Reducción de trazas de materia orgánica en agua
potable mediante la adsorción con Zeolita
Reduction of organic matter traces in drinking
water through adsorption with zeolite
Resumen
El objetivo de esta investigación fue la reducción de las trazas de materia orgánica en el agua potable por medio del uso de zeolita
natural, zeolita activada y la comparación con la eficiencia de la adsorción del carbón activado. Se utilizó agua suministrada por
la compañía AGUAPEN E.P. y materiales adsorbentes zeolita natural, zeolita activada y carbón activado. La zeolita se activó tér-
micamente a 600ªC. Se realizaron pruebas en columnas de adsorción a escala (RSSCT – Rapid Small-Scale Column Test) para
carbón activado granular (GAC) de acuerdo a la norma ASTM 6586 para determinar la eficiencia de la adsorción de las trazas de
materia orgánica en el agua potable. Se determinó la eficiencia en base al parámetro de carbono orgánico total en muestras simple
del afluente y efluente del agua tratada cada 3 horas durante 24 horas. El incremento de la presión de trabajo evidencia el punto de
ruptura o colmatación del adsorbente. La concentración del Carbón Orgánico Total (COT) se determinó mediante el análisis de la
combustión de la muestra con el detector infrarrojo no dispersivo de dióxido de carbono (CO2). Los resultados mostraron reduc-
ción de materia orgánica con el uso de zeolita natural y zeolita activada, con respecto al carbón activado.
Palabras Clave: zeolita, carbón activado, adsorción, materia orgánica, Carbón Orgánico Total (COT).
Abstract
The objective of this research was the reduction of organic matter traces in drinking water through the use of natural and activated
zeolite, and the comparison with the efficiency of activated carbon adsorption. Water supplied by the company AGUAPEN E.P.
was used, and adsorbent materials as natural zeolite, activated zeolite and activated carbon were utilized. The zeolite was thermally
activated at 600 ° C. Tests were performed on scale adsorption columns (RSSCT - Rapid Small Scale Column Test) for Granular
Activated Carbon (GAC) according to ASTM 6586 to determine the efficiency of the adsorption of traces of organic matter in drinking
water. Efficiency was determined based on the total organic carbon parameter in simple affluent and effluent samples of treated
water every 3 hours during 24 hours. The increase in working pressure shows the point of rupture or clogging of the adsorbent. The
concentration of Total Organic Carbon (TOC) was determined by analyzing the sample combustion with a non-dispersive infrared
carbon dioxide (CO2) detector. The results showed the reduction of organic matter in natural zeolite and activated zeolite compared
to activated carbon.
Keywords: natural zeolite, activated zeolite, activated carbon, adsorption, organic matter, total organic carbon TOC
Recibido: 11 de noviembre de 2018
Aceptado: 21 de enero de 2019
Richard, Ramírez-Palma 1; Alejandro, Véliz-Aguayo 2; Juan, Garcés-Vargas 3
;
Lucrecia, Moreno-Alcívar 4; Gerardo, Herrera-Brunett 5; Miguel, Salvatierra-Barzola 6
1
Magister en Ingeniería Sanitaria; Ing. Civil, Docente de la Universidad Estatal Península de Santa Elena (UPSE); rramirez@upse.edu.ec
2
P.h.D. Ing. Mec.; Docente de la Universidad Estatal Península de Santa Elena (UPSE); aveliz@upse.edu.ec.
3
Magister en Administración de Empresas Ing. Civil, Decano de la Universidad Estatal Península de Santa Elena (UPSE); jgarces@upse.
edu.ec
4
Magister en Geotecnia, Ing. Civil; Docente de la Universidad Estatal Península de Santa Elena (UPSE); lmoreno@upse.edu.ec
5
Magister en Seguridad e Higiene y Salud Ocupacional; Ing. Ind, Docente de la Universidad Estatal Península de Santa Elena (UPSE);
gherrera@upse.edu.ec
6
Master en Ciencias, Ing. Méc.; Docente de la Universidad Estatal Península de Santa Elena (UPSE); msalvatierra@upse.edu.ec
Revista Ciencia UNEMI
Vol. 12, Nº 29, Enero-Abril 2019
, pp. 51 - 62
ISSN 1390-4272 Impreso
ISSN 2528-7737 Electrónico
http://dx.doi.org/10.29076/issn.2528-7737vol12iss29.2019pp51-62p
Volumen 12, Número 29,
Enero-Abril 2019
, pp. 51 - 62
I. INTRODUCCIÓN
Ecuador, por su Constitución, es responsable de
garantizar a sus habitantes el acceso al agua potable
en la cantidad y calidad necesarias para su buen
vivir. (Asamblea Nacional, 2008). Otros países
de la región y el mundo también están adoptando
las recomendaciones de las Naciones Unidas de
garantizar el derecho al agua a sus ciudadanos
(Naciones Unidas, 2011).
En el mundo, la contaminación del aire,
suelo y agua avanza muy rápidamente, debido
principalmente, a la demanda de los bienes y
servicios de la sociedad y el consumo.
Entre febrero y junio del 2008, las empresas
de agua potable AGUAPEN e HIDROPLAYAS que
están ubicadas en la Península de Santa Elena
tuvieron problemas en su fuente de captación
de agua (embalses) por el incremento de la
materia orgánica natural (MON) en el agua del
embalse, aumento de las plantas acuáticas, algas
y substancias tóxicas que provocaron reclamos por
olores, sabores desagradables y diarreas leves. (El
Universo, 2018)
Algunos de los problemas que ocasionan estas
sustancias son: bioacumulación, competitividad
con los contaminantes clave (plaguicidas), efectos
carcinogénicos y mutagénicos resultantes de sus
reacciones con el cloro (SPD). Debido al riesgo
a la salud, que presentan los subproductos de la
cloración de la materia orgánica, es necesaria su
eliminación en el tratamiento del agua potable
producida, a partir de las fuentes contaminadas de
abastecimiento con estos compuestos (Oxenford,
1996)
En Ecuador, la gestión de la calidad del agua
es realizada por la Secretaria Nacional del Agua
(SENAGUA) a través de la Subsecretaria Técnica
de los Recursos Hídricos y la Subsecretaria de Agua
y Saneamiento, Dirección de Calidad del Agua
en coordinación con el Ministerio de Ambiente,
Ministerio de salud y los Gobiernos Autónomos
Descentralizados. (SENAGUA, 2012)
La presente investigación tiene como objetivo
principal evidenciar experimentalmente la
reducción de las trazas de materia orgánica en el
agua potable mediante la adsorción con zeolita
natural y activada.
La materia orgánica en el agua potable que
causa olor y sabor objetables a los habitantes de
la Península de Santa Elena. Esto lleva a resolver
el problema de calidad del agua potable mediante
la reducción de trazas de materia orgánica en la
potabilización del agua potable y que es de vital
importancia para mejorar la calidad de vida de la
población ecuatoriana. (SEMPLADES, 2018)
Se conoce que la mayoría de las grandes
ciudades en el mundo tienen actualmente
problemas de escasez y calidad del agua debido al
crecimiento poblacional y la contaminación de sus
fuentes de agua. (BBC, 2018).
II. METODOLOGÍA
La metodología seguida para verificar la hipótesis
presentada es la siguiente:
•
Revisión de bibliográfica actualizada de no
más de 4 años, como por ejemplo: trabajos de
investigación, revistas, artículos.
•
Se obtuvieron 4 muestra de agua potable de
la empresa de agua potable de Aguapen EP
cada una de 200 litros para evaluarlas. (INEN
1108, 2014)
•
Se construyeron tres (3) columnas a pequeña
escala como una prueba rápida para evaluar
el rendimiento del material adsorbente.
(ASTM D6586, 2000).
•
Se evaluó sensorialmente el agua purificada
(prueba de calificaciones preferencia) para
evaluar la remoción de olor y sabor del agua
con personal calificado.
•
Se evaluó la fecha de caducidad del agua
purificada envasada en botellas plásticos con
tapa hermética y almacenada a la intemperie
para verificar la eficiencia del proceso de
purificación.
2.1. Materiales
El principal material utilizado para el estudio
experimental es el agua potable. Los demás
materiales que fueron utilizados en la preservación,
almacenamiento, filtración, conducción y medición se
muestran a continuación:
•
Agua potable 1000 lts
•
Carbón Activado Granular 100 gr
•
Zeolita Natural 100 gr
Ramírez et al. Reducción de trazas de materia orgánica en agua potable mediante la adsorción con Zeolita.
•
Zeolita activada 100 gr
•
Filtro de geotextil
•
Mangueras de vinil d=1/2”, 3/8”
•
Tuberías de PVC rígido, accesorios como
codos, tee de PP y bronce.
•
Válvulas de paso rápido de latón d=1/2”, 1/4
•
Ácido clorhídrico HCl 100 ml
•
Envase esterilizados para muestras de 150 ml
y hielera
•
Pipeta desechables de 1 ml
•
Probeta graduada de vidrio 100 ml
•
Botella PET de 500 ml
•
Guantes de látex
•
Mascarillas con filtro
•
Mandil blanco
•
Adhesivo para rotular
•
Tablero eléctrico 2,4m x 5 m
•
Caja de herramientas
AGUA POTABLE
El agua potable utilizada para determinar el
porcentaje de remoción de trazas de materia orgánica
es la suministrada por la empresa AGUAPEN E.P. a
las ciudades de Santa Elena, La Libertad y Salinas. El
agua cruda utilizada para su potabilización cumple
con los criterios de calidad de agua para el consumo
humano teniendo una concentración de COT durante
todo el año < 6 mg/l, esta información fue dada por
el Jefe de Laboratorio Blgo. Guido Ortiz y verificada
con los análisis de 2 muestras sin tratar identificadas
como M#0 C.A. y M#0 Z.A. con valores de COT de
5.892 mg/l y 4.972 mg/ l respectivamente.
Actualmente AGUAPEN E P produce en la planta
de agua potable un caudal de agua potable de 800 l/s
durante las 24 horas, con un total diario de 69.120
m3, el cual es el límite de su producción, en la tabla
1 se muestra las características del agua potable
producida en la planta convencional de potabilización
de agua Atahualpa de diciembre 2013.
Tabla 1. Caracterización del Agua Potable de Aguapen, diciembre 2013.
Fuente: (AGUAPEN EP, 2013)
Elaborado: Ing. Richard Ramírez Palma
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Muestra de agua potable
Mediante muestreo simple se recogieron cuatro
muestras de agua potable de 200 lts en la planta
de agua potable de Atahualpa administrada por
AGUAPEN E.P. en un recipiente de polietileno de alta
densidad con tapa hermética de capacidad de 1000
litros (INEN 2176, 1998).
Para la evaluar la remoción de materia orgánica
en columnas a escala según el método ASTM D6586
se utilizaon aproximadamente 150 litros de agua
potable en 24 horas.
La densidad de zeolita natural es igual a 2.29 g/
cm3 y la mineralogía cualitativa de la zeolita natural
realizada con un difractómetro de rayos X indica la
presencia de cuarzo (15-20%), Heulandiya (35-40%),
Mordenita (20-35%) y Feldespatos (5-15 %).
Muestra de zeolita natural
Mediante muestreo simple se recogió una muestra
de zeolita natural con un peso aproximado de 1000
g. Se trituró y molió con molino de bolas hasta que
cumplió con los requisitos granulométricos de
0.25mm a 0.18 mm correspondiente a la malla (60-
80) exigidos en el método ASTM D6586. La zeolita así
preparada se lava con agua destilada tipo 1 hasta que
el color verdadero del agua de lavado sea < 1 Pt- Co. La
zeolita natural lavada se seca en una estufa aireada a
150 ° C durante 4 horas y almacenados en una botella
de color ámbar hasta que esté listo para su uso.
ZEOLITA NATURAL
La zeolita natural es un mineral aluminosilicato
que se encuentra en rocas sedimentarias tobáceas
extraída de las canteras del rio Ayampe ubicada en la
Provincia de Manabí. Geológicamente se encuentra
en la formación Cayo de la Cordillera Chongón –
Colonche. (Morante, 2004).
El color observado en estas zeolitas es de un verde
claro con franjas milimétricas de color café como se
muestra en la figura 1.
Figura 1: Arena de Toba (zeolita natural) de granulometría 0.25mm a 0.18mm (tamices 60-80.)
ZEOLITA ACTIVADA
La activación térmica de la zeolita ayuda a que
los poros de la zeolita natural tengan una mayor
dimensión y así adsorber más eficientemente
compuestos orgánicos (Suárez , 2008). En cambio,
que la activación química de la zeolita se la realiza con
un medio ácido (Evangelista, 2019).
La zeolita natural se activó mediante el
sometimiento térmico a presión atmosférica en un
horno eléctrico ventilado a una temperatura constante
de 500 °C durante 6 horas.. El color observado en estas
zeolitas activadas térmicamente es de un marrón con
franjas milimétricas de color café.
La densidad de zeolita activada es igual a 2.33 g/
cm3 y la mineralogía cualitativa de la zeolita activada
es la misma que la zeolita natural.
Ramírez et al. Reducción de trazas de materia orgánica en agua potable mediante la adsorción con Zeolita.
Muestra de zeolita activada
Mediante muestreo simple se recogió una
muestra de zeolita activada en un peso aproximado
de 1000 g, la zeolita activada utilizada en ensayo de
filtración a pequeña escala cumple con los requisitos
granulométricos de la malla (60-80) exigidos en el
método ASTM D6586. La zeolita activada se lava con
agua destilada tipo 1 hasta que el color verdadero
del agua de lavado sea < 1 Pt-Co. La zeolita activada
lavada es seca en una estufa aireada a 150 ° C durante
4 horas y almacenados en una botella de color ámbar
con secador hasta que esté listo para su uso.
CARBÓN ACTIVADO
El carbón activado utilizado para determinar el
porcentaje de remoción de trazas de materia orgánica
es el de la marca Norit GAC 830W que se adquirió
en un distribuidor comercial. Este carbón activado
está especificado para la purificación de agua potable
removiendo olores, sabores, compuestos orgánicos
naturales, pesticidas, detergentes, compuestos y
solventes clorinados conforme las normas (ASTM D
3860, 1989) (ASTM D4607, 1987) .
Muestra de carbón activado
Mediante muestreo simple se recogió una
muestra de carbón activado en un peso aproximado
de 1000 g. El carbón activado utilizado en ensayo de
filtración a pequeña escala cumple con los requisitos
granulométricos de la malla (8-30) exigidos en
Figura 2: Zeolita activada de granulometría 0.25mm a 0.18mm (tamices 60-80)
método ASTM D6586. El carbón activado se lava con
agua destilada tipo 1 (ASTM D1193, 2011) hasta que el
color verdadero del agua de lavado sea < 1 Pt-Co. El
carbón activado lavado se seca en una estufa aireada a
150 ° C durante 4 horas y almacenados en una botella
de color ámbar hasta que esté listo para su uso.
2.2 MÉTODO ESTÁNDAR DE COLUMNAS A
ESCALA PEQUEÑA.
Para determinar si la zeolita natural o zeolita
activada son mejores materiales adsorbentes que el
carbón activado se ha utilizado el método estándar
de columnas rápidas a pequeña escala “rapid small
- scale column test” (RSSCT) ASTM D6586, la cual
es una práctica rápida desarrollada para predecir la
adsorción de contaminantes en flujo ascendente o
descendente en reactor discontinuo.
En contraste con los estudios de planta piloto,
la prueba de columna de pequeña escala presentada
en esta práctica no permite una evaluación de
funcionamiento de los factores que pueden afectar al
rendimiento GAC con el tiempo. (ASTM, 2008).
EQUIPO
El equipo de prueba RSSCT está de acuerdo con
el estándar ASTM 6586 que esquemáticamente se
muestra en la Figura 3 Diagrama de flujo del aparato
RSSCT de tres columnas.
El equipo mostrado consta de una bomba
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dosificadora, un manómetro, dos ventosas manuales,
y hasta tres columnas que operan en serie y medios
COLUMNA
Las columnas se realizaron con mangueras de
vinil y tienen una altura h=35 cm de longitud con
un diámetro interior de d=12,7 mm y con uniones en
ambos extremos para manguera para la admisión y
El equipo opera a temperatura ambiente
constante de unos 27 °C en promedio. Para apoyar la
columna de los materiales de zeolita natural, zeolita
activada o carbón activado, se utilizó lana no tejida de
polipropileno.
BOMBA DOSIFICADORA
La bomba de dosificación es una bomba
peristáltica TEKNA EVO AKS modelo 800 utilizada
en el experimento para proveer de agua a los filtros
con un caudal de 100 ml/min con una presión de
hasta 100 psi.
II. RESULTADOS
3.1. CÁLCULOS HIDRÁULICOS
Se realizaron los siguientes cálculos hidráulicos
para la recogida de agua de la muestra y el análisis.
Figura 3: Diagrama de flujo del aparato RSSCT de tres columnas
Éste volumen servirá para calcula el caudal de funcionamiento.
descarga de agua.
Es necesario determinar el volumen del
absorbente en la columna a escala mediante el cálculo
del volumen:
V = Axh = 0.25 πd
2
h = 19cm
3
= 19m
3
para el buen funcionamiento de las columnas a
pequeña escala.
TIEMPO DE CONTACTO EN LECHO VACÍO
Según lo recomendable por las guías de la OMS
el tiempo de contacto en lecho vacío (Empty Bed
Contact Time EBCT) para el CAG en columnas de
escala real tiene que estar entre 5 a 30 min. En las
pruebas de columnas a pequeña escala el tiempo a
utilizar se lo calculo asumiendo el tiempo EBCT de 10
min para escala real.
Para determinar el tiempo de contacto en lecho
vacío para el material adsorbente sea este carbón
activado, zeolita natural o zeolita activada se utilizó la
ecuación 4.1 considerando los siguientes parámetros.
Ramírez et al. Reducción de trazas de materia orgánica en agua potable mediante la adsorción con Zeolita.
Donde:
EBCT sc = tiempo de contacto vacío-cama para la
columna pequeña (RSSCT)
EBCT lc = tiempo de contacto vacío-cama para la
columna real = 10 min.
= radio de las partículas de carbono o zeolita natural o
activada utilizados en las columnas de escala pequeña
(Prueba).= 0,0106 mm.
Rlc = radio de las partículas de carbono o zeolita
natural o activada utilizados en las columnas de
escala real= 0,0792 mm.
tsc = tiempo transcurrido requerido para conducir la
columna pequeña (Prueba)
tlc = tiempo transcurrido requerido para conducir la
columna real =240 h =10 d.
Entonces
EBCTsc = 0,179 min
TIEMPO DE RUPTURA
Es el tiempo que transcurre desde el
funcionamiento de la columna (operación del lecho)
hasta que el contaminante aparece en la corriente
de salida o más concretamente, cuando se alcanza la
máxima concentración permisible en el efluente, se
denomina tiempo de ruptura.
El carbón activado marca “Norit” indica que
con un tiempo de ruptura de 240 horas (10 días),
la purificación de agua potable en una columna
funcionando continuamente, con flujo descendente,
tiene una remoción del 87%.
Entonces, para conducir el tiempo de ensayo
se calcula con la misma ecuación 4.1 el tiempo
transcurrido en columna de pequeña escala, dando
como resultado que el tiempo del ensayo es 24 horas
que corresponde a 10 días de funcionamiento de la
columna a escala real. Este tiempo será suficiente
para evaluar si la zeolita natural o activada es mejor
adsorbente que el carbón activado.
De acuerdo con este tiempo de funcionamiento se
determina tomar cada 3 horas una muestra simple,
para determinar la concentración de COT.
CAUDAL
Para determinar el caudal se tiene el volumen del
material adsorbente y su tiempo de contacto de cama
vacío, por lo que tenemos que:
3.2. FUNCIONAMIENTO
1. Colocar en el tanque de almacenamiento de
polietileno 2 litros de agua destilada clase IV,
encender la bomba peristáltica dosificadora
para que fluya el agua destilada con flujo
descendente por las 2 columnas de pequeña
a escala colocadas en serie con la correcta
operación de las válvulas de control y cierre,
esto se realiza con el objeto de lavar todo el
equipo.
2. Calibrar el caudal necesario para la prueba
mediante el ajuste de la velocidad de la bomba
dosificadora y el uso de la válvula de control
3. Purgar el aire de las tuberías por medio de las
ventosas instaladas, reparar cualquier fuga.
4. Apagar el equipo luego de que se termina
el agua destilada, colocar el agua potable
para purificar en tanque de almacenamiento
(afluente).
5. Encender nuevamente la bomba dosificadora
a un caudal constante +/- 0,05 ml/min a
través del lecho de material 1.
6. Durante el funcionamiento se debe de
observar y anotar el caudal, presión y el
tiempo transcurrido.
7. Para determinar la eficiencia de remoción, se
toma muestras para evaluar la concentración
de COT de la muestra inicial t=0 (inicio)
y las muestras al intervalo de tiempo de 3
horas que corresponde al tiempo t = 3, 6, 9,
12, 15, 18, 21, 24 horas a escala pequeña que
corresponde a 240 horas a escala real (10
días).
Éste caudal fue calibrado en 100 ml/min.
Volumen 12, Número 29,
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AGUA TRATADA O PURIFICADA
El agua tratada o purificada se obtiene del
funcionamiento continuo de la columna a pequeña
escala con un flujo constante.
Muestras
Cada muestra se recogió en el tiempo establecido
de 3 horas, para obtener la muestra se cumplió
con la norma INEN 2176 y las buenas prácticas de
laboratorio. La muestra se recogió en recipientes con
tapa de PTFE de 150 ml ubicando el recipiente en una
base nivelada con el objeto de no dejar espacio para
acumulación de aire. Después de recogida la muestra,
se conserva de acuerdo a la norma (INEN 2169, 1998)
con ácido clorhídrico, HCl, hasta llegar a pH < 2 y se
refrigera a 4°C.
Equipo
El equipo utilizado fue un analizador de carbono
orgánico total Shimadzu TOC-V CSN equipado con
detector infrarrojo no dispersivo (IRND). El inyector
automático del equipo está dotado con una válvula
de 8 puertos. La reacción de combustión se realiza
en un tubo de cuarzo a 680 °C y es catalizada con
un catalizador regular de platino (recomendado
para concentraciones mayores a 0,5 mg/L de C). La
presión de trabajo fue de 43 psi y se utilizó oxigeno
como gas de arrastre con un flujo de 150 ml/min.
Materiales
•
Filtro RC 0,45 µm
DETERMINACIÓN DE CARBÓN ORGÁNICO
TOTAL
Para determinar la calidad del agua potable y la
remoción de la materia orgánica en el agua potable
en las columnas con los materiales adsorbentes como
la zeolita natural, zeolita activada y carbón activado
se ha utilizado el parámetro de control al carbón
orgánico total. Actualmente este parámetro está
siendo ampliamente utilizado por las empresas de
aguas potables, purificadoras de aguas, la industria
de alimentos y farmacéutica por la rapidez de sus
resultados y su grado de confiabilidad (HACH, 2019).
La determinación se realiza de acuerdo a norma (SM
5310, 2000). El carbono total se divide en carbón
inorgánico total y carbón orgánico total (COT). Este
último se subdivide en carbón orgánico total purgable
o volátil y carbón orgánico total no purgable o fijo
como se muestra en la figura 4 fracciones del carbón
en el agua.
Figura 4: Fracciones del carbón en el agua
Fuente: (Velasco A., 2015)
•
Pipetas aforadas clase A de 2, 5, 10, 25, y 50
ml
•
Beakers de 250 ml
•
Viales ámbar de 40 ml con tapa PTFE
•
Frasco lavador
Para la determinación del carbón orgánico total
equipado con detector infrarrojo no dispersivo se
utilizan los siguientes reactivos.
Reactivos
•
Ftalato ácido de potasio KC8H5O4
•
Agua para reactivos (agua tipo I)
•
HCl2 M
Ramírez et al. Reducción de trazas de materia orgánica en agua potable mediante la adsorción con Zeolita.
•
H3PO4 25%
•
Aire libre de CO2 (UP)
El lavado del material de vidrio se realizó con
una solución diluida de lauril éter sulfato de sodio,
CH3(CH2)10CH2(OCH2CH2)nOSO3Na, TEXAPON,
se enjuagó con abundante agua de la llave y
posteriormente con agua destilada tipo II. Finalmente,
todo el material se purgó con agua para reactivos tipo
I y se dejó secar a temperatura ambiente.
EVALUACIÓN SENSORIAL
Para evaluar sensorialmente la remoción de
materia orgánica del agua potable se obtuvieron cinco
(5) muestras de agua purificadas en las columnas a
pequeña escala con un tiempo de ruptura de 24 horas
incluida dos (2) muestras de agua, un agua patrón y
otra agua de Aguapen E.P. sin tratar. (Sarah E. Kemp,
2009)
Los resultados de la evaluación sensorial indican
lo siguiente:
1. Muestra E patrón es la + + preferida
2. Muestra C Carbón Activado es la + preferida
3. Muestra B Zeolita activada es la preferida
4. Muestra D Agua potable es la – preferida
Muestra A Zeolita natural es la – – preferida
Todas las muestras de aguas tuvieron un volumen
de 500 ml, luego de la cual, fue envasada en una
botella plástica conforme a las buenas prácticas de
producción de agua embotellada para llevar a la sala
de captación del laboratorio de control de calidad
carrera en licenciatura en nutrición de la ESPOL.
3.3. CADUCIDAD
Se evaluó la caducidad (vencimiento) del agua
purificada que está relacionada directamente con
la calidad del agua o eficiencia de la remoción de
compuestos orgánicos, para ello se obtuvieron cinco
(5) muestras de agua purificadas en las columnas a
pequeña escala con un tiempo de ruptura de 24 horas
incluidas una agua purificada comercial para patrón
y otra agua de Aguapen E.P. sin trata. Todas las
muestras de aguas tuvieron un volumen de 500 ml,
luego de la cual, fueron envasadas en botellas plásticas
conforme a las buenas prácticas de producción de
agua embotellada para llevar a la sala de caducidad
donde se expuso a la intemperie (medio ambiente).
De las muestras de agua purificada tomadas para
determinar la fecha de caducidad luego de 30 días a la
intemperie el resultado siguiente:
Calificación: 5 = caducidad > 30 días
;
1 = caducidad < 30 días.
1) Muestra patrón
= 5
2) Muestra de carbón activado
= 5
3) Muestra de zeolita activada
= 3
4) Muestra de zeolita natural
= 2
5) Muestra de Aguapen sin trata
= 1
En la muestra de Aguapen y de zeolita natural se
aprecia a simple vista color y microalgas.
En la muestra de carbón activado igual que la
muestra patrón no se aprecia ningún cambio de color
o microalgas por lo que se infiere que es la de mejor
calidad.
4. RESULTADOS
4.1. Características geológicas, físicas y
químicas
La caracterización de la zeolita natural utilizada
en este estudio para la reducción de las trazas de
materia orgánica en el agua potable se la tomo de
la tesis Cementos alcalinamente activados a base de
zeolitas naturales del Ing. Carlos Parra Moran. En
este estudio para identificar los minerales presentes
en la zeolita se realizó también un difractograma. En
la figura 5 y figura 6 se observa una vista microscópica
para apreciar el tamaño de los poros responsable de
la adsorción.
ZEOLITA NATURAL
•
Roca sedimentaria de la formación Cayo
ubicada en la formación Chongón – Colonche.
•
Color esmeralda con pliegues milimétricos de
color café.
•
Densidad de 2,29 g/cm3 (INEN 156:2009
segunda revisión. Cemento Hidráulico.
•
Determinación de la densidad.
•
Granulometría malla 60-80
•
Tamaño efectivo = 0,2 mm
•
Tamaño de poro = 2 -12 A°
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REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA
En la tabla 2 se muestra los resultados de la
remoción de materia orgánica mediante el análisis
de la concentración de carbón orgánico total de
las muestras de agua purificada tomadas luego del
Figura 5: Difractograma de zeolita natural, (Parra Moràn, 2011)
Figura 6: Zeolita natural vista en microscopio electrónico de barrido, (Parra Moràn, 2011)
Tabla 2: Concentración de COT del agua purificada en las columnas a escala pequeña
funcionamiento de las columnas de pequeña escala en
los tiempos inicial, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 y 24 horas. Las
columnas fueron de carbón activado, zeolita natural y
zeolita activada.
Ramírez et al. Reducción de trazas de materia orgánica en agua potable mediante la adsorción con Zeolita.
De la tabla 2 y de la figura 7 se infiere lo siguiente
después del funcionamiento de 24 horas que
corresponden a escala normal 8 días:
•
La remoción de la materia orgánica con
carbón activado es de alrededor del 37%
•
La remoción de la materia orgánica con
zeolita natural es de alrededor del 32%
•
La remoción de la materia orgánica con
zeolita activada es de alrededor del 20%
TIEMPO DE RUPTURA
El tiempo de ruptura en la columna a escala
previsto fue de 24 horas ya que se observa un
incremento rápido de la presión de trabajo, esto es
indicativo de la colmatación de la columna.
CONCLUSIONES
1. El análisis de la concentración de carbón
orgánico total en el agua potable en la que
se redujo las trazas de materia orgánica
mostró que en el tratamiento por medio de la
adsorción de zeolita natural y zeolita activada
no es significativamente más eficiente que la
adsorción del carbón activado.
2. El tiempo de ruptura de las columnas a escala
real depende de la calidad del agua potable
a purificar y en este caso fue igual o mayor a
Figura 7: Concentración de Carbón Orgánico Total (COT) en el funcionamiento de las columnas en
%, C/Co relación entre concentración de COT en un tiempo dado vs la concentración inicial
de COT.
240 horas en ambos casos.
V. RECOMENDACIÓN
De acuerdo a otros autores que han trabajado con
columnas de adsorción, estas recomiendan para un
diseño especifico de adsorción de un determinado
parámetro en el agua potable y que se realice una
planta piloto o modulo que opere y se mantenga
durante un año en funcionamiento debido a que
la base para realizar este estudio se realiza sobre la
hipótesis de Crittenden en que las condiciones de
difusividad constante existen dentro de la columna
de GAC no se aplica a todas las aguas o todos los
compuestos de interés. Por ejemplo, este supuesto no
se aplica para la decoloración del agua y la adsorción
de grandes moléculas, tales como: ácidos húmicos
y fúlvicos que son los que le dan mal sabor al agua
potable. Se recomienda que al menos una columna
RSSCT piloto o modulo de comparación se realice
para ayudar en la selección de las variables de diseño
RSSCT para una determinada agua de la matriz.
VI. REFERENCIAS
AGUAPEN EP. (2013). INFORME MENSUAL. Santa
Elena: Aguapen EP.
Volumen 12, Número 29,
Enero-Abril 2019
, pp. 51 - 62
Asamblea Nacional. (2008). Constitucion de la
Republica del Ecuador. Alfaro: Ediciones legales.
ASTM D 3860. (1989). Determinación de la capacidad
adsortiva del carbón activado por fase acuosa con
azul de metileno. West Conshohocken: ASTM
INTERNATIONAL.
ASTM D1193. (2011). Agua de calidad de reactivo.
West Conshohocken: ASTM INTERNATIONAL.
Obtenido de astm.org
ASTM D4607. (1987). Area superficial del carbón
activado en la adsorción de compuestos en solució.
West Conshohocken: ASTM INTERNATIONAL.
ASTM D6586. (2000). Standard Practice for the
Prediction of Contaminant Adsorption On GAC
In Aqueous Systems Using Rapid Small-Scale
Column Tests. West Conshohocken: ASTM
INTERNATIONAL. Obtenido de www.astm.org
BBC. (7 de 2 de 2018). bbc. Obtenido de https://www.
bbc.com/mundo/noticias-42975307
El Universo. (28 de 02 de 2018). Quejas por mal olor
y sabor del agua potable peninsular.
Evangelista, e. a. (2019). TRATAMIENTO QUIMICO
DE CLINOPTILOLITA NATURAL PARA LA
ADSORCION DE GASES CONTAMINANTES
DE BAJO PESO MOLECULAR. Obtenido de
ResearchGate: https://www.researchgate.net/
publication/228790466_TRATAMIENTO_
QUIMICO_DE_CLINOPTILOLITA_NATURAL_
P A R A _ L A _ A D S O R C I O N _ D E _ G A S E S _
C O N T A M I N A N T E S _ D E _ B A J O _ P E S O _
MOLECULAR
HACH. (9 de 01 de 2019). IMPORTANCIA DE
LA MEDICIÓN DE CARBONO ORGÁNICO
TOTAL. Obtenido de file:///C:/Users/Priscila/
Downloads/Documents/DOC040.61.10062.
Jun15_ES.pdf
INEN 1108. (2014). AGUA POTABLE REQUISITOS.
QUITO: INEN.
INEN 2169. (1998). Agua, calidad del agua, muestreo.
Quito: INEN .
INEN 2176. (1998). INEN 2176 AGUA. CALIDAD
DEL AGUA. MUESTREO. TÉCNICAS DE
MUESTREO. Quito-Ecuador: INEN.
Morante, F. (2004). Las zeolitas de la costa de
Ecuador (Guayaquil) : geología, caracterización y
aplicaciones. Madrid: Universidad Politecnica de
Madrid.
Naciones Unidas. (Marzo de 2011). Oficina del
Alto Comisionado de los Derechos Humanos
de las Naciones Unidas. Obtenido de https://
www.ohchr.org/Documents/Publications/
FactSheet35sp.pdf
Oxenford, J. (1996). Disinfection by-products:
current practices and future. Scielo, 1(1), 3-16.
Parra Moràn, C. (2011). Cementos alcalinamente
activados a bases de zeolita naturales. Guayaquil:
Espol.
Sarah E. Kemp, T. H. (2009). Sensory Evaluation: A
Practical Handbook. Wiley-Blackwell.
SEMPLADES. (2018). PLAN DEL BUEN VIVIR 2017-
2021. qUITO: SEMPLADES.
SENAGUA. (10 de 01 de 2012). SENAGUA. Obtenido
de https://www.agua.gob.ec/organigrama-de-la-
secretaria-nacional-del-agua/
SM 5310. (2000). Total organic carbon (TOC).
Whashington D,C,: APHA.
Suárez , e. (2008). Thermal activation of the mordenite
from Los Murcianos deposist (Almería). Geo-
Temas 10, 1175-1178.
Velasco A., F. (2015). Analizadores de proceso en
línea: Introducción a sus técnicas analíticas.
España: Ediciones Diaz de Santos.