables del proyecto. ..........................................................................................................10

1.8.1. Variable dependiente ......................................................................................................10

1.8.2. Variable independiente ..................................................................................................10

1.9. Operacionalización de las variables. ......................................................................................11

CAPÍTULO II ....................................................................................................................................16

2. Marco referencial .......................................................................................................................16

xii

2.1. Marco teórico .........................................................................................................................16

2.1.1. Antecedentes del Río Puyango ......................................................................................16

2.1.2. Afectaciones por la actividad minera .............................................................................16

2.1.3. Minería ...........................................................................................................................17

2.2. Marco conceptual ...................................................................................................................18

2.2.1. Metales pesados .............................................................................................................18

2.2.2. Fuentes de contaminación de metales pesados en los alimentos ...................................19

2.2.3. Fuentes de emisión y generación de metales pesados ...................................................19

2.2.4. Efectos de los metales pesados a la salud y al ambiente ...............................................20

2.2.5. El Plomo .........................................................................................................................20

2.2.6. Fuentes naturales del plomo ...........................................................................................20

2.2.7. Efectos del plomo sobre la salud humana ......................................................................21

2.2.8. Efectos del plomo en el medio ambiente .......................................................................22

2.2.9. El Cobre ........................................................................................................................22

2.3.0. Riesgos de cobre en la salud humana y animal ..............................................................22

2.3.1. Los metales pesados en las aguas residuales ..................................................................23

2.3.2. Métodos convencionales para el tratamiento de aguas residuales .................................23

2.3.3. Métodos alternativos para el tratamiento de aguas residuales .......................................25

2.3.4. Bioadsorción ..................................................................................................................26

2.3.5. Bioadsorción para la eliminación de metales pesados ...................................................27

2.3.6. Parámetros que influyen en el proceso de bioadsorción ................................................28

2.3.7. Naranja ...........................................................................................................................30

2.3.8. Cáscara de naranja como bioadsorbente ........................................................................33

2.3.9. Capacidad de intercambio catiónico de la cáscara de naranja .......................................33

2.4.0. Cultivo de la naranja ......................................................................................................34

2.4.1. Características principales para el cultivo de naranja ....................................................34

2.4.2. Producción de la naranja en el Ecuador .........................................................................35

2.4.3. Plátano Manzano ............................................................................................................36

2.4.4. Polímeros Naturales .......................................................................................................37

2.4.5. Polímeros naturales que tienen propiedades bioadsorbentes .........................................38

2.4.6. Cáscara de plátano manzano como bioadsorbente .........................................................38

2.4.7. Cultivo de plátano manzano ...........................................................................................39

2.4.8. Producción de plátano manzano en el Ecuador ..............................................................41

xiii

2.4.9. Floculador ......................................................................................................................41

2.4.10. Interacción del bioadsorbente y el metal ........................................................................42

2.3. Marco contextual ...................................................................................................................43

2.4. Marco legal ............................................................................................................................43

2.4.1. Legislación sobre los metales pesados ...........................................................................43

CAPÍTULO III ...................................................................................................................................45

3. Marco metodológico ..................................................................................................................45

3.1. Diseño de la investigación .....................................................................................................45

3.2. Materiales, reactivos y equipos .............................................................................................46

3.3. Procedimiento experimental ..................................................................................................47

3.3.1. Procedimiento para la obtención del bioadsorbente de cáscara de naranja y plátano manzano

en polvo. .....................................................................................................................................47

3.3.2. Caracterización fisicoquímica de los bioadsorbentes ....................................................48

3.3.3. Toma de muestra ............................................................................................................51

3.3.4. Preparación de la solución con los bioadsorbentes ........................................................52

3.4. Diseño experimental ..............................................................................................................52

3.4.1. Prueba de test de jarras ...................................................................................................58

CAPÍTULO IV...................................................................................................................................61

4. Resultados y análisis ..................................................................................................................61

4.1. Caracterización fisicoquímica de la materia prima ................................................................61

4.1.1. Caracterización de la cáscara de naranja (Citrus Sinensis L) .........................................61

4.1.2. Caracterización de la cáscara del plátano manzano .......................................................61

4.2. Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara de naranja para el cobre ..................63

4.3. Dosis óptima del bioadsorbente de polvo de la cáscara plátano manzano para el cobre ......64

4.4. Bioadsorción de cobre con el polvo de la cáscara de naranja y plátano manzano .................65

4.5. Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara naranja para el cobre .......................66

4.6. Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara de plátano manzano para el cobre ..67

4.7. Bioadsorción de cobre con el polvo de la cáscara de naranja y plátano manzano. ................69

4.8. Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara naranja para el cobre ......................70

4.9. Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de cáscara de plátano manzano para el cobre ......71

4.10. Bioadsorción de cobre con polvo de cáscara de naranja y plátano manzano .................72

4.11. Dosis óptima del bioadsorbente en polvo cáscara naranja para el cobre .......................73

4.12. Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de cáscara plátano manzano el cobre ...........74

xiv

4.13. Bioadsorción de cobre con el polvo de cáscara de naranja y plátano manzano .............76

4.14. Bioadsorción de cobre con el polvo de cáscara de naranja ............................................77

4.15. Bioadsorción de cobre con el polvo de cáscara plátano manzano .................................78

4.16. Dosis óptima del bioadsorbente de mezcla de polvo de cáscara plátano manzano y naranja

para el cobre ...................................................................................................................................79

4.17. Bioadsorción de cobre con la mezcla de polvo de cáscara de naranja y plátano manzano

81

4.18. Dosis óptima del bioadsorbente de polvo de naranja para el Pb ...................................82

4.19. Dosis óptima del bioadsorbente de polvo de plátano manzano para el Pb.....................83

4.20. Bioadsorción de plomo con el polvo de cáscara de naranja y plátano manzano ............84

4.21. Resumen de las tablas con la dosis óptima de los bioadsorbentes para la adsorción Cu y Pb

85

4.22. Resumen comparativa de los límites máximos permisibles de Cu y Pb en agua dulce .87

Tabla 28 : Comparativa de los límites máximos permisibles de Cu y Pb en agua y dosis ...........87

CAPÍTULO V ....................................................................................................................................88

5. Conclusiones y recomendaciones ..............................................................................................88

5.1. Conclusiones ..........................................................................................................................88

5.2. Recomendaciones ..................................................................................................................89

BIBLIOGRAFÍA ...............................................................................................................................90

ANEXOS ...........................................................................................................................................97

Anexo 1: Materiales utilizados en proceso de adsorción de iones plomo y cobre .............................97

Anexo 2: Resultados de caracterización inicial del agua del Río Puyango .....................................103

Anexo: 3 Resultado final de bioadsorción con el bioadsorbente de polvo de cáscara plátano manzano

para el plomo y cobre. ......................................................................................................................106

Anexo: 4 Resultado final de bioadsorción con el bioadsorbente de polvo de cáscara naranja para el

plomo. ..............................................................................................................................................109

Anexo: 5 Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 2 169:98 “agua. Calidad del agua. Muestreo. Manejo y

conservación de muestras. ...............................................................................................................111

Anexo: 6 Normativa Ecuatoriana de Acuerdo al Anexo N°097-A, “Norma de Calidad Ambiental y

de Descarga de Efluentes: Recurso AGUA” ....................................................................................112

xv

Índice de tablas

Tabla 1: Operacionalización de las variables .............................................................................................. 11

Tabla 2: Fuentes de contaminación de metales pesados en los alimentos .................................................. 19

Tabla 3: Composición química de la cáscara de naranja ........................................................................... 32

Tabla 4: Cantidad de C, H, N ...................................................................................................................... 33

Tabla 5: Polímeros naturales que tienen propiedades bioadsorbentes ........................................................ 38

Tabla 6: Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce ............................................................................ 44

Tabla 7: Límites de descarga al sistema de alcantarillado público ............................................................. 44

Tabla 8: Materiales, reactivos y equipos ..................................................................................................... 46

Tabla 9: Diseño experimental de la bioadsorción de cobre y plomo utilizando el polvo de cáscaras de

plátano manzano y naranja. ......................................................................................................................... 53

Tabla 10: Diseño experimental de la bioadsorción de cobre y plomo utilizando polvo de la cáscara de

naranja y plátano manzano. ......................................................................................................................... 54





Tabla 13: Diseño experimental de la bioadsorción de cobre y plomo utilizando la mezcla del polvo de

cáscaras naranja y plátano manzano. .......................................................................................................... 57

Tabla 14: Caracterización de la cáscara de naranja (Citrus Sinensis L) ..................................................... 61

Tabla 15: Caracterización de la cáscara de plátano manzano ..................................................................... 61

Tabla 16: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara de naranja ........................................... 63

Tabla 17: Dosis óptima del bioadsorbente de polvo de la cáscara de plátano manzano para el cobre ...... 64

Tabla 18: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara de naranja para el cobre ....................... 66

Tabla 19: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara de plátano manzano para el cobre ..... 67

Tabla 20: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara de naranja para el cobre ...................... 70

Tabla 21: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de cáscara de plátano manzano para el cobre .......... 71

Tabla 22: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de cáscara de naranja para el cobre........................... 73

Tabla 23: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de cáscara de plátano manzano para el cobre ........... 74

Tabla 24: Dosis óptima del bioadsorbente de mezcla de polvo de cáscara de plátano manzano y naranja

para el cobre ................................................................................................................................................ 79

Tabla 25: Dosis óptima del bioadsorbente de polvo de cáscara naranja para el Pb .................................. 82

Tabla 26: Dosis óptima del bioadsorbente de polvo de cáscara de plátano manzano para el Pb ............... 83

Tabla 27: Resumen con dosis óptima del bioadsorbente para la adsorción de Cu y Pb ............................ 85

Tabla 28 : Comparativa de los límites máximos permisibles de Cu y Pb en agua y dosis ........................ 87

xvi

Índice de figuras

Figura 1: Ubicación de la Facultad de Ingeniería Química ........................................................................... 8

Figura 2: Procedimiento de precipitación Química ................................................................................... 24

Figura 3: Parte de la naranja ....................................................................................................................... 30

Figura 4: Plátano manzano .......................................................................................................................... 36

Figura 5: Porción de la estructura química de la pectina ............................................................................ 42

Figura 6: Mecanismo de bioadsorción biosorbente/metal .......................................................................... 42

Figura 7: Ubicación del Río Puyango ......................................................................................................... 52

Figura 8: Bioadsorción de cobre con respecto a la concentración g/ml ...................................................... 65

Figura 9: Bioadsorción de cobre con respecto a la concentración ppm ...................................................... 69

Figura 10: Bioadsorción de cobre con respecto a la concentración ppm .................................................... 72





Figura 15: Bioadsorción de plomo con respecto a la concentración ppm ................................................... 84

Figura 16: Cáscara de naranja ..................................................................................................................... 97

Figura 17: Cáscara de plátano manzano ..................................................................................................... 97

Figura 18: Secado de las cáscaras a la estufa .............................................................................................. 97

Figura 19: Cáscaras secas de naranja naranja y plátano manzano ............................................................. 98

Figura 20 :Molienda de la cáscara naranja ................................................................................................ 98

Figura 21 : Tamizaje de las cáscara ........................................................................................................... 98

Figura 22: Bioadsorbente tamizado ............................................................................................................ 99

Figura 23: Determinación del pH............................................................................................................... 99

Figura 24: Determinación del pH................................................................................................................ 99

Figura 25: Determinación de porcentaje de humedad naranja ................................................................. 100

Figura 26: Determinación de porcentaje humedad plátano manzano ..................................................... 100

Figura 27: Secado en la mufla .................................................................................................................. 100

Figura 28: Desecador de las muestras ....................................................................................................... 101

Figura 29: Solución patrón ........................................................................................................................ 101

Figura 30: Floculador ................................................................................................................................ 101

Figura 31: Filtración con papel filtro ........................................................................................................ 102

Figura 32: Filtración con papel filtro ........................................................................................................ 102

Figura 33: Determinación de mg/L de Cu ................................................................................................ 102

xvii

Índice de ecuaciones

Ecuación 1: Cálculo del porcentaje de humedad ........................................................................................ 48

Ecuación 2: Determinación de la humedad del bioadsorbente .................................................................. 49

Ecuación 3: Porcentaje de cenizas totales ................................................................................................... 50

Ecuación 4: Capacidad máxima de adsorción de cobre, Cu y plomo, Pb ................................................... 59

Ecuación 5: Cálculo del porcentaje de remoción de cobre, Cu ................................................................... 59

xviii

NOMENCLATURA

Simbología Descripción

INEN Servicio Ecuatoriano de Normalización

NTU Unidad Nefelométrica de Turbidez

mg/L Miligramos por litros

ppm Parte por millón

rpm Revoluciones por minutos

q Capacidad máxima de adsorción

pH Potencial de Hidrogeno

g Gramos

ml Mililitros

Co Concentración inicial

Cf Concentración final

mm Milímetros

xix


FACULTAD DE INGENEIRÍA QUÍMICA

UNDAD DE TITULACÓN

RESUMEN

Los bioadsorbentes son una nueva alternativa para remover metales pesados, de bajo coste

en comparación con los métodos convencionales. En el presente trabajo de investigación se

evaluó la capacidad de adsorción con un tamaño de partícula de 0,3150 mm de polvo de cáscara

de plátano manzano y naranja en agua contaminada con plomo y cobre, realizados en

condiciones normales de temperatura ambiente y agitación constante a 100rpm. El

procedimiento experimental se basó en dos estudios, el primero se realizó con 5%, 10%, 15%

de cada bioadsorbente en polvo de cáscara naranja y plátano manzano con la muestra de 500ml

de agua cruda. El segundo, se basó en la preparación de soluciones patrón con distintas

concentraciones partiendo con 5000ppm, 8000ppm y 10000ppm, con cada bioadsorbente de los

cuales se tomó alícuotas de 10ppm, 20ppm y 30ppm.

Los mejores resultados de remoción se obtuvieron con la solución patrón de 8000ppm,

tomando una alícuota de 30ppm. Con el polvo de cáscara de naranja, se obtuvo un porcentaje

de remoción del 91,60% de Plomo, y 78,11 % de Cobro, con una capacidad máxima de

adsorción (q mg/g) 0,075 de Cobre y 0.1284 de Plomo. Mientras que con el plátano manzano,

se obtuvo un porcentaje de remoción del 93,47% de Plomo, y 85,71 % de Cobre con una

capacidad máxima (q mg/g) 0,082 de Cobre y 0.1311 de Plomo. Además, con la mezcla de

ambos bioadsorbentes se obtuvo un porcentaje de remoción del 72,27% de Cobre, con una

capacidad máxima (q mg/g) 0,069 de Cobre.

Palabras claves: Bioadsorción, cáscara de naranja y plátano manzano, plomo, cobre

remoción.

xx


FACULTAD DE INGENEIRÍA QUÍMICA

UNDAD DE TITULACÓN

ABSTRACT

Bioadsorbents are a new alternative to remove heavy metals, low cost compared to conventional

methods. In this research work, the adsorption capacity was evaluated with a particle size of 0.3150

mm of apple and orange banana peel powder in water contaminated with lead and copper, carried

out under normal conditions of ambient temperature and constant agitation at 100rpm The

experimental procedure was based on two studies, the first one was carried out with 5%, 10%,

15% of each bioadsorbent powder of orange peel and apple banana with the 500ml sample of raw

water. The second was based on the preparation of standard solutions with different concentrations

starting with 5000ppm, 8000ppm and 10,000 ppm, with each bioadsorbent from which aliquots of

10ppm, 20ppm y 30ppm.

The best removal results were obtained with the standard solution of 8000ppm, taking an

aliquot of 30ppm. With the orange peel powder, a removal percentage of 91.60% of Lead and

78.11% of Collection was obtained, with a maximum adsorption capacity (q mg / g) 0.075 of

Copper and 0.1284 of Lead. While with the apple tree banana, a removal percentage of 93.47% of

Lead, and 85.71% of Copper with a maximum capacity (q mg / g) 0.082 of Copper and 0.1311 of

Lead was obtained. In addition, with the mixture of both bioadsorbents, a removal percentage of

72.27% Copper was obtained, with a maximum capacity (q mg / g) 0.069 Copper.

Keywords: Bioadsorption, orange peel and apple tree, lead, copper removal.

1

INTRODUCCIÓN

El agua es un líquido vital para la vida con el paso de los años se ha generado un aumento de su

contaminación por actividades antropogénicas imposibilitando muchos de sus usos generando

gran preocupación por este motivo se ha promovido la realización de investigaciones y el

desarrollo de nuevas tecnologías amigable con el medio ambiente (Mendoza, 2018) .

Los metales pesados en la actualidad son considerado uno de los contaminantes principales del

cuerpo hídrico en lugares con mayor explotación minera perjudicando al medio ambiente y a la

salud de quien lo consuma causando daños severos e irreversible (Quimí , Barcos, & Naranjo,

2017).

El contacto de plomo a largo plazo en pequeñas cantidades puede provocar daños irreversibles en

niños, se ha descubierto que en concentraciones de 7 microgramos de plomo por decilitro de sangre

causa daños irreversibles en el sistema nervioso de los niños (Telisman, Colak, Pizent, Jurasović,

& Cvitko, 2007).

Los contaminantes con alta peligrosidad para el medio acuático son los metales pesado ya que

poseen baja biodegradabilidad y gran habilidad para acumularse en distintos organismos. Los

procesos para tratar aguas contaminadas por metales son generalmente carbón activado, extracción

con disolventes tecnología con membranas, intercambio iónico entre otros, pero la mayor parte de

estos procesos llegan a ser muy costoso provocando que estoy sean evacuados a los ríos sin ningún

tratamiento (Valerio, Burelo, Melgoza, & Valladares, 2016).

La bioadsorción es una nueva alternativa para remover metales pesados del agua una de sus

ventajas principales es que son de bajos costo debido a que su materia prima son desechos agrícolas

2

como cáscara de naranja, plátano manzano, guineo cáscara de toronja etc., y tienen gran eficiencia

(Tejada, Villabona, & Garcés, 2015).

La cáscara de naranja y plátano manzano tienen propiedades de bioadsorción porque presentan

grupos funcionales denominados (carbonil, carboxil, sulfidril hidroxil alquilo, fosfatos) en su

composición permitiendo que allá un intercambio iónico (Aguilar & Flores, 2018).

Por lo tanto, el objetivo de la presente investigación es determinar la capacidad de adsorción de la

cáscara naranja y plátano manzano para tratamientos de aguas contaminadas por metales pesados

(Pb y Cu) presente en el Río.

3

CAPÍTULO I

1. Tema

Estudio de la bioadsorción de metales pesados (Pb y Cu) en las aguas del Río Puyango,

utilizando cáscara de naranja y plátano manzano.

1.1.Planteamiento del problema

El agua es un líquido vital esta denominado como unos de los patrimonios naturales más

importante tanto para el aumento e incremento los seres vivos y para las diferentes actividades

que realizan todos los habitantes y es esencial para el ciclo del hidrogeno (González, 2017).

Las organizaciones mundiales de la salud (OMS) describe que el agua se encuentra

contaminada cuando presenta una alteración en la composición del agua cambiando sus

propiedades naturales llegando a provocar grandes riesgo a la salud por causa de la acumulación

de contaminantes en el cuerpo provocando envenenamiento (OMS, 2018).

Las aguas afectadas por contaminantes como son los metales pesados dan origen a

intoxicaciones y envenenamiento lento ocasionando de modo significativo la salud de un

individuo o ser vivo (animal y también cultivos, etc.) que lo consuma (Molina, 2015).

En la actualidad hay numerosas clases de contaminantes de origen antrópico entre los más

comunes encontramos el plomo (Pb), cobre (Cu), zinc (Zn), manganeso (Mn) estos son

componentes tóxicos que se acumulan en el organismo de los seres vivos por medio de

inhalación, al alimentarse y al consumir agua. El origen del plomo es muy antiguo y en la

actualidad todavía se sigue empleando en la elaboración de herramientas, hubo gran conmoción

4

por el organismo de la salud al descubrir plomo en cañerías alterando así sus propiedades

correspondientes a su estado natural (Londoño, Londoño, & Muñoz, 2016).

Las formas de contaminación que se dan en este cuerpo hídrico son por la explotación

minería a cielo abierto o subterránea por el mal cierre de minerías que al ingresa en contacto

con factores climático como la lluvia se origina drenaje denominado acido roca, en el

tratamiento para la obtención del oro y la plata y se debe de lavar con una solución cianurada

alcalinas la cual se necesita 50g de cianuro en 1000lt de agua luego este pasa agregarles cal

que tiene la función de mantener la alcalinidad y el carbón activo se utiliza para precipitar el

oro y la plata y este líquido es vertido en los cauces naturales sin ningún tratamiento previo

alterando la calidad del agua (Mora, Jumbo, Gonzales, & Bermeo, 2016).

El inconveniente más significativo del Río Puyango ubicado en Zaruma Provincia del Oro

son los metales pesados (Pb, Cu, Fe, Ni, Hg), pH, turbidez, color y distintos microorganismos

que tienen en, mayoría cargas negativas en su área formando de esta forma un obstáculo entre

si impidiendo que se junten. De esta manera se promueve la utilización de un bioadsorbente

natural para tratar el agua, dando paso a las otras etapas que determinaran el triunfo del

bioadsorbente (Mora, Jumbo, Gonzales, & Bermeo, 2016).

La bioadsorción es un mecanismo utilizado para eliminar contaminantes, orgánico e

inorgánico que contenga el agua empleándose mediante materiales vivos como son las bacterias

o inertes. La bioadsorción cumple el papel de enlazar sustancias químicas que contengan cargas

eléctricas opuestas atrayéndola mediante una disolución y cumpliendo el papel de ligarlas a los

restos lignocelulósicos (Custillas, 2017).

5

1.2.Formulación y sistematización del problema.

¿Es posible la captación de iones Pb y Cu en las aguas del Río Puyango utilizando el polvo

de la cáscara de naranja y plátano manzano?

1.3.Sistematización del problema

¿En qué medidas el bioadsorbente del polvo de la cáscara de naranja y plátano manzano

puede captar los iones de Pb y Cu presentes en las aguas del Río Puyango?

¿Será posible que en el tiempo de 12 horas se pueda captar la mayor cantidad de iones de

metales pesados?

¿Cuál será el tamaño del bioadsorbente para obtener una mayor adsorción de iones de

metales de Pb y Cu?

1.4.Justificación de la investigación

1.4.1. Justificación teórica.

El presente proyecto depende de procesos tantos físicos, químicos y biológicos que tiene por

objetivo la eliminación de contaminantes con metales pesado en agua.

Oficialmente el país no posee un bioadsorbente natural a partir de “Citrus Sinensis y Musa

Sapientum”. De esta forma se promueve llevar a cabo el proyecto investigativo que trata de

obtener un bioadsorbente a partir de la naranja (Citrus Sinensis) y plátano manzano (Musa

Sapientum) para tratamientos de aguas contaminadas con metales pesados (Pb y Cu) en el Rio

Puyango, y de esta manera dar a conocer un bioadsorbente para metales pesados natural (Mora,

Jumbo, Gonzales, & Bermeo, 2016).

6

El trabajo de titulación tiene como propósito determinar la eficiencia del bioadsorbente

natural a de“Citrus Sinensis y Musa Sapientum”mediante el estudio de sus características físicas

y químicas que reaccionan el tratamiento de agua debido a la presencia de presencia de

hidroxilo y carboxilo de pectina a la que se le atribuye el poder de absorción como resultado

positivo para el tratamiento de agua contaminada con metales (Pastor, 2015).

1.4.2. Justificación metodológica.

La bioadsorción en un método que se emplea para la remoción de metales pesados como el

plomo y cromo presente en el agua a través de un mecanismo de captación de los iones

metálicos por medio de una biomasa viva o muerta (Garcés, Villabona, & Tejada , 2015).

Estos metales pesados traen consigo grandes enfermedades por su acumulación entre las más

conocidas envenenamiento tanto en seres humanos como animales y la perdida de la

biodiversidad. Se la logrado la eliminación de metales pesados a partir de limón y toronja en lo

cual se ha llegado a eliminar un 70% de los metales presente en el agua (Bermejo, 2016).

La intención de realizar la presente investigación es puntualizar la eficiencia de (Citrus

Sinensis y Musa Sapientum) como bioadsorbente para el tratamiento de agua realizando el

respectivo control de la dosificación adecuada para definir la eficacia como bioadsorción

natural (Custillas, 2017).

1.4.3. Justificación práctica

La presente investigación se ejecuta con la finalidad de reducir la contaminación de aguas

con metales pesados siendo uno de los mayores contaminantes como son el plomo y el cobre.

Con la finalidad de determinar la eficacia del bioadsorbente natural a partir de (Citrus Sinensis

7

y Musa Sapientum) teniendo en conocimiento que este producto se encuentra en la costa del

país.

Se deberá ejecutar pruebas de test de jarra para así lograr una correcta dosificación del

bioadsorbente y posteriormente la realización de las demás pruebas físico química como tamaño

de partícula , pH , color , turbidez, respaldándola con las normativas existente que puedan

certificar su eficacia logrando de esta manera ayudar a la implementación de nuevas tecnologías

que ayuden al medio ambiente y al progreso de la ingeniería ,empleando un producto natural

como es el (Citrus Sinensis y Musa Sapientum) como una técnica nueva de tratamiento (Pastor,

2015).

1.5.Objetivo de la investigación

1.5.1. Objetivo general

Determinar la capacidad de adsorción del polvo de la cáscara naranja y plátano

manzano para tratamientos de aguas contaminadas por metales pesados (Pb y Cu)

presente en el Río.

1.5.2. Objetivo especifico

Caracterizar físico-químico del agua proveniente del Río Puyango.

Caracterizar el polvo obtenido de la cáscara de naranja y plátano manzano.

Determinar la cantidad máxima de plomo y cobre absorbidos por el polvo de cáscara de

naranja y plátano manzano.

Caracterizar el agua posterior a la utilización del polvo.

8

1.6.Delimitación de la investigación.

1.6.1. Delimitación espacial

El presente proyecto se llevará a cabo en la Universidad de Guayaquil, en el Laboratorio de

Aguas de la Facultad de Ingeniería Química donde se realizó la experimentación para

determinar la eficiencia del bioadsorbente a partir del polvo de la cáscara de Naranja(Citrus

Sinensis ) y Plátano manzano (Musa Sapientum) para el tratamiento de agua contaminada por

metales pesado Pb y Cu en el Río Puyango.

Figura 1: Ubicación de la Facultad de Ingeniería Química

GD: -2.1819. - 79.8987

Fuente: (Google Maps, 2019).

9

1.6.2. Delimitación temporal

Después de la fecha de haber aprobado el anteproyecto, se calculará un periodo de cuatro

meses más o menos, para mostrar la obtención y el resultado de la eficacia de bioadsorbente a

partir de “Citrus Sinensis y Musa Sapientum” para la aplicación de tratamiento de aguas

contaminadas con metales pesados en el Río Puyango.

1.6.3. Delimitación del contenido

El presente proyecto de titulación está basado en el estudio para la obtención de

bioadsorbente a base de las cascaras “Citrus Sinensis y Musa Sapientum” la eficacia de este

para aplicación de tratamiento de aguas, que es una recolección de lo aprendido en materias

como, en tratamiento de residuos sólidos e ingeniería de aguas y medio ambiente. En conjuntos

con libros e investigaciones realizadas que ayudan a un mayor entendimiento del tema

estipulado.

Área: Química

Campo: Ingeniería Química

Aspecto: Determinación de la eficacia de la cáscara de “Citrus Sinensis y Musa Sapientum”

como bioadsorbente para el tratamiento de aguas contaminadas con metales pesados.

10

1.7.Hipótesis general o premisa.

Si el polvo de las cáscaras naranja y plátano manzano tendrán la capacidad de absorber

metales pesados (Pb y Cu) en aguas contaminadas Río Puyango.

1.8.Variables del proyecto.

1.8.1. Variable dependiente

Estudio de la bioadsorción de metales pesados (Pb y Cu) en las aguas del Río Puyango.

1.8.2. Variable independiente

Utilizando cáscara de naranja y plátano manzano

11

1.9.Operacionalización de las variables.

Tabla 1: Operacionalización de las variables

Operacionalización de las variables

Variables Correspondencia Temas Subtemas Indicadores Unidades

Dependiente

1.9.1. Estudio de la

bioadsorción

de metales

pesados (Pb

y Cu) en las

aguas del

Río Puyango

1.9.1.1.Metales

pesados

1.9.1.1.1. Fuentes de

contaminación

de metales

pesados en los

alimentos

1.9.1.1.2. Fuentes de

emisión y

generación de

metales

pesados

1.9.1.1.3. Efectos de los

metales

pesados a la

salud y al

ambiente

1.9.1.1.4. Plomo

1.9.1.1.5. Fuentes

naturales de

Plomo

1.9.1.1.6. Efectos del

plomo sobre la

salud humana

1.9.1.1.7. Efectos del

plomo en el

medio

ambiente

1.9.1.1.8. Cobre

pH

Turbidez

Dimensionales

NTU

12

1.9.1.1.9. Riesgos de

cobre en la

salud humana

y animal

1.9.1.1.10. Los metales

pesados en las

aguas

residuales

1.9.1.1.11. Métodos

convencionale

s para el

tratamiento de

aguas

residuales

1.9.1.1.12. Métodos

alternativos

para el

tratamiento de

aguas

residuales

1.9.1.2.Minería

1.9.1.2.1. Antecedentes del

Río Puyango.

1.9.1.2.2. Afectaciones por

la actividad minera

13

1.9.1.3.Bioadsorción

1.9.1.3.1. Bioadsorción para

la eliminación de

metales pesados

1.9.1.3.2. Parámetros que

influyen en la

capacidad de

bioadsorción

Independiente

1.9.2. Utilizando

cáscara de

naranja y

plátano

manzano

1.9.2.1. Naranja

1.9.2.1.1. Definición

de cascara

de naranja

característi

cas

generales

1.9.2.1.2.

Composici

ón física de

la naranja.

1.9.2.1.3. Composici

ón química

de la

naranja.

1.9.2.1.4. Cáscara de

naranja

14

como

adsorbente

1.9.2.1.5. Capacidad

de

intercambi

o catiónico

de la

cáscara de

naranja

1.9.2.2. Cultivo de

la naranja

1.9.2.2.1. Características

principales para el cultivo

1.9.2.2.2.Cosecha y

acondicionamiento

Velocidad de

agitación

Concentración

Tiempo

Tamaño de

partícula

rpm

ppm

horas

mm

1.9.2.3. Producción

de la naranja en el

Ecuador

1.9.2.3.1. Descripción de la

situación de la naranja en

Ecuador

1.9.2.3.2. Ubicación de

producción de la naranja

1.9.2.4.Plátano

manzano

1.9.2.4.1. Definición de

cáscara de plátano manzano

características generales

1.9.2.4.2. Propiedades

funcionales de la cascara de

plátano

1.9.2.4.3. Polímeros naturales

1.9.2.4.4. cáscara de plátano

manzano como bioadsorbente

1.9.2.5. Cultivo del

plátano manzano

1.9.2.5.1.Caracteristicas

principales para el cultivo

1.9.1.5.2. Principales plagas y

enfermedades

1.9.1.5.3. Cosecha y

acondicionamiento

15

1.9.2.6. Producción

del plátano manzano

en el Ecuador

1.9.2.6.1.Descripción de la

situación del plátano

manzano en Ecuador

1.9.2.6.2. Ubicación de

producción del plátano

manzano

16

CAPÍTULO II

2. Marco referencial

2.1.Marco teórico

2.1.1. Antecedentes del Río Puyango

El Río Puyango, ubicado entre las Provincias de EL Oro y Loja, sigue permanentemente

contaminado, debido a la presencia de residuos de metales pesados de la producción minera del

tramo alto de la Provincia de El Oro, cuyas aguas están inválidas para el uso humano, la

ganadería y la agricultura. Su cuenca abarca 4.700 kilómetros cuadrados y es donde se ejecutara

el plan binacional Puyango- Tumbes, que habilitara 40.000 hectáreas. Algunas especies de

peces han desvanecido y otras han migrado a otros lugares con menos contaminación. Es

irremediable que a través de un reglamento el Gobierno prohíba que los mineros arrojen al

afluente los desperdicios, sino que preliminarmente se purifiquen con procesos químicos para

que se desemboque a la cuenca del río agua purificada y limpia libre de contaminates.es

lamentable que hasta la actualidad el Ministerio del Ambiente no haga absolutamente nada por

descontaminar este gran río (Ortega, 2017).

2.1.2. Afectaciones por la actividad minera

Los principales problemas de acidificación en la Provincia de El Oro, se dan en los ríos y en

las aguas subterráneas, debido a los drenajes de cunetas, corredores subterráneos, relaves,

escorias, disolvente oxidativa y lixiviación de sulfuros metálicos, en especial pirita. Los ríos

que presenta, disolvente oxidativa y lixiviación de sulfuros metálicos, en especial pirita. Los

ríos que presenta con mayor generación de profanación son el rio Pindo, y Puyango. La

17

disertación realizada por el Ministerio del Ambiente del Ecuador (MAE), determinó que en

verano la probabilidad de retribución de metales pesados en solidos suspendidos al organismo

humano y peces, es crecidamente mayor que en invierno. Una visible muestra se da en Puyango,

las concentraciones de Pb en verano van entre 3972 y 5080ug/g y en el tiempo lluviosa el pb

disminuye a 269 y 345ug/g (Quimí , Barcos, & Naranjo, 2017).

En los ríos de la Provincia de El Oro, las descargas de los contaminantes resultantes de la

acción minera afectan negativamente a toda forma de vida, provocando severos impactos

ambientales y estragos en la salud humana. Los Cantones Portovelo y Zaruma son los

principales sectores perjudicados debido a la ingesta de agua y alimentos contaminados.

Actualmente, son muy escasos los estudios en relación a las consecuencias qué provoca la

actividad minera en la salud humana (Quimí , Barcos, & Naranjo, 2017).

2.1.3. Minería

La minería en los últimos años tiene una crecida a grande escala en América Latina, es un

recurso elemental para el crecimiento económico a pesar de ello la explotación minera están

provocando grandes efectos ambientales que se ven también influenciadas personas que viven

cercas de las zonas, lo que atribuye al daño de áreas verdes protegidas que viven cercas de las

zonas, lo que atribuye a una pérdida de áreas verdes protegidas deforestación, la degradación

de los suelos, el exterminio de especies animales y vegetales, tenemos que concientizar para

una mejora sostenible y sustentable para esta actividad (Castro F. , 2017).

En las actividades de expoliación se generan cuatro fases: desprendimiento, molienda,

trituración, mezcla y homogenización, lavado y las concentraciones q a que se somete el pétreo

extraído para su consecuente modificación y uso (Moya, 2018).

18

Para las descargas de efluentes a un cuerpo de agua o receptor: Agua dulce y agua de

alcantarillado en Ecuador tenemos la Normativa del Anexo N°097-A, el valor límite máximo

permisible para el Cu 1,0mg/lt y Pb 0,2mg/lt en agua dulce, para un cuerpo de agua

alcantarillado de Cu 1,0mg/lt y para el Pb 0,5 (Tapia, 2015).

2.2.Marco conceptual

2.2.1. Metales pesados

Esta terminación abarca a cualquiera de los elementos químico metálico que posean una

correspondiente densidad alta, y tener propiedades tóxicas o venenosas en bajas

concentraciones. A continuación se dará a conocer diferentes metales pesados en los que se

encuentran los siguientes: mercurio (Hg), cadmio (Cd), arsénico (As), cromo (Cr), talio (Tl), y

plomo Pb, cobre (Cu). Estos metales pesados son constituyentes de la corteza terrestre. No

pueden ser descompuestos o destruidos ,la existencia de los metales pesado encontrados en la

corteza terrestre , existen por las diferentes actividades del ser humano como son la minería,

agricultura, ganadería actividades industriales y trafico automovilístico, que se consideran,

fuentes de metales pesados (Pastor, 2015).

19

2.2.2. Fuentes de contaminación de metales pesados en los alimentos

Tabla 2: Fuentes de contaminación de metales pesados en los alimentos

Origen contaminación Metal pesado involucrado

Natural ,proveniente del suelo Cadmio, bromo, flúor, cobre

Uso de insecticidas, desinfectantes y

medicamentos.

Arsénico, cobre, plomo, mercurio

Del suelo arenoso y envase de vidrio Silicio

Por el equipo de procesamiento Cobre, hierro, níquel, estaño, plomo, cadmio

Debido al almacenamiento Hierro, níquel, estaño, plomo, cadmio,

estroncio

Por oxidaciòn en el envase Hierro y cobre

Debido al procesamiento Cobre, cadmio, arsénico

Suplementos alimenticios en dietas de

animales

Cobre, cadmio, hierro, zinc, arsénico.

Fuente: (Londoño, Londoño, & Muñoz, 2016).

2.2.3. Fuentes de emisión y generación de metales pesados

Los metales son pertenecientes a la corteza terrestre. Estos contaminantes de gran proporción

los cuales se manifiestan al medio de las actividades humanas provocando daño al ambiente.

La minería es una de las principales causas de contaminación de metales pesados a causa de la

extracción de grandes cantidades de material, por medio de la refinación de metales precioso o

también por el descargo de efluentes industriales al medio ambiente y emisiones vehiculares.

El inapropiado distribución de los residuos metálicos ha ocasionado de esta forma contaminar

el suelo, agua superficial y subterránea y los ambientes acuáticos (Pastor, 2015).

20

2.2.4. Efectos de los metales pesados a la salud y al ambiente

La profanación por metales causa efectos a la salud humana y al entorno natural dependiendo

del tipo de contaminante a que se encuentre expuesto, se detalla a continuación:

2.2.5. El Plomo

El plomo es aquel metal pesado que debido a su resistencia a la corrosión se ha utilizado a

través de muchos años, posee buena ductibilidad, maleabilidad y una gran facilidad para crear

aleaciones. El plomo es un contaminante que se lo absorbe por medio de la inhalación ingestión

y por la piel.

Las vías de manifestación son:

Aspiración de partículas de plomo provocadas por medio de la combustión de ciertos

materiales.

La ingesta de polvo, agua o alimentos contaminados. Pueden distribuirse en distintos

órganos, tejidos huesos y dientes, provocando de esta forma un acumulamiento con el

avance de los años.

La intoxicación por plomo puede variar dependiendo su grado de exposición y la edad que tenga

la persona (Reyes, Vergara, Torres, Díaz, & González, 2016).

2.2.6. Fuentes naturales del plomo

El plomo se encuentra en la corteza terrestre y en grandes cantidades de minerales por medio

de los cuales son extraídos y transformados para sus diferentes usos. Una de las fundamentales

causas de contaminación ambiental sobresale el aprovechamiento de la minera la metalurgia,

en el empleo de fabricación y reciclaje y, en algunos países, todavía se utiliza pintura y gasolina

21

que contiene plomo. Las tres cuartas partes del uso del plomo mundialmente son para la

fabricación de baterías y también para ácidos para vehículos de motor (Bermejo, 2016).

2.2.7. Efectos del plomo sobre la salud humana

El plomo se encuentra entre uno de los cuatro metales con mayor efecto dañino en la salud

humana. Se incorpora en el cuerpo humano por alimentos (65 %), a través del agua (20 %) y

en el aire (15 %). Los alimentos que contienen cantidades representativas de plomo son las

siguientes hortalizas, cereales, frutas, vegetales, carnes, granos, mariscos, refrescos y vino

(Reyes, Vergara, Torres, Díaz, & González, 2016).

A continuación se dará a conocer los efectos no deseados en la salud humana producida por

este metal:

Cambio en su presión sanguínea.

Deterioro renal.

Causa aborto.

Perturbación en el sistema nervioso.

Daño al cerebro.

Infertilidad del hombre a través del daño en el esperma.

Disminuye la capacidad de aprendizaje en los niños.

Cambio en el comportamiento de los niños, por ejemplo se vuelve agresivo,

comportamiento impulsivo e hipersensibilidad (Reyes, Vergara, Torres, Díaz, &

González, 2016).

22

2.2.8. Efectos del plomo en el medio ambiente

El plomo se estima un contaminante toxicológico, su utilización causa efectos contaminantes

al ambiente y a los seres vivos .El fundamental medio de disponibilidad son el sedimento, el

polvo, donde hay mayor concentración provocando su ingesta por el organismo. En la tierra es

donde se acumula la mayor concentración de la contaminación ambiental con un 90% y el 9%

en suelos acuáticos, manteniéndose así por mucho tiempo el plomo en el suelo logrando

alcanzar grandes afectaciones al medio biótico y abiótico y al ser humano (Ronda, 2016) .

2.2.9. El Cobre

Según el Servicio Mineral de los Estados Unidos, reservas de cobre explotable en el planeta,

e inclusive ahora identificadas, se calculan en 630 millones de toneladas, una cifra que cada año

aumenta (sin dificultad, se calcula que hay por lo menos 5 veces crecidamente “recursos”).Se

presenta principalmente en forma de sulfatos, carbonatos y sulfuros de Fe y Cu. Un 90% del

cobre en un medio marino se encuentra formado complejos con la división húmeda en

disolución. El 83% de las emisiones de este mineral se depositan a la atmosfera posteriormente

en zonas continentales y el restante en los océanos (Aguilar & Flores, 2018).

2.3.0. Riesgos de cobre en la salud humana y animal

El peligro por adsorción del sulfato de metal puede producir necrosis hepática y

fallecimiento. La exposición crónica de alimentos conservados en recipientes de metal genera

dislocación hepática en niños. Algunos efectos de envenenamiento forma: hemolisis mortal en

vacas lecheras a dosis de 38mgkg/, PV.El ganado ovino es la especie crecidamente blanda a la

intoxicación, tolera apenas 25mgkg/, PV.Tanto en los casos agudos como en crónicos la muerte

23

se acerca al 100%.En bovinos consumos de 220 a 880mgkg/de peso corporal pueden producir

el fallecimiento (Aguilar & Flores, 2018).

2.3.1. Los metales pesados en las aguas residuales

El aumento de concentración en las aguas residuales de estos compuestos se debe

principalmente a profanación industrial o minero. Los lixiviados de vertederos o vertidos de

aguas residuales son sustancias de fuente de contagio (Facsa, 2017) .

Estás fuentes también son emanadas por aguas domesticas comerciales e industriales:

Productos químicos

Actividad minera

Combustión de petróleo

Aguas residuales

Residuos urbanos e industriales (Verdugo, 2017).

2.3.2. Métodos convencionales para el tratamiento de aguas residuales

Los tratamientos de aguas residuales se fundamenta en descartar los metales pesados, y

composición orgánica aplicando procesos con tecnología para obtener un efluente con

parámetros por debajo de los límites máximos permisibles entre estos tenemos; oxido-

reducción, precipitación química, intercambio iónico, tratamiento electroquímico, tecnologías

de membranas, osmosis inversa y micro/ultra/nano filtración (Marshall & Espinoza, 2016).

24

2.3.2.1.Óxido –reducción

Añadido de un compuesto que actúa como generador oxidante o reductor. Estas reacciones

son dependientes del pH, de modo que el intervalo de trabajo depende de la substancia utilizada

(Marshall & Espinoza, 2016) .

2.3.2.2.Precipitación química

Este tratamiento consiste en que los metales pesados se sedimentan produciendo una

variabilidad en el pH, esto se produce al adicionar un reactivo químico, como resultado se

obtiene un producto, el lodo con disposición de metales se puede separar por filtración. Esta

técnica utilizan por lo general en los procesos de las industrias por lo que es un método sencillo

de fácil procedimiento y barato, pero para su conservación es muy costoso por cantidades

grandes de lodos que producen (Verdugo, 2017).

La desventaja si no hay mucha presencia de metales pesados se necesita un excedente de

reactivo químico para así llegar a la sedimentación (Marshall & Espinoza, 2016) .

Figura 2: Procedimiento de precipitación Química

Fuente : (Marshall & Espinoza, 2016) .

2.3.2.3. Intercambio iónico

Es una transformacion en que los iones estan presentes en una materia de intercambio y son

sustituidos por iones de distintos grupos que se encuentran en solucion, y así elimeninando

25

metales en elevada cocncentracion en aguas de difenrentes industrias,obteniendo la restauracion

de los metales con menor magnitud de lodos btenidos (Verdugo, 2017).

2.3.2.4.Tratamiento electroquímico

Este trtamiento consiste en reacciones oxidacion-redución atraiadas por la utlizacion de

potnecia electrica externa.las desventaha que las concentraciones metalcias son menos a 10ppm

puesto quehay una baja eficiencia en la maniobra (Marshall & Espinoza, 2016) .

2.3.2.5.Tecnologías de membranas, ósmosis inversa y micro/ultra/nano filtración

Forman barreras físicas semipermeables que se desintegran ambos fases, imposibilitando su

íntimo contacto. Consisten en la elevada densidad de orificio de estas membranas que implica

bajas resistencias hidrodinámicas, y por lo que proporcionan altos flujo y costos elevados de

operación (Marshall & Espinoza, 2016) .

2.3.3. Métodos alternativos para el tratamiento de aguas residuales

Teniendo conocimiento que los métodos convencionales para el tratamiento de aguas

residuales tienen algunas desventajas, se da lugar a los métodos alternativos que son de fácil

implementación y costos bajos para tratar los efluentes contaminados entre estos tenemos:

2.3.3.1.Microalgas

Las microalgas sin microorganismos eucariotas fotosintéticas que producen fotoquelatinas

están encargadas de captar los metales, microalgas poseen un mecanismo para realizar procesos

de biosorción, intercambio iónico en los que los iones como Na, Ca, y Mg llegan a ser

desplazados por metales pesados (Verdugo, 2017).

2.3.3.2.Biopolímeros

Son especies químicas de gran peso atómico, gran tamaño, que forman parte de las paredes

celulares de células y vegetales así como de exoesqueletos y endoesqueletos, pueden ser de

26

fuente animal y vegetal. Para obtener biopolímeros estos se someten a procesos químicos y

físicos mejorando así la captación de metales pesados los entre estos tenemos: bentonita-

quitosano, lignina-quitosano alcalina, quitosano reticulado, entre otras (Verdugo, 2017).

2.3.3.3.Hidrogeles

Son utilizados para la remediación de aguas, por poseer ventajas de selectividad, capacidad

de reutilizar, y se pueden formar una red tridimensional. Presentan una estable dócil y elástica

la cual está determinada por el monómero hidrófilo de partida y la baja espesor de

entrecruzamiento del elastómero (Verdugo, 2017).

2.3.4. Bioadsorción

A la bioadsorción se lo denomina como un proceso físico que es producido por una

interacción débil de largo alcance (Fuerzas de van der Waals), permitiendo que tanto las

partículas, moléculas o iones puedan quedar atrapadas o mantenida encima de la superficie de

un material. Este proceso de bioadsorción comprende una fase sólida y una liquida, la sustancia

que es adsorbida se la denomina adsórbalo y el material que es utilizado para la adsorción es el

adsorbente. Este proceso dependerá de las fuerzas que interaccionan a través del adsorbato y el

adsorbente, se determinara el respectivo modelo de proceso de adsorción (Valladares, Valerio,

Burelo, & Melgoza, 2016).

Las primeras pruebas de empleo de la bioadsorción fueron hace 65 años, pero por tema

ambiental y económico desde hace dos décadas surgieron mayores investigaciones en las

utilización de algas, bacterias, hongos, etc, hace poco se reportaron investigaciones donde

fomentaban la utilización de desechos de cítricos por tener propiedades adsorbentes (Marshall

& Espinoza, 2016).

27

2.3.4.1. Mecanismo de bioadsorción

Este mecanismo de acuerdo a (Ahalya, Ramachandra, & Kanamadi, 2003) es muy diverso y

tiene gran dependencia del tipo de metal como también del tipo de sorbente los mecanismos de

bioadsorción más importantes:

Absorción física:

Es una conexión existente entre el bioadsorbente y el metal y se da por las fuerzas de

atracción, la adsorción se produce por las fuerzas de Van der Waals o denominada

fisisorción.

Complejación: la conexión o unión del bioadsorbente y el metal se da mediante la

compleja configuración de la superficie del material, poseyendo ligandos unidentados o

polidentados, si logran unir uno o más electrones con el metal.

Quimisorción: se denomina al enlace químico a través del intercambio de electrones al

unirse el bioadsorbente el metal.

Precipitación: se produce porque varios microrganismo generan una sustancia que lo

utilizan como medio de defensas esta sustancia logra la precipitación los elementos

acumulados en el medio donde se encuentre.

2.3.5. Bioadsorción para la eliminación de metales pesados

Es un procedimiento alterno a los tratamientos convencionales de separación de aguas

residuales que contienen metales es la adsorción, que hace indicación a un tipo específico de

adsorción, al estado sólido se conoce con el nombre de bioadsorbente. Los bioadsorbente

forman materias de fuente orgánica que presentan características tanto de adsorbentes como de

28

intercambiadores de iones, y poseen propiedades que les confieren altas posibilidades de

detención de metales, siendo capaces de bajar su concentración en la solución .Es un proceso

que puede utilizarse para tratamientos de grandes volúmenes de aguas contaminadas con

concentraciones bajas de metales (Rios, 2014).

2.3.6. Parámetros que influyen en el proceso de bioadsorción

Los parámetros que se ven influenciados en los procesos de bioadsorción impidiendo que se

dé una buena adsorción son parámetros físicos-químicos, calidad del medio, particularidad del

bioadsorbente (Verdugo, 2017).

2.3.6.1.Efecto del tiempo de contacto

La consecuencia del tiempo que se determina para su agitación o contacto entre las fases

solido-liquido en un proceso de adsorción, es un elemento importante, porque determina el

reparto de equilibrio del adsorbato y adsorbente, creando el tiempo de equilibrio y de esta forma

se podrá describir su cinética (Mendoza, 2018).

2.3.6.2.Efecto del tamaño de partícula

El tamaño de partícula se ve influenciado con la captación de los metales y con el tiempo de

reacción. La disposición de un mayor número de centros activos presentes para la reacción y la

gran simplicidad con que el adsorbato puede acceder a ellos, con una reducción de la

delimitación a la expansión en la parte interna de los poros, son las causas del aumento de la

capacidad de retención con el decremento de la magnitud de la partícula (Aguirre, 2017).

29

2.3.6.3.Efecto de la concentración del adsorbato

Las cifras experimentales sobre el resultado de la concentración del adsorbato nos aceptan

el estudio de una isoterma; es aquella ecuación que se encarga de manifestar el vínculo que

existe en el equilibrio, que se encuentra una temperatura constante que está en medio de la

concentración del adsorbato en una estado líquida y la adsorbida por medio de la superficie del

adsorbente (Mendoza, 2018).

2.3.6.4.Influencia del pH en la adsorción

El pH en estado acuoso es un elemento de importancia tanto para adoración de cationes como

de aniones, siendo el resultado diferente en los dos casos, entretanto la adsorción de cationes se

encuentra favorecida por los valores de pH mayor a 4,5, mientras que la adsorción de aniones

posee un valor bajo de pH, que se encuentra entre los 1,5 y 4 (Mendoza, 2018).

2.3.6.5.Efecto de la temperatura

En absoluto, los diferentes parámetros termodinámicos manifiestan variaciones en su energía

y su reparto en los distintos procesos de adsorción, que poseen parte en el momento en que

pasas de un estado inicial a un estado final que se encuentra en equilibrio (Mendoza, 2018) .

2.3.6.6.Efecto de la dosis de adsorbente en la adsorción

El valor del adsorbente en un elemento que se encargara de disminuir hasta un determinado

punto la concentración de metal que se deberá adsorber, en pocas palabras a un mayor valor de

adsorbente se podrá obtener una mayor adsorción, pero a lo que se quiere llegar es a una relación

de equilibrio, que será por medio de la cantidad de adsorbente y la concentración de metal, para

así obtener un excelente resultado de adsorción (Mendoza, 2018).

30

2.3.7. Naranja

Nombre Científico: Citrus Sinensis L.

Familia: Rutaceae

Descripción:

Este fruto de corteza gruesa el producto del naranjo, arbusto pertenece al citrus de la familia

de las rutáceas, es el género crecidamente fundamental de la especie citrus, siendo el fruto más

cultivado a nivel del mundo. En si se conocen dos calidades de naranja: dulces (Citrus Sinensis

L) y amargas (Citrus aurantium), la naranja dulce es la que más se consume en bebidas, y la

naranja amarga para realizar mermeladas, confituras, licores y aceites esenciales ( Mondragón ,

2018).

Figura 3: Parte de la naranja

Fuente: (Floricultura 34, 2013).

31

2.3.7.1.Composición física de la naranja

2.3.7.1.1. Flavedo (Capa)

Indica que es el fragmento externo que está cercano a la corteza y en él abundan vesículas

que contienen la máxima cantidad de los pigmentos y los aceites esenciales del fruto estos

últimos se encuentran en numerosos sacos o glándulas, cuya línea varía de 0,4 a 0,6 milímetros

(Mendoza, 2018).

2.3.7.1.2. Albedo (Blanco)

Nos manifiesta que el albedo o mesocarpio del fruto es la porción blanca esponjosa que se

encuentra entre el endocarpo (masa) y el exocarpo (flavedo) y cuyo propósito es de apropiada

para la alianza entre las partes mencionadas, la composición del albedo contienen celulosa,

hemicelulosa, lignina, compuesto pécticas, y compuestos fenólicos (Apelo, 2017).

2.3.7.2.Composición química de la cáscara de la naranja

2.3.7.2.1. Celulosa

Elastómero de cadenas largas fuera de ramificaciones de β- D-Glucosa y la diferenciación de

la fécula por estar conformada por grupos hidroximetil -CH OH alternando por en lo alto y por

debajo del plano del átomo. La inexactitud de cadenas laterales permite a las moléculas

de celulosa juntarse unas a otras para formar estructuras rígidas (Apelo, 2017).

2.3.7.2.2. Hemicelulosa

Polisacáridos que conforman las paredes celulares de la flora y se pueden elaborar con

soluciones alcalinas diluidas. La hemicelulosa conforma alrededor de una tercera parte de los

carbohidratos en las zonas maderables de las plantas. La distribución química de la

32

hemicelulosa está conformada por cadenas largas con una gran diversidad de pentosas, hexosas,

y ácidos úronicos (Ramirez, 2016).

2.3.7.2.3. Pectina

Son una mezcla de elastómeros ácidos y neutros estrechamente ramificados. Forman el 30%

del peso seco en el muro celuloso primaria de células de las plantas. Establecen la porosidad

del muro, y por proporción el valor de recurso de los sustratos de las enzimas comprometidas

en las modificaciones de la misma. Las pectinas asimismo generan superficies cargadas que

mantienen el pH y el cálculo iónico (Aguirre, 2017) .

2.3.7.2.4. Composición química de la cáscara de naranja

Tabla 3: Composición química de la cáscara de naranja

Componente Contenido Conceptual

Azucares solubles 16.9%

Celulosa 9.21%

Hemicelulosa 10.5%

Pectina 42.5%

Fuente: (Apelo, 2017).

33

2.3.7.2.5. Cantidad de C, H, N

Tabla 4: Cantidad de C, H, N

Material vegetal Elemento%

C H N

Cáscara de naranja 44.43 6.41 0.89

Fuente: (Apelo, 2017).

2.3.8. Cáscara de naranja como bioadsorbente

La adsorción a través de biomasa residual por efecto es bastante prometedora, por este

motivo es de gran importancia destacar la cáscara de naranja como bioadsorbente con gran

potencial. Los residuos de naranja como es su cáscara, contienen celulosa, pectina,

hemicelulosa y cómo. También otros compuestos de menor peso molecular en los cual se

encuentran los limoneno. Contienen, por tanto, grupos funcionales activos como son el

carboxilo presente en las pectinas y los hidroxilos que se encuentran en la celulosa. También

fosfato y tiol son capacez de unirse a los iones metálicos que se encuentran en disolución

(Aguirre, 2017) .

2.3.9. Capacidad de intercambio catiónico de la cáscara de naranja

Esta capacidad de intercambio catiónico (CIC) es la suma total de los cationes que posee un

material adsorbente para ser cambiables. Se obtuvo como resultados en la determinación por

triplicado de este parámetro se indicó un promedio del mismo de 8,04 (meq/100g muestra). Este

valor fue comparado con los obtenidos para otros tipos de materiales utilizados como

adsorbente (Aguilar & Flores, 2018).

34

2.4.0. Cultivo de la naranja

El cultivo de naranja para su desarrollo abundante dependerá de las condiciones ambientales

en la fase fenológica que es en la floración o cuajado los cultivo que consten con todos los

nutrientes esenciales llegan a alta producción varios años la presentación de floración es en

agostos o septiembre del año ya también se produce una floración secundaria denominada

“mitaca” que cosecha en el mes de en el mes de junio a agosto, pero en menor proporción

(Marco, y otros, 2015).

2.4.1. Características principales para el cultivo de naranja

Las características principales es que su árbol es vigoroso con hojas acusadas y grandes su

fruto tiene un tamaño de 65 a 75 cm posee una forma levemente ovalada a redonda y si tienes

las condiciones climáticas adecuadas su parte exterior o recubrimiento tiene un color anaranjado

fuerte, sus gajos son separados con facilidad y su pulpa es muy jugosa de sabor delicioso

(Gualván, y otros, 2009).

2.4.1.1.Cosecha y acondicionamiento

La cosecha de naranjas se debe realizar con mucho cuidado evitando de esta forma golpes,

heridas y otros daños que afectan de esta manera la calidad y su acondicionamiento, es

recomendado la utilización de equipo apropiados para ejecutar las siguientes labores como es: el

saco de cosecha es recomendable que sea de lona con falso fondo, escalera de tijera (doble) y

tijera de podar. La fruta ya cosechada no debe ser expuesta al sol y coloca una capa seca para

prevenir la humedad del suelo. Para realizar el transporte al mercado se sugiere hacer uso de

gavetas plásticas que suministra suficiente aireación a la fruta (Chabbal, y otros, 2015).

35

2.4.2. Producción de la naranja en el Ecuador

La producción de naranja en ecuador según el ministerio de agricultura en el 2011 la

producción fe de 84mil toneladas métricas en localizaciones donde su clima es cálido en la

provincia de bolívar se llevó al mercado 40,706 toneladas cuando se termina la cosecha ecuador

deja de importar este cultivo las provincias donde hay mayor producción es Manabí y los ríos

(Montalvo, 2018).

2.4.2.1.Descripción de la situación de la naranja en el Ecuador

La producción de la naranja en el ecuador está representada como unos de los 25 cultivos

más representativos del país, esta planta al poseer un buen manejo de cosecha llega a producir

15 naranjas en el año. El ecuador se calcula que tiene una superficie de cembrio de naranja de

55.953 hectáreas, por lo tanto 10.639 hectáreas corresponden a la provincia de Bolívar y 2.650

hectáreas son perteneciente al cantón Caluma lo que figura un 4,73% de su producción a nivel

nacional. La producción de naranja más habitual es la naranja blanca (Montalvo, 2018).

2.4.2.2.Ubicación de la naranja en el Ecuador

La producción de la naranja en el ecuador está ubicada en la provincia de Bolívar y en el

cantón Caluma perteneciente a la provincia de Bolívar conteniendo diferentes variedades

cultivadas como son : Valencia ,Naranja lima , Valencia tadia ,Naranja agria , Valencia delta

y Naranja pomelo . La mayor producción es la de la naranja Valencia (Arreaga, 2017).

36

2.4.3. Plátano Manzano

Figura 4: Plátano manzano

Fuente: (Leroy, 2017).

Familia: Musáceas

Nombre Científico: Musa Sapientum

El plátano manzano es consumido en algunos países del mundo los mayores productores son

India, África occidental Cuba y Venezuela, su nivel de caloría es de 90 calorías por cada 100gr

del fruto, uno de los beneficios de este fruto es que es beneficioso para las personas propenso a

condiciones como la obesidad, diabetes y algunos tipos de cáncer. La carnosidad del fruto es

consumido por todos los seres humanos originando así considerables desechos, que se sitúan

comúnmente en tiraderos municipales provocando gran impacto ambiental (Cedeño, 2017).

2.4.3.1.Características de la platanera

El tallo del árbol mide aproximadamente de 2-5 m y la altitud puede adquirir hasta 8 m con

las hojas. Los frutos tienen forma de bayas no tienen semillas, cilindricos distribuidos en manos

de racimos de 30-70 plátanos que miden 8 A 13 cm de longitud y 3 cm de diámetro, su pulpa

37

es de color marfil y mantecosa y su piel de color amarilla (Torres, Román, González, Rodriguez,

& Fundora, 2011).

2.4.3.2.Propiedades funcionales de la cascara de plátano

El primordial subproducto del desarrollo productivo del banano es la cáscara por ende

representa alrededor del 30% del peso del fruto; la tenacidad y la capacidad de la corteza de

plátano dependen de su estructura química. La corteza del banano es rica en energía dietética,

proteínas, aminoácidos esenciales, ácidos grasos poliinsaturados y potasio; entre los esfuerzos

para utilizar la corteza se ha emanado proteínas, alcohol metílico, etanol, pectinas y enzimas

(Leroy, 2017).

2.4.4. Polímeros Naturales

Los polímeros naturales poseen características gelificante y una baja toxicidad, han llegado

casos de emplearse como alimentos o aditivos alimenticios incluso los fabrican en las

reacciones bioquímicas naturales de animales y plantas, como proteínas, carbohidratos y

polisacáridos (almidón, glucósidos). La mayoría de los polímeros contienen propiedades

adsorbentes, coagulantes o floculantes y son utilizados en la clarificación del agua que se

localiza contaminada o turbia. Dando un mejor rendimiento y resulta de gran importancia

considerarlos en su uso aplicarlo en plantas de tratamiento son los compuestos algínicos, los

derivados de la tuna o nopal y los almidones (Ticonia, 2018).

38

2.4.5. Polímeros naturales que tienen propiedades bioadsorbentes

Tabla 5: Polímeros naturales que tienen propiedades bioadsorbentes

Nombre común Se extrae de Parte de donde se obtiene

Alginato Algas pardas marinas Toda la planta

Pectina Cascara de naranja Toda la cáscara

Almidones Maíz, papa, yuca, trigo El grano o el tubérculo

Pectina de nopal Opunta Ficus Indica Las hojas

Semillas de Nirmali Strychnos Potatorum Las semillas

Algarrobo Quebracho , acacia o

algarrobo Schinopsis

lorentzi

Corteza del árbol

Carboximetilcelulosa Arboles Corteza del árbol

Goma de Guar Cyanopsis psoralioides Semillas

Fuente: (Ticonia, 2018).

2.4.6. Cáscara de plátano manzano como bioadsorbente

La habilidad que poseen los residuos lignocelulósicos para la adsorción de iones de metales

pesados es de gran importancia para desarrollar tecnologías que sean eficaces y de bajo costo

para tratar aguas. La cascara de plátano manzano contienen celulosa, pectina, hemilcelulosa y

como Tambien otros compuestos de menor peso molecular en los cual se encuentran los

39

limoneno. Contienen, por tanto, grupos funcionales activos como son los carboxilos, hidroxilos

aminos (Pastor, 2015).

2.4.7. Cultivo de plátano manzano

Este tipo de cultivo se da con mayor producción en climas templados después de su siembra

su primera producción de al cumplir 1 año y su tallo se lo utiliza como abono por su alto

contenido de agua su producto tiene gran acogida en el mercado local a su vez importa en menor

proporción a otros países (Cárdenas, 2010).

2.4.7.1.Características principales para el cultivo

La planta se la describe como una hierba de grande tamaño y se dice que no es una un árbol

sus hojas son bien alargadas y posee las siguientes características del cultivo son las siguientes:

Planta. Es de gran tamaño y está compuesta por varias hojas que se desarrollan en tallo.

Bulbo o rizoma (se describe como un tallo que contiene varias yemas). Es un tallo subterráneo

que ayuda a producir varios puntos en el incremento de la planta.

Raíces. Posee raíces que son superficiales, tiene un color blanquecino si se encuentra

enterrado, y de color amarillento y duro al momento de que se asoman a la superficie.

Tallo. El tallo es de gran tamaño y se encuentra enterrado. Al formarse una yema se convertirá

en inflorescencia (flor).

Hojas. Se producen en la parte elevada del rizoma. Las flores brotan de axilas de las hojas.

Flores. Sus flores son amarillentas y en compañía de seis estambres.

Fruto. Es una baya alargada, y tiene color amarillo verdoso (Leroy, 2017).

40

2.4.7.2.Principales plagas y enfermedades

Las plagas más conocidas son los parásitos como los nematodos o el gorgojo negro del

banano esto provocan perturbaciones en la alimentación de la planta causando una disminución

en su rendimiento y no permite que la planta se arraigue y cuando es atacada muy fuerte provoca

la caída del plátano (Alvarado & Manuel, 2007)

La enfermedad bacteriana se la conoce como enfermedad de Moko y es propaga a través del

suelo, al momento de utilizar las herramientas y los insectos provocando un marchitamiento de

la tres primeras hojas jóvenes y por ende la muerte de la planta. Ninguna de las variedades del

plátano ha logrado ser resistente a esta enfermedad si se ha logrado encontrar un producto

químico que lo elimine mediante la erradicación y puesta en cuarentena .También hay otras

enfermedades conocidas como los mosaicos, el cogollo de racimoso y la (Sigatoka negra)

provocando una reducción del rendimiento de hasta un 25% de la planta (Moina & Torres,

2015) .

2.4.7.3.Cosecha y acondicionamiento

Su primer periodo de cosecha se realiza de acuerdo al calibre del racimo y al conocimiento

del agricultor .Para su acondicionamiento se debe tomar en cuenta que el racimo se debe cortar

todavía verde se deberán preparar, embalar y colocar en cajas y las frutas que no cumplen para

las especificaciones de importación son descartadas y se utilizan para el consumo local y

también en la zona baja de ecuador se la utiliza para la alimentación del ganado y de cerdos

(Suraty, Nelly, Lissette, & Malagon , 2015).

41

2.4.8. Producción de plátano manzano en el Ecuador

La producción de este producto es muy poca en ecuador debido a que es una especie rara y

sus frutos son pequeños el país que más importa es Colombia por su sabor característico

ecuador solo importa el 10% de este producto, los campesinos aprovechan este producto para

realizar harina y posterior a esto colada por su algo porcentaje de nutriente siendo un sustituto

a la leche materna (Cárdenas, 2010).

2.4.8.1.Descripción de la situación de plátano manzano en Ecuador

Ecuador es uno de los principales exportadores de plátano y solo el 10 % es de plátano

manzano la mayoría de ser producción se queda a nivel local porque es cultivado en otros países

en mayor escala Asia y áfrica (Blasco & Gómez, 2014).

2.4.8.2.Ubicación de la producción del plátano manzano

La producción tradicional de este plátano está asentado en zona de Cucay provincia de

Guayas, Azuay, El Oro, Bolívar, Cotopaxi y Chimborazo encargadas de comercializar el

producto a nivel nacional e internacional pero en menor cantidad banano (Castro B. , 2015).

2.4.9. Floculador

Es un equipo también conocido como test de jarra se lo utiliza en tratamientos de agua para

el proceso de floculación en el cual se suministran sustancias designada con el nombre de

floculantes que son capaces de adherirse a los contaminantes presentes en el aguas ayudando a

la decantación para su filtrado este equipo consta de teclado numérico y táctil permiten acoplar

has 6 vasos con volumen de 1000ml, varillas agitadoras fácil de intercambiar de acero

inoxidable, velocidades y tiempos continuos (Equipos y Laboratorio de Colombia, 2018) .

42

2.4.10. Interacción del bioadsorbente y el metal

En este proceso de bioadsorción incluye un estado sólido (cáscara de naranja y plátano

manzano que tienen la pectina estructura actuando como sorbente) y el estado líquido (siendo

el solvente el agua) en la cual se encuentran sustancias metálicas disueltas para poder ser

adsorbidas. Al tener gran atracción entre el biopolímero y el metal, estos metales son captados

por el sólido y enlazados, en la que intervienen algunos mecanismos, por ejemplo: intercambio

iónico, sorción y complejación. La adsorción se da mediante el intercambio iónico del ion fijado

sobre el grupo carboxilo desprotonado y el metal (Br.Coronel, 2016).

Figura 5: Porción de la estructura química de la pectina

Fuente: (Br.Coronel, 2016).

+ M+

Figura 6: Mecanismo de bioadsorción biosorbente/metal

Fuente: (Br.Coronel, 2016).

43

2.3.Marco contextual

La presente investigación se efectuara desde el proceso de las cáscaras de plátano manzano

y naranja para la elaboración de un bioadsorbente en los respectivos Laboratorio de Operaciones

Unitarias y en Laboratorio de Aguas de la Universidad de Guayaquil, ubicados en la Cdla

Universitaria y “Salvador Allende”, Malecón del Salado, donde se realizará los respectivos

análisis de adsorción del bioadsorbente de las aguas del Río Puyango mediante

espectrofotometría por adsorción atómica para obtener la eficiencia de captaciones de iones de

metales pesados.

2.4.Marco legal

El marco legal es cumplir los reglamentos de la Ley de Gestión Ambiental.

2.4.1. Legislación sobre los metales pesados

En la República del Ecuador la legislación ambiental que rige y regula el recurso agua son:

Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 2 169:98 “AGUA. CALIDAD DEL AGUA.

MUESTREO. MANEJO Y CONSERVACIÓN DE MUESTRAS” y la Normativa Ecuatoriana

de Acuerdo al Anexo N°097-A, “NORMA DE CALIDAD AMBIENTAL Y

DE DESCARGA DE EFLUENTES: Recurso AGUA” que establece:

44

2.4.1.1.Normas de descargas de efluentes a un cuerpo de agua o receptor: Agua

dulce.

Toda descarga a un cuerpo de agua dulce, deberá cumplir con los valores establecidos:

Tabla 6: Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce

Parámetros Expresado como Unidad Límite Máximo

Permisible

Plomo Pb mg/l 0,2

Cobre Cu mg/l 1,0

Fuente: (Tapia, 2015).

2.4.1.2.Normas de descargas de efluentes al sistema de alcantarillado público

Tabla 7: Límites de descarga al sistema de alcantarillado público


Permisible

Plomo Pb mg/l 0,5

Cobre Cu mg/l 1,0


45

CAPÍTULO III

3. Marco metodológico

3.1.Diseño de la investigación

El presente trabajo de investigación se realiza bajo una perspectiva metodológica

cuantitativa y de tipo experimental, teniendo como objetivo experimental la absorción de iones

de metales pesados de Cobre (Cu), y plomo (Pb) obteniendo como bioadsorbente los polvos de

cáscara de naranja y plátano manzano.

46

3.2. Materiales, reactivos y equipos

Tabla 8: Materiales, reactivos y equipos

Nombre Descripción Cantidad

Floculador

Modelo HACPH

7790-400

1

Estufa

Tappan Modelo

TC1050W

1

Espectrofotómetro DR4000U 1

Tamiz ASTM Tiler 1

Equipos Molino de bola ------------- 1

pH-metro

Waterproof

OAKTON

1

Balanza analítica

1

Mufla

Desecador

1

1

Reactivos

Cuver reactivo de

cobre

Cat. 2105869-LM

pk/100

1

Materiales Agua

destilada

Cáscara (de

naranja y

plátano

manzano) en

polvo

Muestra a

tratar (agua

del Río

Puyango)

Papel filtro

Vaso de

precipitación

Embudo de

filtración

Pipetas

Probetas

10 galones

Fuente: (Vega & Ortiz, 2019).

47

3.3. Procedimiento experimental

3.3.1. Procedimiento para la obtención del bioadsorbente de cáscara de naranja y

plátano manzano en polvo.

A continuación describimos los siguientes pasos de la preparación de la materia prima:

1. Recolección de la materia prima: Se recogieron los residuos de las cáscaras de

naranja (Citrus Sinensis L.) del establecimiento de venta de jugos de la Universidad de

Guayaquil y los residuos del plátano manzano (Musa Sapientum) de una bananera

ubicada en los Ríos.

2. Limpieza: Se sometió a un lavado las cáscaras con abundante aguas destilada para

eliminar las impurezas, y compuestos como taninos azucares reductores.

3. Troceado: Luego de la limpieza se cortó las cascaras en trozos pequeños con el fin de

facilitar el proceso de secado y reducción de tamaño.

4. Secado: Se realizó a una temperatura de 60°C en la estufa por 48 horas hasta obtener

una masa constante.

5. Molienda: Se molieron con la finalidad de reducir y pulverizar el tamaño de

partículas.

6. Tamizado: Una vez pulverizado se procedió a tamizar por tamaños utilizando el tamiz

de Tiler que consta de una serie de tamices la cual solo se va recoger los tamaños de

partículas malla #9 que equivale a 0.3150mm.

7. Almacenamiento: Se guardó en fundas esterilizadas separados según el tamaño de

partículas con el fin de que no adquieran humedad y evitando una contaminación hasta

la posterior prueba.

48

3.3.2. Caracterización fisicoquímica de los bioadsorbentes

3.3.2.1. Determinación del pH de los bioadsorbentes

Se procedió a realizar una disolución de 10g muestra en 90 ml de agua destilada con

agitación constante, a la solución resultante se lo midió el pH.

Se obtuvo un pH para la cáscara de naranja en polvo de 4,27 y para el plátano

manzano en polvo 6,05.

3.3.2.2. Determinación del porcentaje de humedad de las cáscaras de plátano

manzano y cascara de naranja deshidratada.

Se pesó aproximadamente 3073,756 g de cáscara de naranja y de plátano manzano

3860,854g se introdujo a una estufa a 60°C durante 48 horas, una vez transcurrido

ese tiempo se pasó las muestras a un desecador hasta que se enfrían a una temperatura

ambiente para lo posterior pesar y obtener el porcentaje de humedad.

Ecuación 1: Cálculo del porcentaje de humedad

Cálculo del porcentaje de humedad

%𝐻 = 𝑃𝐸𝑆𝑂𝐼𝑁𝐼𝐶𝐼𝐴𝐿− 𝑃𝐸𝑆𝑂𝐹𝐼𝑁𝐴𝐿

𝑃𝐸𝑆𝑂𝐼𝑁𝐼𝐶𝐼𝐴𝐿∗ 100 𝐸𝐶. 1

Cálculo del porcentaje de humedad de las cáscaras de naranja deshidratada.

%𝐻 = 3073,756𝑔 − 798𝑔

3073,756𝑔∗ 100

%𝐻 = 74,03𝑔

49

Cálculo del porcentaje de humedad de las cáscaras de plátano manzano

deshidratado.

%𝐻 = 𝑃𝐸𝑆𝑂𝐼𝑁𝐼𝐶𝐼𝐴𝐿− 𝑃𝐸𝑆𝑂𝐹𝐼𝑁𝐴𝐿

𝑃𝐸𝑆𝑂𝐼𝑁𝐼𝐶𝐼𝐴𝐿∗ 100

%𝐻 = 3860,854𝑔 − 518𝑔

3860,854𝑔∗ 100

%𝐻 = 86,58𝑔

3.3.2.3. Determinación de la humedad de los bioadsorbentes en polvo

Para determinar el porcentaje de humedad de las materias primas se utilizó 1gr de

muestra (bioadsorbentes), se colocó en un crisol, llevándole a una estufa a una

temperatura de 105°C durante 2 horas, se deja enfriar la muestras en el desecador

hasta que alcance una temperatura ambiente, una vez terminado el tiempo de

secado, se pesó la muestra hasta que la lectura de una masa constante a partir de

esto se determina la humedad.

Ecuación 2: Determinación de la humedad del bioadsorbente

%𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 𝑚2 − 𝑚3

𝑚2 − 𝑚1∗ 100 𝐸𝐶. 2

Dónde:

m1 = peso de la muestra (g)

m2 = peso de la muestra más el recipiente al ingresar al secador (g)

m3 = peso de la muestra seca más recipiente (g)

50

Cálculo del porcentaje de humedad del polvo de la cáscara de la naranja

%𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 54𝑔 − 53𝑔

54𝑔 − 1𝑔∗ 100

%𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 1,88𝑔

Cálculo del porcentaje de humedad del polvo de la cáscara de plátano manzano

%𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 44𝑔 − 43𝑔

44𝑔 − 1𝑔∗ 100

%𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 2,32𝑔

3.3.2.4. Cenizas totales

Se procede a pesar el crisol vacío, se añade 2g por separado de cada

biodsorbente.Se precalcina el crisol con la muestra en una estufa durante 1 hora

aproximadamente hasta que deje de emanar humos. Una vez terminada el

proceso se debe colocar en una mufla por 2 horas a una temperatura de 550°C

cumplido el tiempo sacar el crisol a un desecador por 1 hora se debe realizar el

pesaje en una balanza analítica.

Ecuación 3: Porcentaje de cenizas totales

%𝐶𝑒𝑛𝑖𝑧𝑎𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 = (𝑚2 − 𝑚0)

(𝑚1 − 𝑚0)∗ 100 𝐸𝐶. 3

Dónde:

m2 = masa en gramos de la capsula con las cenizas

m1 = masa en gramos de la capsula con la muestra

m0 = masa en gramos de la capsula vacía

51

Cálculo del porcentaje de cenizas totales para el polvo de la cáscara de

naranja

%𝐶𝑒𝑛𝑖𝑧𝑎𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 = (29,2234𝑔 − 29,0157𝑔)

(31,0157𝑔 − 29,0157𝑔)∗ 100

%𝐶𝑒𝑛𝑖𝑧𝑎𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 = 10,38𝑔

Cálculo del porcentaje de cenizas totales para el polvo de la cáscara de

plátano manzano

%𝐶𝑒𝑛𝑖𝑧𝑎𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 = (26,5176𝑔 − 26,2017𝑔)

(28,2017𝑔 − 26,2017𝑔)∗ 100

%𝐶𝑒𝑛𝑖𝑧𝑎𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 = 15,79𝑔

3.3.3. Toma de muestra

La muestra se tomó del Río Puyango

Muestreo: El muestreo se lo realizó en la cuenca del Río Puyango en galones

purificados.

Cantidad: Se tomó una cantidad 25 litros

Almacenamiento: Se lo almacenó a una temperatura de 4°C

Transporte: Para su transporte se utilizó hielera para evitar cambio de su

temperatura.

52

3.3.3.1. Localización de la toma de muestra

Figura 7: Ubicación del Río Puyango

Fuente: (Google Maps, 2019).

3.3.4. Preparación de la solución con los bioadsorbentes

El bioadsorbente obtenido se lleva a pesar en una balanza analítica para desarrollar una

solución de 5000 ppm ,8000ppm, y 10000ppm por separado de cada bioadsorbente para realizar

la experimentación necesaria en el equipo floculador y encontrar la dosis óptima en que se debe

tratar el agua cruda.

3.4.Diseño experimental

En el diseño experimental se detallan las condiciones de proceso para definir el resultado

efectivo para la captación de iones de metales pesados (plomo y cobre), utilizando el polvo de

la cáscara de naranja y plátano manzano con un solo tamaño de partícula correspondiendo a

0.315mm.

53

Se realizarán un total de 27 experimentos, en los primeros 6 experimento se utilizarán

porcentajes en proporciones iguales de 5%, 10%, y 15%, de cada bioadsorbente y se los llevara

al floculador donde estarán las muestras a tratar.

Siguiendo de 18 experimentos más los cuales se realizaran a partir de la elaboración de una

solución patrón por separado de cada bioadsorbente de 5000ppm ,8000ppm, 10000ppm de las

cuales se tomaran dosificaciones de 10ppm, 20ppm y 30ppm y se colocarán en vaso de

precipitación con muestra a tratar.

Por último se realizaran 3 experimentos en la cual se utilizara una mezcla del bioadsorbente en

una relación 1:1 del polvo se preparó una solución de 8000ppm de las cuales se tomará

dosificaciones de 10ppm, 20ppm y 30ppm y se colocarán en vaso de precipitación con muestra

a tratar, se seleccionarán los mejores resultados de adsorción.

A continuación se detallará el diseño experimental:

Tabla 9: Diseño experimental de la bioadsorción de cobre y plomo utilizando el polvo de

cáscaras de plátano manzano y naranja.

Polvo de cáscara de naranja

(%)

Volumen de agua cruda

(ml)

Muestra 1= 5 500

Muestra 2= 10 500

Muestra 3= 15 500

Polvo de cáscara de plátano manzano

(%)


(ml)

Muestra 1= 5 500

Muestra 2= 10 500

Muestra 3= 15 500


54

Nota 1: Se pesó en una balanza analítica 5%, 10%, y 15%, del cada bioadsorbente con un

tamaño de partícula de 0,3150 mm obtenido del polvo de cáscara de naranja y plátano manzano,

y se agrega en cada uno de los vasos de precipitación que contienen un volumen de 500ml cada

uno del agua a tratar, posteriormente se realizó la experimentación en el equipo floculador con

agitación durante 12 horas a 100 rpm.

Tabla 10: Diseño experimental de la bioadsorción de cobre y plomo utilizando polvo de la


Solución patrón ( 5000ppm )



(ml)

Muestra 1= 10ppm 500



Solución patrón ( 5000ppm)



(ml)





Nota 2: Se prepara dos soluciones patrón de 5000 ppm una del bioadsorbente del polvo de

cáscara de naranja y otra del bioadsorbente del polvo de cáscara de plátano manzano, con un

tamaño de partícula de 0,3150 mm, se dosifica alícuotas de 10ppm, 20ppm, y 30ppm en cada

uno de los vasos de precipitación que contienen 500ml del agua a tratar, posteriormente se

realizó la experimentación en el equipo floculador con agitación durante 12 horas a 100 rpm.

55






(ml)







(ml)






cáscara de naranja y otra del bioadsorbente del polvo de cáscara de plátano manzano con un

tamaño de partícula de 0,3150 mm, se dosifica alícuotas de 10ppm, 20ppm, y 30ppm en cada

uno de los vasos de precipitación que contienen 500 ml del agua a tratar, posteriormente se


56






(ml)







(ml)







tamaño de partícula de 0,3150mm, se dosifica alícuotas de 10ppm, 20ppm, y 30ppm en cada

uno de los vasos de precipitación que contienen 500ml del agua a tratar, posteriormente se


57

Tabla 13: Diseño experimental de la bioadsorción de cobre y plomo utilizando la mezcla del

polvo de cáscaras naranja y plátano manzano.

Solución 8000ppm


Solución 8000ppm

Polvo de cáscara de

plátano manzano


(ml)

Muestra 1= 5ppm

Muestra 1= 5ppm

500

Muestra 2= 10ppm

Muestra 2= 10ppm

500

Muestra 3= 15ppm

Muestra 3= 15ppm

500




tamaño de partícula de 0.3150m, se dosifican alícuotas de 5ppm, 10ppm, y 15ppm de cada

muestra en cada uno de los vasos de precipitación que contienen 500ml del agua a tratar,

posteriormente se realizó la experimentación en el equipo floculador con agitación durante 12

horas a 100 rpm.

58

3.4.1. Prueba de test de jarras

Se agregaron 500 ml de agua del Río Puyango en 6 vasos de precipitación, se coloca por

debajo de las aspas a cada una de los vasos, se procede a encender el equipo de Test de jarra al

inicio se efectúa con una velocidad de agitación de 30 rpm del agua a tratar para remover los

sedimentos por un tiempo de 1 minuto. A continuación se adicionó el bioadsorbente de (polvo

de cáscara de naranja) en los 3 primeros vasos a distintas dosificaciones, de 10ppm, 20ppm, y

30ppm y en los 3 siguientes las mismas dosificaciones con el (polvo de cáscara de plátano

manzano), con una velocidad de agitación de 100 rpm por un tiempo de 12 horas, después de

transcurrir el tiempo de agitación se procede a filtrar a cada uno de los vasos, se recoge el

filtrado para posterior ser analizado. Por último se realizó la mezcla de los dos bioadsorbentes

(polvo de la cáscara de plátano manzano y naranja), con una velocidad de agitación de 100rpm

por un tiempo de 12 horas de agitación, se procede a filtrar a cada uno de los vasos se recoge el

filtrado para lo posterior ser analizado. Así se puede comparar y observar en el

espectrofotómetro entre todas estas pruebas realizadas, cuál será la que obtiene mayor adsorción

atómica de iones plomo y cobre.

3.4.1.1. Determinación de la capacidad máxima de adsorción de cobre, Cu

Con los datos obtenidos en las pruebas de test de jarras realizado con el

método 1700 se observa en el espectrofotómetro DR4000U, la absorbancia

para a continuación calcular la capacidad de adsorción, “q”.

3.4.1.2. Determinación de la capacidad máxima de adsorción de plomo, Pb

A partir de los datos obtenidos en las pruebas de test de jarra los resultados

serán evaluados al inicio y al final en el Laboratorio Acreditado Elicrom

59

con el método SM 3113 y calcular la capacidad de adsorción “q”, con la

siguiente ecuación

Ecuación 4: Capacidad máxima de adsorción de cobre, Cu y plomo, Pb

𝒒 (𝒎𝒈

𝒈) =

𝑽(𝑳)(𝑪𝟎 − 𝑪𝒇)(𝒎𝒈 𝑳⁄ )

𝒎 𝑬𝑪. 𝟒

Dónde:

q representa la cantidad de iones, en mg, retenida por un gramo de adsorbente,

V es el volumen de la solución que se ha tomado para realizar el proceso de

adsorción,

Co y Cf son la concentración inicial y final respectivamente en mg/L y m es la

masa del adsorbente en gramos

3.4.1.3. Determinación del porcentaje de remoción de cobre, Cu

Con los datos obtenidos en las pruebas del test de jarras se calculó el

porcentaje de remoción del cobre.

3.4.1.4. Determinación del porcentaje de remoción de plomo, Pb

A partir de los datos obtenidos en las pruebas del test de jarra se procede a

calcular el porcentaje de remoción.

Ecuación 5: Cálculo del porcentaje de remoción de cobre, Cu

% 𝑹𝒆𝒎𝒐𝒄𝒊ó𝒏 = 𝑪𝒐 − 𝑪𝒇

𝑪𝒐∗ 𝟏𝟎𝟎 𝑬𝑪. 𝟓

Dónde:

Co y Cf son las concentraciones inicial y final respectivamente en mg/L

60

3.4.1.5. Determinación de pH

Se utilizó un pH metro de mesa el cual determinó si el agua es acida, neutra

o alcalina, al inicio de colocar el bioadsorbente y al final una vez

transcurrida la agitación en el test de jarras durante 12 horas de agitación.

61

CAPÍTULO IV

4. Resultados y análisis

4.1.Caracterización fisicoquímica de la materia prima

4.1.1. Caracterización de la cáscara de naranja (Citrus Sinensis L)

Tabla 14: Caracterización de la cáscara de naranja (Citrus Sinensis L)

Parámetros Cáscara de naranja

pH 4,27

Humedad (%)de la cáscara de naranja 74,03

Humedad (%) del polvo de cáscara de naranja 1,88

Cenizas totales del bioadsorbente 10,38

Elaborado por: (Vega & Ortiz, 2019).

4.1.2. Caracterización de la cáscara del plátano manzano

Tabla 15: Caracterización de la cáscara de plátano manzano

Parámetros Cáscara de plátano manzano

pH 6,05

Humedad (%)de la cáscara de plátano

manzano

86,58

Humedad (%) del polvo de cáscara de plátano

manzano

2,32

Cenizas totales del bioadsorbente 15,79


62

Análisis

En las tablas 14, y 15 se presentan los resultados obtenidos de la cáscara de naranja y

plátano manzano:

pH: Los valores de pH obtenidos se ubican dentro del rango para los dos bioadsorbentes

del plátano manzano 6,05 y la naranja 4,27, los cuales son similares a los obtenidos en la

investigación de (Tejada, Tejada, Marimón, & Villabona, 2014), los mismos obtuvieron valores

de pH en rangos comprendidos de 5,4 a 6,9 para el bioadsorbente de plátano manzano y para

el bioadsorbente de naranja es de 4 a 5.

Humedad: El contenido de humedad de la cáscara de naranja fue de 74,03% y el plátano

manzano 86,58 % , mientras que para los bioadsorbentes en polvo de naranja y plátano manzano

1,88 % y 2,32 % respectivamente, son similares a los reportado por (Mercado, 2018).

Porcentaje de cenizas totales: Los valores obtenidos de porcentaje de cenizas totales para

los bioadsorbentes de naranja 10,38 g y para plátano manzano 15,79 g son similares a los

reportado por (Mercado, 2018).

63

4.2. Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara de naranja para el cobre

Tabla 16: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara de naranja


Análisis

De acuerdo a la tabla#16 se observa la evaluación de la remoción de cobre a diferentes gramajes con el polvo de cáscara de

naranja en el floculador durante 12 horas de agitación a 100 rpm con un tamaño de partícula de 0,315mm. Mientras mayor fue

la dosificación del bioadsorbente de cáscara de naranja, el pH fue aumentando, pese que el pH del polvo fue 4,27. Además al

incorporar mayor dosificación del bioadsorbente, la turbidez fue aumentando debido a la mayor concentración del mismo. Los

mejores resultados de remoción con el 66,55 % y capacidad de adsorción 0,102 mg/g fueron obtenidos con la dosificación de

5% de polvo de cáscara de naranja.

N° de

jarras

Agua cruda Dosificación

(%) pH

posterior al

tratamiento con el

bioadsorbente de

polvo cáscara de

naranja

Turbidez

(NTU)

Posterior al

tratamiento

Volúmenes de los

vasos 500ml

q

(mg/g)

%

Remoción pH

inicial

Turbidez

(NTU)

inicial

Bioadsorbente

polvo cáscara

de naranja

Co

Cu

(mg/L)

Cf

Cu

(mg/L)

1

5,13 58,4

5 5,42 60,8

1,54 0,515 0,102 66,55

2 10 5,58 61,2 1,54 0,629 0,045 59,15

3 15 5,63 62,4 1,54 0,671 0,028 56,42

Observación: Velocidad 100 rpm, 12 horas

Tamaño de partícula 0,315 mm

64

4.3.Dosis óptima del bioadsorbente de polvo de la cáscara plátano manzano para el cobre

Tabla 17: Dosis óptima del bioadsorbente de polvo de la cáscara de plátano manzano para el cobre


Análisis

De acuerdo a la tabla#17 se observa la evaluación de la remoción del cobre a diferentes gramajes de polvo de cáscara de

plátano manzano en el floculador durante 12 horas de agitación a 100rpm con un tamaño de partícula de 0,315mm. Es evidente

que mientras mayor es la dosificación del bioadsorbente de cáscara de plátano manzano, mayor es el pH del agua tratada,

debido a que el polvo de plátano manzano tiene un pH de 6,05. Además al incorporar mayor dosificación del bioadsorbente, la

turbidez fue aumentando debido a la mayor concentración del mismo. Los mejores resultados de remoción con el 73,05 % y

capacidad de adsorción 0,112 mg/g fueron obtenidos con la dosificación de 5% de polvo de cáscara de plátano manzano.

N° de

jarras

Agua cruda Dosificación

(%)

pH posterior al

tratamiento con

el bioadsorbente

de polvo cáscara

de plátano

manzano

Turbidez

(NTU)

Posterior al

tratamiento

Volúmenes de los

vasos 500ml

q

(mg/g)

%

Remoción

pH

inicial

Turbidez

(NTU)

al inicio

Bioadsorbente

polvo cáscara

de plátano

manzano

Co

Cu

(mg/L)

Cf

Cu

(mg/L)

1

5,13

58,4

5 6,01 61,5 1,54 0,415 0,112 73,05

2 10 6,18 64,3 1,54 0,429 0,055 72,14

3 15 6,38 70,8 1,54 0,471 0,035 69,41



65

4.4.Bioadsorción de cobre con el polvo de la cáscara de naranja y plátano manzano

Figura 8: Bioadsorción de cobre con respecto a la concentración g/ml


Análisis

En la figura # 6 se observa la evaluación de la remoción del cobre a diferentes gramajes. Los

mejores resultados obtenidos fueron con la dosificación de 5g/ml en ambos casos, sin embargo,

con el polvo de cáscara de plátano manzano se obtuvo el mayor porcentaje de remoción del

73,05 % con una capacidad de adsorción de 0,112 mg/g, es decir se obtuvo un 6% mayor de

remoción.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

5 10 15

66,55

59,15 56,42

73,05 72,14 69,41

% R

emoci

ón

Concentración g/ml

Bioadsorción de Cobre

%Remoción Cu conbioadsorbente depolvo cáscara denaranja

%Remoción Cu conbioadsorbente depolvo cáscara deplátano manzano

66

4.5.Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara naranja para el cobre

Tabla 18: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara de naranja para el cobre


Análisis

De acuerdo a la tabla#18 se observa la evaluación de la remoción del cobre con una solución patrón de 5000ppm de cáscara

de naranja, de la cual se tomó diferentes alícuota en el floculador durante 12 horas de agitación a 100rpm con un tamaño de

partícula de 0,315mm. Con el uso de la solución patrón, el pH del agua tratada se acidificó sin embargo mientras mayor fue la

concentración de la alícuota mayor fue el pH. Así como, se observa un descenso promedio de la turbidez en 54,16 NTU. Los


N° de

jarras

Agua cruda

Solución de

5000ppm

pH

posterior al

tratamiento con el

bioadsorbente de

polvo cáscara de

naranja

Turbidez

(NTU)

Posterior al

tratamiento

Volúmenes de los

vasos 500ml

q

(mg/g)

%

Remoción

Dosificación

(ppm)

pH

inicial

Turbidez

(NTU)

al inicio

Bioadsorbente

polvo cáscara

de naranja

Co

Cu

(mg/L)

Cf

Cu

(mg/L)

1

5,13

58,4

10 4,17 9,1

1,54 1,023 0,051 33,57

2 20 4,20 9,8 1,54 1,009 0,053 34,48

3 30 4,33 10,5 1,54 0,757 0,078 50,84



67

30ppm de polvo de cáscara de naranja, es decir que mientras mayor fue la concentración del bioadsorbente mayor fue la

remoción del cobre.

4.6.Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara de plátano manzano para el cobre

Tabla 19: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara de plátano manzano para el cobre


Análisis


de plátano manzano, de la cual se tomó diferentes alícuotas en el floculador durante 12 horas de agitación a 100rpm con un

tamaño de partícula de 0,315mm. Con el uso de la solución patrón, el pH del agua fue aumentando, debido al pH del polvo de

plátano manzano que es de 6,05. Así como también, se observa un descenso promedio de la turbidez en 41,98 NTU. Los

N° de

jarras

Agua cruda

Solución de

5000ppm

pH

posterior al

tratamiento con el

bioadsorbente de

polvo cáscara de

plátano manzano

Turbidez

(NTU)

Posterior al

tratamiento

Volúmenes de los

vasos 500ml

q

(mg/g)

%

Remoción

Dosificación

(ppm)

pH

inicial

Turbidez

(NTU)

al inicio

Bioadsorbente

polvo cáscara

plátano

manzano

Co

Cu

(mg/L)

Cf

Cu

(mg/L)

1

5,13

58,4

10 5,45 10,5

1,54 1,011 0,052 34,35

2 20 5,79 10,8 1,54 0,532 0,100 65,45

3 30 5,98 11,5 1,54 0.502 0,103 67,40



68


30ppm de polvo de cáscara de plátano manzano, es decir que mientras mayor fue la concentración del bioadsorbente mayor

fue la remoción del cobre.

69

4.7.Bioadsorción de cobre con el polvo de la cáscara de naranja y plátano manzano.

Figura 9: Bioadsorción de cobre con respecto a la concentración ppm


Análisis

En la figura # 7 se observa la evaluación de la remoción del cobre con una solución de

5000ppm, tomando diferentes alícuotas. Los mejores resultados obtenidos fueron con una

alícuota de 30ppm en ambos casos, sin embargo, con el polvo de cáscara de plátano manzano

se obtuvo el mayor porcentaje de remoción del 67,40% con una capacidad de adsorción de

0,103mg/g.

33,57 34,48

50,84

34,35

65,4567,4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

10 20 30

% R

emoci

ón

Concentración ppm

Bioadsorción de cobre - Solución de 5000ppm

%Remoción Cu conbioadsorbente de polvocáscara naranja

%Remoción Cu conbioadsorbente de polvocáscara de plátanomanzano

70

4.8.Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara naranja para el cobre

Tabla 20: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de la cáscara de naranja para el cobre

N° de

jarras

Agua cruda

Solución de

8000ppm

pH

posterior al

tratamiento

con el

bioadsorbente

en polvo de

cáscara de

naranja

Turbidez

(NTU)

Posterior al

tratamiento

Volúmenes de

los vasos 500ml

q

(mg/g)

%

Remoción

Dosificación

(ppm)

pH

inicial

Turbidez

(NTU)

al inicio

Bioadsorbente

en polvo de

cáscara de

naranja

Co

mg/L

Cu

Cf

mg/L

Cu

1

5,13

58,4

10 6,18 10,9 1,54 0,399 0,071 74,09

2 20 6,45 11,7 1,54 0,381 0,072 75.26

3 30 6,86 12,3 1,54 0,337 0,075 78,11




Análisis

De acuerdo a la tabla#20 se observa la evaluación de la remoción del cobre con una solución patrón de 8000 ppm de cáscara

de naranja, de la cual se tomó diferentes alícuota en el floculador durante 12 horas de agitación a 100rpm con un tamaño de

partícula de 0,315mm. Con el uso de la solución patrón, el pH del agua tratada aumentó, mientras mayor fue la concentración

de la alícuota mayor fue el pH. Así como, se observa un descenso promedio de la turbidez en 46,76 NTU, a mayor

concentración del bioadsorbente, mayor fue la turbidez. Los mejores resultados de remoción con el 78,11 % y capacidad de

71

adsorción 0,075 mg/g fueron obtenidos con la dosificación de 30ppm de polvo de cáscara de naranja, es decir que mientras

mayor fue la concentración del bioadsorbente mayor fue la remoción del cobre.

4.9.Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de cáscara de plátano manzano para el cobre

Tabla 21: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de cáscara de plátano manzano para el cobre


Análisis



tamaño de partícula de 0,315mm. Con el uso de la solución patrón, el pH del agua tratada fue aumentando al incorporar las

diferentes alícuotas del bioadsorbente. Así como también, se observa un descenso promedio de la turbidez en 46,2 NTU. Los

N° de

jarras

Agua cruda

Solución de

8000ppm

pH

posterior al

tratamiento

con el

bioadsorbente

en polvo de

cáscara

plátano

manzano

Turbidez

(NTU)

Posterior al

tratamiento

Volúmenes de los

vasos 500ml

q

(mg/g)

%

Remoción

pH

inicial

Turbidez

(NTU)

al inicio

Dosificación

(ppm)

Bioadsorbente

en polvo de

cáscara de

plátano

manzano

Co

mg/L

Cu

Cf

mg/L

Cu

1

5,13

58,4

10 6,77 11,8 1,54 0.325 0,075 78,89

2 20 7,02 12.1 1,54 0.312 0,076 79,74

3 30 7,22 12,7 1,54 0,22 0,082 85,71



72




4.10. Bioadsorción de cobre con polvo de cáscara de naranja y plátano manzano



Análisis

En la figura # 8 se observa la evaluación de la remoción del cobre con una solución de 8000ppm con distintas dosificaciones,

realizado en el floculador durante 12 horas de agitación a 100 rpm con un tamaño de partícula 0,315mm. Los mejores resultados

obtenidos fueron con una alícuota de 30ppm en ambos casos, sin embargo, con el polvo de cáscara de plátano manzano se

obtuvo el mayor porcentaje de remoción del 85,71% con una capacidad de adsorción de 0,082mg/g, es decir 7,6 % mayor

remoción.

74,0975,26

78,1178,89 79,74

85,71

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

10 20 30

% R

emoci

ón

Concentración ppm

Bioadsorción de cobre- Solución de 8000ppm

%Remoción Cu con bioadsorbentede polvo cáscara naranja

%Remoción Cu con bioadsorbentede polvo cáscara de plátanomanzano

73

4.11. Dosis óptima del bioadsorbente en polvo cáscara naranja para el cobre

Tabla 22: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de cáscara de naranja para el cobre

N° de

jarras

Agua cruda

Solución de

10000ppm

pH

posterior al

tratamiento con el

bioadsorbente en

polvo de cáscara

naranja

Turbidez

(NTU)

Posterior al

tratamiento

Volúmenes de los

vasos 500ml

q

(mg/g)

%

Remoción

pH

inicial

Turbidez

(NTU)

al inicio

Dosificación

(ppm)

Bioadsorbente

en polvo de

cáscara naranja

Co

mg/L

Cu

Cf

mg/L

Cu

1

5,13

58,4

10 6,38 11,5 1,54 0,821 0,035 46,68

2 20 6,65 12.7 1,54 0,712 0,041 53,76

3 30 6,99 13.9 1,54 0,695 0,042 54,87




Análisis

De acuerdo a la tabla#22 se observa la evaluación de la remoción del cobre con unas soluciones patrón de 10000ppm de

cáscara de naranja, de la cual se tomó diferentes alícuotas en el test de floculador 12 horas de agitación a 100rpm con un tamaño

de partícula de 0,315mm. Con el uso de la solución patrón, el pH del agua tratada aumentó, mientras mayor fue la concentración

de la alícuota mayor fue el pH. Así como, se observa un descenso promedio de la turbidez en 45,70 NTU, a mayor

concentración del bioadsorbente, mayor fue la turbidez. Los mejores resultados de remoción con el 54,87 % y capacidad de

74

adsorción 0,042 mg/g fueron obtenidos con la dosificación de 30ppm de polvo de cáscara de naranja, es decir que mientras

mayor fue la concentración del bioadsorbente mayor fue la remoción del cobre.

4.12. Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de cáscara plátano manzano el cobre

Tabla 23: Dosis óptima del bioadsorbente en polvo de cáscara de plátano manzano para el cobre

N° de

jarras

Agua cruda

Solución de

10000ppm

pH

después del

tratamiento

con el

bioadsorbente

en polvo de

cáscara

plátano

manzano

Turbidez

(NTU)

Posterior al

tratamiento

Volúmenes de los

vasos 500ml

q

(mg/g)

%

Remoción

Dosificación

(ppm)

pH

inicial

Turbidez

(NTU)

al inicio

Bioadsorbente

en polvo de

cáscara plátano

manzano

Co

mg/L

Cu

Cf

mg/L

Cu

1

5,13

58,4

10 6,72 12.9 1,54 0,792 0,037 48,57

2 20 7,06 13,6 1,54 0,681 0,042 55,77

3 30 7,10 14,8 1,54 0,613 0,046 60,19




Análisis



tamaño de partícula de 0,315mm. Con el uso de la solución patrón, el pH del agua tratada fue aumentando al incorporar las

diferentes alícuotas del bioadsorbente. Así como también, se observa un descenso promedio de la turbidez en 44,63 NTU. Los

75




76

4.13. Bioadsorción de cobre con el polvo de cáscara de naranja y plátano manzano



Análisis

En la figura # 9 se observa la evaluación de la remoción del cobre con una solución de

10000ppm con distintas dosificaciones, realizado en el floculador durante 12 horas de agitación

a 100 rpm con un tamaño de partícula 0,315mm. Los mejores resultados obtenidos fueron con

una alícuota de 30ppm en ambos casos, sin embargo, con el polvo de cáscara de plátano

manzano se obtuvo el mayor porcentaje de remoción del 60,19% con una capacidad de

adsorción de 0,046 mg/g, es decir 5,32% de mayor remoción.

46,6853,76 54,87

48,5755,77 60,19

0

20

40

60

80

10 20 30

% R

emoci

ón

Concentración ppm

Bioadsorción de cobre - Solución 10000ppm

% Remoción Cu con bioadsorbente de cáscara de naranja

% Remoción de Cu con bioadsorbente de cáscara de plátano manzano

77

4.14. Bioadsorción de cobre con el polvo de cáscara de naranja



Análisis

En la figura #10 en la evaluación de remoción de cobre utilizando 3 diferentes soluciones

patrón de 5000ppm, 8000ppm y 10000ppm con la alícuota de 30ppm de cada una de ellas con

el bioadsorbente cáscara de naranja, se determinó que con la solución de 8000ppm ofrece mayor

remoción alcanzando un porcentaje de remoción 78,11%.

50,84

78,11

54,87

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30 30 30

Solución 5000 ppm Solución 8000 ppm Solución 10000 ppm

% R

emoci

ón

Concentración ppm

Biodsorción de cobre

%Remoción Cu conbioadsorbente depolvo cáscaranaranja

78

4.15. Bioadsorción de cobre con el polvo de cáscara plátano manzano



Análisis

En la figura #11 en la evaluación de remoción de cobre utilizando 3 diferentes soluciones

patrón de 5000ppm, 8000ppm y 10000ppm con la alícuota de 30 ppm de cada una de ellas con

el bioadsorbente cáscara de plátano manzano, se determinó que con la solución de 8000mg/l

ofrece mayor remoción alcanzando un porcentaje de remoción 85,71%.

67,4

85,71

60,19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30 30 30

Solución 5000 ppm Solución 8000 ppm Solución 10000 ppm

%R

emoci

ón

Concentración ppm

Bioadsorción de cobre

%Remoción Cuconbioadsorbentede polvo cáscarade plátanomanzano

79

4.16. Dosis óptima del bioadsorbente de mezcla de polvo de cáscara plátano manzano y naranja para el cobre

Tabla 24: Dosis óptima del bioadsorbente de mezcla de polvo de cáscara de plátano manzano y naranja para el cobre


N°

de

jarras

Agua cruda

Solución de

8000ppm

pH

después del

tratamiento

con la mezcla

de los

bioadsorbentes

Turbidez

(NTU)

Posterior

al

tratamiento

Volúmenes de

los vasos

500ml

q

(mg/g)

%

Remoción

pH

inicial

Turbidez

(NTU)

al inicio

Dosificación

(ppm)

Bioadsorbente

En polvo

de cáscara

naranja

Bioadsorbente

En polvo

de cáscara

plátano

manzano

Co

mg/L

Cu

Cf

mg/L

Cu

1

5, 13

58,4

5 5 5,84 14,2 1,54 0,686 0,053 55,45

2 10 10 6,64 15,6 1,54 0,54 0,062 64.93

3 15 15 6,91 16,8 1,54 0.427 0,069 72,27



80

Análisis

De acuerdo a la tabla#24 se observa la evaluación de la remoción del cobre a con una

solución patrón de 8000ppm se prepararon soluciones de igual proporción con ambos

bioadsorbente, en el floculador durante 12 horas de agitación a 100rpm con un tamaño de

partícula de 0,315mm. Mientras mayor es la dosificación de a mezcla del bioadsorbente

en polvo de cáscara de naranja y plátano manzano, mayor es el pH del agua tratada, debido

a que el polvo de la cáscara de naranja es de 4,27 y el del polvo de la cáscara de plátano

manzano tiene un pH de 6,05. Además al incorporar mayor dosificación del bioadsorbente,

la turbidez fue aumentando debido a la mayor concentración del mismo. Los mejores

resultados de remoción con el 72,27 % y capacidad de adsorción 0,069mg/g fueron

obtenidos tomando una alícuota de 15ppm de cada bioadsorbente.

81

4.17. Bioadsorción de cobre con la mezcla de polvo de cáscara de naranja y

plátano manzano



Análisis

En la figura # 10, se observa los resultados obtenidos a partir de la solución patrón de 8000

ppm, siendo ésta la concentración óptima que presentó mayor porcentaje de remoción

trabajando con los bioadsorbentes por separado. Razón por la cual a partir de dicha

concentración se prepararon soluciones de igual proporción con ambos bioadsorbente,

obteniéndose la mayor remoción con 30ppm tomando una alícuota de 15ppm de cada

bioadsorbente, alcanzando un porcentaje de remoción del 72,27 %.

55,4564,93

72,27

0

20

40

60

80

10 20 30% R

emoci

ón

Concentración ppm de la mezcla del polvo de la cáscara de

naranja y plátano manzano en prorciones iguales.

Bioadsorción de cobre - Solución de

8000ppm

% Remoción de Cu en mezcla del polvo de la cáscara de naranja y plátano manzano

82

4.18. Dosis óptima del bioadsorbente de polvo de naranja para el Pb

Tabla 25: Dosis óptima del bioadsorbente de polvo de cáscara naranja para el Pb


Análisis

De acuerdo a la tabla#25 se observa la evaluación de la remoción del plomo a con una solución patrón de 8000ppm de

cáscara de naranja en el floculador durante 12 horas de agitación a 100rpm con un tamaño de partícula de 0,315mm. Con una

alícuota de 30ppm el pH del agua tratada es menos ácido. La turbidez disminuye 46,10 NTU. Se alcanza una remoción del

91,60 % de plomo y capacidad de adsorción 0,1284 mg/g.

N° de

jarras

Agua cruda

Solución de

8000ppm

pH

posterior al

tratamiento

con el

bioadsorbente

polvo cáscara

de naranja

Turbidez

(NTU)

Posterior al

tratamiento

Volúmenes de

los vasos 500ml

q

(mg/g)

%

Remoción

Dosificación

(ppm)

pH

inicial

Turbidez

(NTU)

al inicio

Bioadsorbente

polvo cáscara

naranja

Co

Pb

(mg/L)

Cf

Pb

(mg/L)

1

5,13

58,4

30

6,86

12,3

2,2444

0,1885

0,1284

91,60



83

4.19. Dosis óptima del bioadsorbente de polvo de plátano manzano para el Pb

Tabla 26: Dosis óptima del bioadsorbente de polvo de cáscara de plátano manzano para el Pb


Análisis

De acuerdo a la tabla#26 se observa la evaluación de la remoción del plomo a con una solución patrón de 8000ppm de

cáscara de plátano manzano en el floculador durante 12 horas de agitación a 100rpm con un tamaño de partícula de 0,315mm.

Con una alícuota de 30ppm el pH del agua tratada neutro. La turbidez disminuye 45,70 NTU. Se alcanza una remoción del

93,47 % de plomo y capacidad de adsorción 0,1311 mg/g.

N° de

jarras

Agua cruda

Solución de

8000ppm

pH

posterior al

tratamiento con el

bioadsorbente

polvo cáscara

plátano manzano

Turbidez

(NTU)

Posterior al

tratamiento

Volúmenes de los

vasos 500ml

q

(mg/g)

%

Remoción

Dosificación

(ppm)

pH

inicial

Turbidez

(NTU)

al inicio

Bioadsorbente

polvo cáscara

plátano

manzano

Co

Pb

(mg/L)

Cf

Pb

(mg/L)

1

5,13

58,4

30

7,22

12,7

2,2444

0,1464

0,1311

93,47



84

4.20. Bioadsorción de plomo con el polvo de cáscara de naranja y plátano manzano

Figura 15: Bioadsorción de plomo con respecto a la concentración ppm


Análisis

En la figura # 13 se observa la evaluación de la remoción del plomo con una solución de 8000ppm, realizado en el floculador

durante 12 horas de agitación a 100 rpm con un tamaño de partícula 0,315mm. Los mejores resultados obtenidos fueron con

una alícuota de 30ppm en ambos casos, sin embargo, con el polvo de cáscara de plátano manzano se obtuvo el mayor porcentaje

de remoción del 93,47% con una capacidad de adsorción de 0,1311 mg/g.

93,47 91,6

0

20

40

60

80

100

30

% R

emoci

ón

Concentración ppm

Bioadsorción de Plomo - Solución 8000ppm

% Remoción de Pb delbioadsorbente de polvode cáscara de plátanomanzano

% Remoción de Pb delbioadsorbente de polvode cáscara de naranja

85

4.21. Resumen de las tablas con la dosis óptima de los bioadsorbentes para la adsorción Cu y Pb

Tabla 27: Resumen con dosis óptima del bioadsorbente para la adsorción de Cu y Pb

Agua cruda

Solución

8000ppm

pH

posterior

al

tratamiento

Turbidez

(NTU)

Posterior al

tratamiento

de Cu

q

Cu

(mg/g)

%

Remoci

ón

Cu

Turbide

z

(NTU)

Posterio

r al

tratamie

nto Pb

q

Pb

(mg/g)

%

Remoció

n

Pb

pH

inicial

Turbidez

(NTU)

al inicio

Dosificación

(ppm)

Bioadsorbente

En polvo de

cáscara

naranja

5,13

58.4

30

6,86

12,3

0,075

78,11

12,3

0,1284

91,60

Bioadsorbente

En polvo de

cáscara

plátano

manzano

30

7,22

12,7

0,082

85,71

12,7

0,1311

93,47

Bioadsorbente

De la mezcla

en polvo de

cáscara

naranja y

plátano

manzano

30

6,91

16,8

0.069

72,27

-----

------

------




86

Análisis

De acuerdo a la tabla #27 los mejores resultados se obtuvieron tomando una alícuota de 30ppm de una solución de 8000ppm

de cáscara de plátano manzano, ya que con el mismo se logró alcanzar la mayor remoción de plomo y cobre siendo 93,47 % y

85,71 % respectivamente. En cuanto al parámetro de pH se logró obtener 7,22 en el agua tratada y un descenso de la turbidez

en 45,0 NTU. Con el polvo de cáscara de naranja también se obtuvieron resultados buenos respecto a la remoción de ambos

metales superiores al 75%. Sin embargo al mezclar ambos bioadsorbente, la capacidad de remoción y adsorción fue menor

respecto al Cobre.

87

4.22. Resumen comparativa de los límites máximos permisibles de Cu y Pb en agua dulce

Tabla 28 : Comparativa de los límites máximos permisibles de Cu y Pb en agua y dosis


Análisis

De acuerdo a la tabla#28 se observa que los límites máximos permisible de descarga en un cuerpo de agua dulce para el Cu

es de 0,2mg/L y de plomo de 1,0mg/L .Es evidente que el bioadsorbente de polvo de cáscara de plátano manzano, se obtiene

la máxima cantidad remoción, para ambos metales obteniendo una concentración final de 0,22mg/L de Cu y 0,1464 mg/L de

Pb, lográndose disminuir por debajo de los límites máximos permisible.

Tratamiento del agua cruda

con el

Bioadsorbente

Concentración

inicial

de Cu

mg/L

Concentración final

Cu

mg/L

Límites máximos permisible en

cuerpo de agua dulce

Cu mg/L


Bioadsorbente en polvo de

cáscara plátano manzano

2,2444

0,1464

0,2

Bioadsorbente en polvo de

cáscara plátano manzano

Concentración inicial

de Pb

mg/L

Concentración final

Pb

mg/L

Límites máximos permisible en

cuerpo de agua dulce

Pb mg/L


1,54

0,22

1,0

88

CAPÍTULO V

5. Conclusiones y recomendaciones

5.1.Conclusiones

La caracterización fisicoquímica de las muestras tomadas en el Río Puyango fue analizadas

y se determinó principalmente la presencia de metales pesados con concentraciones fuera

del límite máximos permisibles en base al Acuerdo del Anexo N°097 A Norma de calidad

ambiental de recurso agua, siendo 2,2444 mg/L de Plomo y 1,54 mg/L de Cobre. Además

de 58,4 NTU de Turbidez, pH de 5,13.

En la obtención de polvo de cáscara de naranja el rendimiento alcanzado fue del 26% de

3,1kg de cáscara de naranja con un tamaño de partícula de 0,315mm y un porcentaje de

humedad de 1,88%. Mientras que con 3,8 kg de cáscara de plátano manzano se obtuvo el

13,41% de rendimiento, obteniendo un polvo de 0,315mm con una humedad del 2,32 %.

De acuerdo a los resultados obtenidos, el bioadsorbente de cáscara de plátano manzano

ofrece la mayor capacidad de absorción de ambos metales pesados, siendo 0,082 mg/g para

el Cobre y 0.1311 mg/g Plomo, alcanzado una remoción del 93,47% de Plomo, y 85,71%

Cobre respectivamente. Sin embargo, con el bioadsorbente de cáscara de naranja se

determinó una capacidad de adsorción de 0,075mg/g para el Cobre y 0.1284 mg/g Plomo,

alcanzado una remoción del 91,60% de Plomo, y 78,11% de Cobre respectivamente.

Mediante la experimentación realizada, se determinó que los mejores resultados respecto

a la capacidad de adsorción y remoción de los metales pesados objeto de estudio, el cobre

y plomo, fue en base al bioadsorbente de polvo de cáscara de plátano manzano. Es así que

el agua resultado de la utilización del bioadsorbente antes mencionado presentó

disminución de la concentración de Plomo en 2,098 mg/L y para el Cobre en 1,32 mg/L.

89

Cabe recalcar que dichos valores se encuentran por debajo del límite máximo permisible

para descargas a un cuerpo hídrico receptor de agua dulce, de acuerdo al Anexo 097-A

Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce.

5.2.Recomendaciones

Continuar con la presente investigación realizando variaciones de concentración, con un

tamaño de partícula inferior a 0,315mm, que permiten replicar el presente trabajo a nivel

industrial.

Al realizar el secado de la cáscara de naranja y plátano manzano se recomienda colocarla

a la estufa a una temperatura máxima de 60°C para evitar alteración o cambio en sus grupos

funcionales los cuales son causantes de la adsorción.

90

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97

ANEXOS

Anexo 1: Materiales utilizados en proceso de adsorción de iones plomo y cobre

Figura 16: Cáscara de naranja Figura 17: Cáscara de plátano manzano

Fuente: (Vega & Ortiz, 2019). Fuente: (Vega & Ortiz, 2019).

Figura 18: Secado de las cáscaras a la estufa


98

Figura 19: Cáscaras secas de naranja naranja Figura 20 :Molienda de la cáscara

y plátano manzano naranja

Fuente: (Vega & Ortiz, 2019) . Fuente: (Vega & Ortiz, 2019) .

Figura 21 : Tamizaje de las cáscara


99

Figura 22: Bioadsorbente tamizado Figura 23: Determinación del pH

Fuente: (Vega & Ortiz, 2019) Fuente: (Vega & Ortiz, 2019).

Figura 24: Determinación del pH

Fuente: (Vega & Ortiz, 2019)

100

Figura 25: Determinación de porcentaje Figura 26: Determinación de porcentaje

de humedad naranja humedad plátano manzano



Figura 27: Secado en la mufla


101

Figura 28: Desecador de las muestras Figura 29: Solución patrón

Fuente: (Vega & Ortiz, 2019) Fuente: (Vega & Ortiz, 2019)

Figura 30: Floculador


102

Figura 31: Filtración con papel filtro Figura 32: Filtración con papel filtro

Fuente: (Vega & Ortiz, 2019) Fuente: (Vega & Ortiz, 2019)

Figura 33: Determinación de mg/L de Cu


103

Anexo 2: Resultados de caracterización inicial del agua del Río Puyango

104

105

106

Anexo: 3 Resultado final de bioadsorción con el bioadsorbente de polvo de cáscara

plátano manzano para el plomo y cobre.

107

108

109

Anexo: 4 Resultado final de bioadsorción con el bioadsorbente de polvo de cáscara

naranja para el plomo.

110

111

Anexo: 5 Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 2 169:98 “agua. Calidad del agua.

Muestreo. Manejo y conservación de muestras.

Técnicas generales para la conservación de muestras - análisis físico-químico.

(NTE INEN 2169:2013).

112

Anexo: 6 Normativa Ecuatoriana de Acuerdo al Anexo N°097-A, “Norma de Calidad

Ambiental y de Descarga de Efluentes: Recurso AGUA”

Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce


Permisible

Plomo Pb mg/l 0,2

Cobre Cu mg/l 1,0

Fuente: (Tapia, 2015)

Límites de descarga al sistema de alcantarillado público


Permisible

Plomo Pb mg/l 0,5

Cobre Cu mg/l 1,0


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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE INGENIERÍA …repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/45580/1/BINGQ-IQ-19P54.pdf · iii REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA FICHA DE