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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL
ELABORACIÓN DE UN MATERIAL BIOADSORBENTE A PARTIR DE LA
CASCARA DE PLATANO (MUSA X PARADISIACA) PARA SER UTILIZADO EN
LA REMOCIÓN DE COBRE Y ARSENICO
CURSO:
Procesos Industriales I
DESARROLLADO POR:
Florián Ope, Alanna Sasha
Quispe Salas, Alejandra Sugey
DOCENTE:
Ing. Ríos Zapana, Paulino Flavio
CICLO:
VII
15 de diciembre del 2022
ILO – MOQUEGUA
2
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA
RESUMEN
El presente trabajo tuvo como propósito la elaboración de material biosorbente y su
utilización en el tratamiento de aguas con metales pesados (Arsénico y Cobre) mediante
el uso de biomasa seca (cáscara de plátano) en la Universidad Nacional deMoquegua de
la Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental.
La cáscara de plátano tiene un uso importante en esta investigación debido a que es la
base para elaborar el material biosorbentes con la finalidad de utilizarlo en el tratamiento
de metales pesados de la industria de curtiembre mediante el proceso de biosorción, que
es el mecanismo sorbente del contaminante principal.
Para ello es de vital relevancia tomar en cuenta la caracterización botánica, morfológica,
química y física de las cáscaras de plátano a utilizar con el objetivo de obtener un producto
de calidad y que sea eficiente en el proceso pretendido.
La elaboración de la biomasa seca (cascara de plátano) se llevó a cabo a partir de un
proceso de lavado, secado, trituración ytamizado, obteniendo así el material en partículas.
Posterior a ello se obtuvieron cuatro diferentes dosis, 1, 2, 3 y 4 g de biomasa seca (cáscara
de plátano) y dos diferentes mallas de 150 y 300 m para As y Cu. Para elagua que
contenía Arsénico se trabajó con un pH de 4.18 y para Cobre se trabajó con un Ph de 4.20
con una velocidad de 200 RPM para cada uno de ellos, para luego ser analizados.
Palabras clave: Cascara de plátano, bio-adsorción, proceso, pH, biomasa.
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INDICE
RESUMEN.................................................................................................................................... 2
1. INTRODUCCIÓN............................................................................................................... 6
2. OBJETIVOS........................................................................................................................ 7
2.1. OBJETIVO GENERAL ............................................................................................. 7
2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS .................................................................................... 7
3. MARCO TEORICO ........................................................................................................... 7
3.1. Generalidades del agua............................................................................................... 7
3.2. Agua contaminada por metales pesados ................................................................... 7
3.3. Metales pesados ........................................................................................................... 8
3.5. Biosorción..................................................................................................................... 9
3.6. Adsorción. .................................................................................................................. 10
3.8. Coagulación ............................................................................................................... 11
4. MATERIALES Y METODOS......................................................................................... 11
4.1. Materiales................................................................................................................... 11
4.2. Equipos....................................................................................................................... 13
4.3. Reactivos y Soluciones .............................................................................................. 15
4.4. Métodos.......................................................................................................................... 16
4.4.2. Recolección de las cáscaras de plátano. ................................................................... 16
4.4.3. Preparación de las cáscaras de plátano ................................................................... 17
4.4.4. Tratamiento de las cáscaras de plátano................................................................... 17
4.4.5. Secado de las cáscaras de plátano ............................................................................ 18
4.4.6. Molienda de las cáscaras de plátano. ................................................................... 18
4.4.7. Tamizado del material biosorbente.......................................................................... 19
4.4.8. Elaboración de patrones de arsénico y cobre.......................................................... 19
4.4.9. Adecuamiento de pH para los patrones de arsénico y cobre ................................. 20
4.4.10. Peso del bioadsorbente.......................................................................................... 21
4.4.11. Retención.................................................................................................................... 22
4.4.12. Agitación ................................................................................................................ 23
4.4.13. Filtrado................................................................................................................... 24
4.4.14. Tratamiento ........................................................................................................... 24
4.4.15. Análisis ................................................................................................................... 25
4.4.16. Diagrama de Flujos............................................................................................... 26
5. RESULTADOS Y DISCUCIÓN...................................................................................... 27
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5.1. Identificación taxonómica del Plátano .................................................................... 27
5.2. Caracterización de la materia prima (Harina de Cascara de Plátano)................ 27
5.3. Peso de la Cascara..................................................................................................... 28
5.4. Parámetros de Arsénico y Cobre. ............................................................................ 28
5.5. Parámetros................................................................................................................. 30
5.6. Pruebas con Cascara de Plátano.............................................................................. 30
5.6.1. Remoción de Arsénico utilizando la cascara de Plátano.................................... 30
5.6.2. Remoción de Cobre utilizando la cascara de Plátano. ....................................... 32
5.6.3. Remoción de Arsénico y Cobre............................................................................ 33
6. CONCLUSIONES............................................................................................................. 36
7. BIBLIOGRAFIA............................................................................................................... 37
8. ANEXOS ............................................................................................................................ 38
8.1. Anexo 01: Panel Fotográfico .................................................................................... 38
8.2. Anexo 02: Estándares de Calidad Ambiental de Agua.......................................... 43
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INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Recolección de cascaras de plátano............................................................................. 16
Figura 2. Clasificación de cascaras de plátano ............................................................................ 17
Figura 3. Cortado y lavado de las cascaras de plátano con agua potable................................... 17
Figura 4. Secado de las cascaras de plátano ............................................................................... 18
Figura 5. Trituración de las cáscaras de plátano. ........................................................................ 18
Figura 6. Tamizado del material biosorbente y almacenamiento según el número de malla.... 19
Figura 7. Agregando arsénico y cobre a las dos fiolas................................................................. 19
Figura 8. Resultado de patrones arsénico y cobre ...................................................................... 20
Figura 9. Adecuamiento de pH.................................................................................................... 21
Figura 10. Medición de pH para arsénico y cobre....................................................................... 21
Figura 11. Biomasa separada en malla de 75, 150 y 300 um...................................................... 21
Figura 12. Pesado del bioadsorbente.......................................................................................... 22
Figura 13. Vasos precipitados con patrones de arsénico y cobre............................................... 22
Figura 14. Agitación de los 16 vasos con bioadsorbente ............................................................ 23
Figura 15. Resultado de la agitación............................................................................................ 24
Figura 16. filtrado por la maquina centrifugadora y resultados.................................................. 24
Figura 17. Filtrado por la máquina centrifugadora y resultados................................................. 24
Figura 19. Diagrama de Bloques del proceso de producción de material bioadsorbente........... 26
Figura N°20. Caracterización de la materia Prima ...................................................................... 27
Figura N°21. Remoción de la concentración de Arsénico........................................................... 31
Figura N°22. Concentración de Arsénico Vs. Dosis de Biomasa.................................................. 31
Figura N°23. Remoción de la concentración de Cobre ............................................................... 32
Figura N°24. Concentración de Cobre Vs. Dosis de Biomasa...................................................... 33
Figura N°25. Concentración de As y Cu....................................................................................... 34
Figura N°26. Plátanos comprados en el Mercado Pacocha. ....................................................... 38
Figura N°27. Plátanos comprados en el Mercado Pacocha. ....................................................... 38
Figura N°28. Plátanos comprados en el Mercado Pacocha. ....................................................... 39
Figura N°29. Molienda de la muestra ......................................................................................... 39
Figura N°30. Tamizado de la cascara de Plátano ........................................................................ 40
Figura N°31. Peso de 1, 2, 3, y 4 gramos..................................................................................... 40
Figura N°32. Adecuamiento de pH.............................................................................................. 41
Figura N°33. Agitación de la muestra.......................................................................................... 41
Figura N°34. Filtrado de la muestra ............................................................................................ 41
Figura N°35. Análisis de la muestra............................................................................................. 42
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1. INTRODUCCIÓN
La contaminación del agua con metales pesados es la preocupación actual puesto que son
vertidas a las aguas superficiales sin tratamiento previo o eficaz, por lo que provocan una
contaminación ambiental que causa daños en la salud de las personas y animales, pueden
llegar a ser muy tóxicos en elevadas concentraciones ocasionando malestares
estomacales, debilitamiento del sistema inmune, erupciones cutáneas, cáncer, e incluso la
muerte.
Según el Organismo Mundial de la Salud (OMS) en el agua la máxima concentración de
iones de metales pesados debe estar en un rango de 0,01 ppm a 1 ppm sin embargo en
muchos efluentes la concentración de metales pesados registrados es muy alto.
Actualmente, existen diversos métodos de tratamiento para efluentes industriales, con el
objetivo de reducir la concentración de metales presente en el agua residual hasta niveles
que no afecten la salud y la calidad ambiental; sin embargo, muchos de los tratamientos
tienen costos elevados; y en algunos casos, utilizan sustancias químicas (como sulfato de
aluminio, policloruro de aluminio, o cloruro férrico) para promover la precipitación
química; que conlleva a generar residuos potencialmente tóxicos.
En este contexto, el siguiente trabajo evalúa la adsorción del Cobre y Arsénico,
empleando como bioadsorbente la cáscara de plátano “Musa paradisiaca” seca y
pulverizada, por su alto contenido de iones negativos, lo que le confiere un elevado
potencial para retener los cationes de metales como el Cobre y Arsénico de los efluentes.
En consecuencia, la cáscara de plátano “Musa paradisiaca”, que constituye un residuo
orgánico biodegradable, se presenta como una opción efectiva, económica y sostenible,
para el tratamiento del agua residual.
En ese contexto la cascara de plátano constituye un residuo orgánico biodegradables, por
tanto, en el presente trabajo se propone como una opción efectiva, económica y
sustentable el uso cascara de plátano como un bioadsorbente para el tratamiento de agua
residual.
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2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GENERAL
 Elaborar un material Biosorbente a partir de la cáscara de plátano (Musa
sp.) para ser utilizado en la remoción de Cobre y arsénico presente en aguas
contaminadas.
2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Efectuar un tratamiento previo a las cáscaras de plátano recolectadas.
 Realizar la recolección de las cáscaras de plátano de nuestras casas
 Determinar la temperatura óptima de secado de las cáscaras de plátano.
 Aplicar un método de reducción de tamaño a las cáscaras de plátano
previamentesecadas.
 Remover arsénico y cobre presente en aguas contaminadas, utilizadas
comomodelo de aguas sintéticas con bajas concentraciones de este metal.
 Adecuar el pH
3. MARCO TEORICO
3.1. Generalidades del agua
El agua cubre el 71% de la corteza terrestre, principalmente se localiza en los océanos, donde
se concentra el 96,5% del total de agua, los glaciares poseen 1,74%, los depósitos
subterráneos (acuíferos) suponen el 1,72% y el 0,04% se reparten en orden de lagos, humedad
del suelo, ríos, atmósfera y seres vivos. ALVARADO, A. y GOMEZ, D. (2013).
3.2. Agua contaminada por metales pesados
Las efluentes industriales sin tratar o tratados deficientemente incorporan a los
cuerpos de agua sustancias potencialmente tóxicas, como los metales pesados (plomo,
mercurio, cadmio, cromo, cobre, zinc, u otros); los mismos que presentan alta
movilidad en ecosistemas acuáticos y debido a su capacidad de bioacumularse, el
consumo frecuente de cantidades bajas, con el tiempo puede ocasionar elevadas
concentraciones de estos metales en los tejidos de organismos vivos, lo cual se conoce
como biomagnificación. Consecuentemente, los peces que habitan en aguas
contaminadas y forman parte de la dieta alimenticia, se convierten en potenciales
agentes tóxicos para la salud humana (Cañizares, 2000).
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3.3. Metales pesados
Se refiere a cualquier elemento químico metálico que tenga una densidad relativa alta;
y que posea propiedades tóxicas o venenosas en concentraciones relativamente bajas.
Los ejemplos de metales pesados incluyen al mercurio (Hg), cadmio (Cd), arsénico
(As), cromo (Cr), talio (Tl), plomo (Pb), entre otros; estos metales pesados son
componentes naturales de la corteza terrestre, por tal razón, no pueden ser
descompuestos o destruidos. En forma de trazas (< 50 ppm) se adhieren a nuestro
cuerpo por distintas vías: a través de los alimentos, el consumo de agua o mediante la
respiración de aire contaminado. Cabe señalar que, que algunos metales pesados son
considerados además elementos traza (por ejemplo: zinc, hierro, cobre, manganeso,
entre otros) fundamentales para el desarrollo de los seres vivos en determinadas
concentraciones; sin embargo, una mayor concentración de dichos metales puede
resultar perjudicial, ocasionando envenenamiento e inclusive la muerte (Vásconez,
2012).
A) Cobre
El cobre (Cu) es también considerado un metal pesado, de color cobrizo y
resplandor metálico. “El cobre se caracteriza por ser uno 10 de los mejores
conductores de la electricidad (…). Las aleaciones de cobre más importantes son
el bronce (una aleación de Cu y Sn) y el latón (una aleación de Cu y Zn)” (Zhang,
2015, p. 3).
 El cobre en el organismo
Es importante mencionar que el cobre es un elemento traza esencial para
la salud de los seres vivos, por lo cual su absorción en el organismo es
necesaria (Leiva & Palestini, 2012). Asimismo, en el ser humano no es
frecuente la deficiencia de Cu con producción de anemia, a diferencia del
ganado en algunas zonas cuyos terrenos presentan bajos contenidos de Cu.
Un ser humano adulto contiene 100 - 150 mg de Cu, que se distribuye en
los órganos según el siguiente orden: hígado > cerebro > corazón > riñón.
B) Arsénico
El Arsénico se encuentra en la atmósfera, rocas, suelos, minerales, cuerpos de
agua y organismos de formas orgánica e inorgánica y metilada. Según estudios el
Arsénico tiene fácil movilización en condiciones naturales. Aunque el hombre ha
tenido gran impacto en la generación de Arsénico tóxico a través de la actividad
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minero metalurgia, mediante el uso de combustibles fósiles, de pesticidas
orgánicos, desecantes agrícolas y herbicidas, así también como el uso del As en
insumo de alimentos para aves de corral y ganado. Rangel, A. et al. El Arsénico
se encuentra en diferentes estados de oxidación, entre ellos: Arseniato As (V),
Arsenito As (III), Arsénico elemental (0) y Arseniuro (-III) ESCALERA, R. y
ORMACHEA, M., (2017).
 El Arsénico en el Organismo
La toxicidad del arsénico en altas concentraciones ha sido conocido por
ciclos, también se tiene documentado que se utiliza para el tratamiento de
enfermedades como la malaria, sífilis, cólera e incluso leucemia. La arsina
(AsH3), es la forma más toxica del arsénico, un compuesto gaseoso,
inflamable 20 e inodoro. Seguidos por arsenitos (As III), arseniato (As V),
y compuestos orgánicos. TRELLES Bautista, Jesus A. (2013).
3.4. Importancia del Análisis de Metales Pesados
El agua tiene la propiedad de disolver un gran número de sustancias tanto
orgánicas como inorgánicas, dependiendo de su solubilidad; por lo cual, es
considerada como un solvente universal. Y conforme se describió en los acápites
anteriores, los metales pesados se encuentran distribuidos en el ambiente en forma
de reservas geológicas y constituyen fuente de una gran diversidad de iones con
potencial a disolverse en las aguas. Cabe precisar que normalmente en condiciones
naturales los metales pesados en el agua, se hallan en niveles muy bajos (trazas),
siendo en algunos casos necesarios para el correcto desarrollo de los organismos
vivos que dependen de estas aguas (Mancilla, y otros, 2017). Sin embargo, debido
a la acción antropogénica la contaminación del agua por metales pesados (como
el Pb, As, Cd, Cu, Cr, Hg, Ni, y Zn), se produce un incremento de la concentración
normal de dichas sustancias existentes, que altera la calidad de los ecosistemas
acuáticos lo que representa un riesgo potencial para la salud 12 humana debido a
la bioacumulación de metales pesados en las plantas y animales (Mancilla, y otros,
2017).
3.5. Biosorción
La biosorción es la capacidad que tienen los materiales biológicos para eliminar
compuestos orgánicos e inorgánicos de una solución a través de la adsorción. La
biosorción de metales pesados es un proceso pasivo no metabólico de unión del
metal con el bioadsorbente y es considerada como un proceso fisicoquímico
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rápido. En otro sentido, también se puede definir como un término colectivo para
una serie de procesos de acumulación pasiva que en todo caso puede incluir el
intercambio de iones, complejación, 15 quelación, adsorción y
microprecipitación.
3.6. Adsorción.
La adsorción de manera general se entiende como un fenómeno de atracción de
partículas, tales como los átomos, iones y moléculas, que se encuentran en una
determinada fase, por la superficie de un sólido o un líquido. Es un fenómeno
espontáneo como consecuencia de fuerzas no compensadas en la superficie de
división de fases. La adsorción de un soluto en un fluido acuoso se desarrolla
mediante las siguientes etapas; el fluido atraviesa alrededor de las partículas
adsorbentes y el soluto del fluido se difunde hacia toda la superficie exterior de
las partículas del material adsorbente; después el soluto desde el interior de los
poros se difunde hasta la superficie de los mismos; finalmente, el soluto es
adsorbido en la superficie del material adsorbente (Geankoplis, 2006).
3.7. Cáscara de plátanos
La fruta está protegida por su cáscara, que se desecha como desperdicio después
de comerse la porción carnosa interior. La fibra de la cáscara tiene una mejor
calidad que otras fuentes de fibra debido a su alto contenido de fibra total y
soluble, capacidad de retención de agua y aceite y fermentabilidad colónica, así
como un menor contenido de ácido fítico y valor calórico. Un alto contenido de
fibra dietética de la cáscara de plátano (aproximadamente 50 g/100 g) es
indicativo de una buena fuente de fibra dietética, la maduración de las frutas de
plátano ha demostrado afectar la composición de fibra dietética de cáscaras de
bananas. El contenido de celulosa, lignina y hemicelulosa de las cáscaras de
plátano, los componentes de las fracciones de fibra dietética insoluble, varia de 7
g/100 g a 12 g/100 g, 6,4 g/100 g a 9,6 g/100 g y 6,4 g/100 g a 8,4 g/100 g,
respectivamente, mientras que la pectina contenido, un componente de la fibra
dietética soluble osciló entre 13,0 g/100 g y 21,7 g/100 g (Maruf, 2019).
 Contenido de almidón: según Li et al., (2018), el contenido de almidón de
la cáscara de plátano en seco oscila entre el 16 % y el 48,5 %. Para dos
variedades de banano, Big Ebanga y Grande Naine, el contenido de
almidón de la cáscara disminuye de 39,3 % a 0,1 % y de 11,1 % a 3,3 %,
11
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respectivamente, y el contenido de azúcar soluble aumenta de 4,2 % a 38,3
% y de 2,2 % a 32,4 %, respectivamente, a medida que madura la fruta. El
plátano en su etapa biche tiene un gran porcentaje de almidón, entre 60 y
70%, de modo que funciona como un excelente floculante. Los
componentes del plátano en orden de mayor a menor porcentaje son:
almidón, humedad, fibra, lípidos, proteínas y cenizas (Li et al., 2018)
3.8. Coagulación
Sedimentación La sedimentación es la técnica de separación más tradicional y se
basa en una coagulación y floculación eficientes para producir flóculos con
buenas propiedades de sedimentación (Nurudeen Abiola, 2019).
4. MATERIALES Y METODOS
4.1. Materiales
Fiola Es un recipiente de vidrio que se utiliza
sobre todo para contener y medir
líquidos.
Se emplean en operaciones de análisis
químico cuantitativo, para preparar
soluciones de concentraciones definidas.
Utilizadas para calentar líquidos, para
disolver sustancias o para re-cristalizar
sólidos.
Pipeta La pipeta es un instrumento volumétrico
de laboratorio que permite medir la
alícuota de líquido con bastante
precisión. Suelen ser de vidrio. Está
formada por un tubo transparente que
termina en una de sus puntas de forma
cónica, y tiene una graduación (una serie
de marcas grabadas) con la que se
indican distintos volúmenes.
Micropipeta La micropipeta es un instrumento de
laboratorio empleado para absorber y
transferir pequeños volúmenes de
líquidos y permitir su manejo en las
distintas técnicas científicas.
12
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Fuentes de aluminio Bandejas de aluminio para muestras, para
analizador de humedad Ohaus.
Tijera Las tijeras de disección son parte del
equipo básico para los procedimientos
de disecciónjunto a las pinzas y bisturí
(o escalpelo). Fabricadas en acero
inoxidable con puntas finase indicadas
para cortar y separar tejidos con
precisión. Características: Fabricadas
en acero inoxidable.
Matraz El matraz de laboratorio es un recipiente
de forma cilíndrica o cónica, hecho a base
de vidrio, cristal o plástico, terminado en
un tubo estrecho o prolongado que sirve
principalmente para contener un
determinado líquido sin el riesgo de que se
pueda verter.
Embudo El embudo es un instrumento empleado
para canalizar líquidos y materiales
sólidos granulares en recipientes con
bocas estrechas.
Papel Aluminio El papel de aluminio es imprescindible
para almacenar muestras en el congelador,
auto clavar, incubar, sellar muestras, etc.
Existen diferentes opciones de grosor para
los requerimientos más específicos. El
papel de aluminio resistente a la punción
puede soportar temperaturas extremas
para los procesos más exigentes.
Probeta
La probeta es un instrumento
volumétrico que consiste en un cilindro
graduado, es decir, lleva grabada una
escala por la parte exterior que permite
medir un determinado volumen.
Está formado por un tubo generalmente
transparente de unos centímetros de
diámetro y tiene una graduación desde 5
13
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ml hasta el máximo de la probeta,
indicando distintos volúmenes. En la parte
inferior está cerrado y posee una base que
sirve de apoyo, mientras que la superior
está abierta (permite introducir el líquido
a medir) y suele tener un pico (permite
verter el líquido medido).
Balde de Plástico Recipiente que, en su sector superior,
dispone de un asa abatible para facilitar su
traslado. Los baldes suelen tener la forma
de un cono invertido y truncado. Al ser
cóncavos, los baldes resultan apropiados
para el almacenamiento y el transporte de
líquidos.
Vaso precipitado Un vaso de precipitados o vaso de
precipitado es un recipiente cilíndrico de
vidrio fino que se utiliza muy
comúnmente en el laboratorio, sobre todo,
para preparar o calentar sustancias y
traspasar líquidos.
4.2. Equipos
Estufa La estufa de secado es un equipo que
se utiliza para secar y esterilizar
recipientes de vidrio y metal en el
laboratorio, se identifica también con el
nombre de Horno de secados, los
fabricantes han desarrollado
básicamente dos tipos de estufa: las
que operan mediante convección
natural y las que operan mediante
convección forzada.
Balanza analítica Las balanzas analíticas son
instrumentos de pesaje muy exactos.
Debido a la sensibilidad de la célula de
carga de alto rendimiento, las balanzas
analíticas cuentan con un corta aires
para asegurar un entorno de pesaje
estable. Con una capacidad que varía
entre 52 y 520 g y una legibilidad de
14
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0,002 a 1 mg, las aplicaciones comunes
de las balanzas analíticas incluyen la
preparación demuestras yestándares, la
formulación, el pesaje diferencial, la
determinación de densidad y las
comprobaciones periódicas de pipetas.
Agitador de tamizaje En el laboratorio, el tamiz es un
instrumento muy importante en el
análisis de partículas. Antes de la
existencia del tamiz digital, el proceso
de tamizado se realizaba pasando los
materiales por una serie
de tamices ordenados de mayor a
menor, así, las partículas se iban
separando por tamaño, desde las más
gruesas a las más finas.
PH- metro de sobremesa Un pHmetro o medidor de pH es un
instrumento científico que mide la
actividad del ion hidrógeno en soluciones
acuosas, indicando su gradode acidez o
alcalinidad expresada como pH. El
medidor de pH mide la diferencia de
potencial eléctrico entre un electrodo de
pH y un electrodo de referencia
Maquina centrífuga Una centrifugas de laboratorio también
se le conocen como centrifugadora es
una máquina que poneen rotación una
muestra para acelerar la decantación o
la sedimentación de sus componentes o
fases (generalmente una sólida y una
líquida), según su densidad. Existen
diversos tipos, comúnmente para
objetivos específicos.
Incubadora con agitación Un agitador, a veces llamado
mezclador, es un dispositivo que se
utiliza en los laboratorios de química y
biología para mezclar líquidos o
preparar disoluciones y suspensiones.
Los líquidos que van a ser agitados
están contenidos en vasos, tubos o
matraces Erlenmeyer que se colocan
sobre la superficie vibrante o, a veces,
en tubos de ensayo o viales que se
15
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insertan en losagujeros de la placa.
Placas Petri
Se utiliza en los laboratorios
principalmente para el cultivo de
bacterias, mohos y otros
microorganismos, soliéndose cubrir el
fondo con distintos medios de cultivo
según el microorganismo que se quiera
cultivar.
4.3. Reactivos y Soluciones
Ácido sulfúrico El ácido sulfúrico es un compuesto
químico de azufre con la fórmula
empíricaH2SO4. Es un líquido incoloro,
aceitoso, muy viscoso e higroscópico. El
ácido sulfúrico es uno de los ácidos más
fuertes y es muy corrosivo. El ácido
sulfúrico es uno de los productos
químicos másimportantes desde el punto
de vistatécnico yes una de las sustancias
químicasbásicas más producidas.
Hidróxido de sodio Es una sustancia manufacturada.
Cuando se disuelve en agua o se
neutraliza con unácido libera una gran
cantidad de calor quepuede ser suficiente
como para encender materiales
combustibles. El hidróxido de sodio es
muy corrosivo. Generalmente se usa en
forma sólida o como una solución de
50%.
16
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Agua destilada El agua destilada es un agua de
laboratorio químicamente pura y
desmineralizada que puede utilizarse,
según su composición, para el análisis de
alimentos, la industria, los laboratorios o
en el ámbito médico.
4.4. Métodos
4.4.1. Descripción del procedimiento para la elaboración del material
biosorbentes apartir de cáscara de plátano.
La elaboración del material biosorbentes a partir de la cáscara de
plátano comprendió las etapas de: recolección, preparación,
tratamiento, secado, reducción de tamaño y tamizado; las cuales se
basan en etapas definidas que han sido estudiadas y ejecutadas dentro
del fenómeno de biosorción y que se describen a continuación:
4.4.2. Recolección de las cáscaras de plátano.
Las cáscaras de plátano se recolectaron en nuestras casas junto a la
ayuda de familiares y vecinos durante las primeras horas del día y se
trasladaron en bolsas plásticas hacia el laboratorio.
Figura 1. Recolección de cascaras de plátano
Fuente: Elaboración propia
17
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4.4.3. Preparación de las cáscaras de plátano
Una vez recolectadas las cáscaras de plátano se clasificaron aquellas
que presentaban buena consistencia y tamaño regular para lavarlas y
escurrirlas. Antes de cortarlas en pequeños trozos menores a 4 cm.
Figura 2. Clasificación de cascaras de plátano
Fuente: Elaboración propia
4.4.4. Tratamiento de las cáscaras de plátano
El tratamiento de la cáscara de plátano consistió en cortarlas, lavarlas,
cabe recalcar que el agua de la red utilizada para el lavado inicial
puede descargarse directamente al alcantarillado ya que no contiene
químicos nocivos que afecten al medio, sacándole todas las
impurezas y luego por agua destilada durante 15 minutos.
Figura 3. Cortado y lavado de las cascaras de plátano con agua potable
Fuente: Elaboración propia
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4.4.5. Secado de las cáscaras de plátano
El secado de las cáscaras de plátano se realizó, utilizando la estufa
convencional de laboratorio a 40° C por 96 horas, mediante fuentes de
aluminio.
Figura 4. Secado de las cascaras de plátano
Fuente: Elaboración propia
4.4.6. Molienda de las cáscaras de plátano.
La simplificación de tamaño de las cáscaras de plátano se realizó utilizando
una licuadora moulinex Oster y como producto de la molienda se obtuvo un
polvo de color café.
Figura 5. Trituración de las cáscaras de plátano.
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Fuente: Elaboración propia
4.4.7. Tamizado del material biosorbente
El polvo obtenido, se hace pasar a través de una torre de tamices de 3
tipos de numero demalla las cuales son 75, 150 y 300 m para separar
las partículas, triturarlas y así obtener diferentes tamaños de partícula
en un agitador de tamizaje, luego se procedió pesarlo y separarlo
según su tipo de malla.
Figura 6. Tamizado del material biosorbente y almacenamiento según el número de
malla.
Fuente: Elaboración propia
4.4.8. Elaboración de patrones de arsénico y cobre
Para el patrón de arsénico se agregó 40 ml de solución de arsénico de
1000 ppm hacia una fiola de 2L, que luego fue aforada con agua
destilada y agitada, posteriormente se vertió en un balde de una
capacidad de 5L. El mismo procedimiento se realizó para el patrón de
cobre con una diferencia que se agregó 629 L de Sulfato de cobre de
1000 ppm.
Figura 7. Agregando arsénico y cobre a las dos fiolas.
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Fuente: Elaboración propia
Figura 8. Resultado de patrones arsénico y cobre
Fuente: Elaboración propia
4.4.9. Adecuamiento de pH para los patrones de arsénico y cobre
Teniendo un pH de 5.39 para Arsénico y un pH de 3.14 para Cobre, se
adecuó el pH de los patrones de arsénico y cobre a 4.18 y 4.20
respectivamente. Como reactivo se utilizó 𝐻2𝑆𝑂4, siendo 20 gotas de
reactivo para arsénico y 8 gotas de reactivo para cobre; posteriormente
con ayuda del pH metro se logró llegar a un pH óptimo de 4 para ambos
metales.
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Figura 9. Adecuamiento de pH.
Fuente: Elaboración propia
Figura 10. Medición de pH para arsénico y cobre.
Fuente: Elaboración propia
4.4.10.Peso del bioadsorbente
Se realizó en el laboratorio de calidad de aguas de EPIAM el pesado
del adsorbente con número de malla 150 y 300 m con la dosis de 1,
2, 3 y 4 gramos, como se puede observar en la figura 13.
Figura 11. Biomasa separada en malla de 75, 150 y 300 um.
Fuente: Elaboración propia
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Figura 12. Pesado del bioadsorbente.
Fuente: Elaboración propia
4.4.11.Retención
Luego de tener los patrones y las dosis listas, se tomó 16 vasos precipitados
de 250 mL, vertiendo con ayuda de una probeta de 1L, 200 mL del patrón de
arsénico en 8 vasos precipitados (4 con biomasa de 150 um y 4 con 300 um).
Lo mismo se realizó para el patrón de cobre con los mismos números de malla.
Figura 13. Vasos precipitados con patrones de
arsénico y cobre con mallas de 300 y 150 um respectivamente.
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Fuente: Elaboración propia
4.4.12.Agitación
Se procedió a agitar los 16 matraces con soluciones de arsénico y
cobre con el bioadsorbente a 200 RPM por un periodo de 16 horas en
la incubadora de agitación a temperatura ambiente
Figura 14. Agitación de los 16 vasos con bioadsorbente
Fuente: Elaboración propia
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Figura 15. Resultado de la agitación
Fuente: Elaboración propia
4.4.13.Filtrado
Se filtraron las soluciones en una maquina centrifuga, debido a que el
papel filtroporoso se tapaba y no dejaba filtrar.
Figura 16. filtrado por la maquina centrifugadora y resultados
Fuente: Elaboración propia
4.4.14.Tratamiento
De acuerdo con lo que nos indicaron, debido a la coloración de la
solución con el bioadsorbente, este debe pasar por un tratamiento con
𝐻𝑁𝑂3 para luego pasar por un análisis de cobre y arsénico.
Figura 17. Filtrado por la máquina centrifugadora y resultados
Fuente: Elaboración propia
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4.4.15.Análisis
El análisis se realizará en el espectrofotómetro UV, tanto para cobre
como arsénico, esteprocedimiento durará alrededor de 24 horas para
saber el resultado de bioadsorción.
Figura 18. Espectrofotómetro UV
Fuente: Elaboración propia
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4.4.16.Diagrama de Flujos
Figura 19. Diagrama de Bloques del proceso de producción de material bioadsorbente
a partirde la cascara de plátano y la aplicación para el tratamiento de aguas
contaminadas
Cascara de
Plátano
Molienda
Secado
45°C
Lavado
Materia Prima
Adecuamiento de pH
Tamizaje (Mallas Nº 75, 150 y
300 um)
Sistema de contacto sólido-líquido
Elaboración de patrones de
arsénico y cobre
Agitación (250 RPM por 2hrs)
Filtración - separación
Tratamiento
Análisis
Arsénico pH 3 Cobre pH 4
Material
bioadsorbente
Efluente
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5. RESULTADOS Y DISCUCIÓN
5.1. Identificación taxonómica del Plátano
La identificación taxonómica de la muestra de plátanos utilizados en la presente
Trabajo es la siguiente:
Reino: Plantae
División: Plantas con semilla
Clase: Equisetopsida
Subclase: Magnoliidae
Súper Orden: Lilianae
Orden: Zingiberales
Familia: Musaceae
Especie: Musa x paradisiaca L. Var Inguire
5.2. Caracterización de la materia prima (Harina de Cascara de Plátano).
Los resultados del análisis elemental de la cáscara de plátano, para carbono,
hidrogeno y nitrógeno se representan en la siguiente figura, siendo el carbono, el
elemento presente en la cáscara de plátano en mayor porcentaje (45,4 %).
Figura N°20. Caracterización de la materia Prima
Fuente: Bismarck Castro, 2014.
La adsorción del plomo y cobre por parte de la cáscara de plátano, es
favorecida por el porcentaje alto del carbono presente en la cáscara de
plátano; de igual forma los porcentajes de hidrógeno, nitrógeno que
contiene.
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5.3. Peso de la Cascara.
De acuerdo con los datos obtenidos en el laboratorio de Procesos, mediante el
uso de una balanza se obtuvo que el peso de la cascara de plátano en estado
húmedo fue de 2800 g y en estado seco a temperatura ambiente es de 319.55
g.
Tabla N°1. Peso de la cascara.
Fuente: Elaboración Propia
Determinación de Humedad
%𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =
𝑃𝑖 − 𝑃𝑓
𝑃𝑖
𝑥 100
Donde:
𝑃𝑖= Peso inicial
𝑃𝑓= Peso final
Aplicando la formula se tiene:
%𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =
2600 𝑔 − 319.55 𝑔
2800 𝑔
𝑥 100
%𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 87.70
Se puede observar en la Tabla N°1 que hubo una disminución en el peso
de la cascara de plátano después de haberlo dejado en la estufa alrededor
de 72 horas. Además, se obtuvo que contenía un 87.70% de humedad, por
lo cual se observa que hubo una clara disminución del % de agua.
5.4. Parámetros de Arsénico y Cobre.
5.4.1. Patrones de Cobre.
Se preparó una solución de Cu con propiedades próximas a aguas
contaminadas. Los cálculos realizados para la preparación de la solución
de Cu se presentan a continuación:
PESO DE LA CASCARA (g)
PLATANO
Peso Húmedo Peso Seco
2600 g 319.55
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Para obtener el patrón de cobre, primero se halló la cantidad de ppm con
las que se trabajaría a 0.05 M obteniendo como resultado 3177.3 mg/L.
𝐒𝐮𝐥𝐟𝐚𝐭𝐨 𝐝𝐞 𝐂𝐨𝐛𝐫𝐞 𝐚 𝟎. 𝟎𝟓 𝐌:
𝐶𝑢 → 63.55 𝑔/𝑚𝑙
𝐶𝑢𝑆𝑂4 1𝑀 → 159.609 𝑔/𝑚𝑙
𝐶𝑢𝑆𝑂4 0.05 𝑀 → 𝑥
𝑋 = 7.98045 𝑔/𝑚𝑙
Cantidad de Cobre:
159.609 𝑔/𝑚𝑙 𝐶𝑢𝑆𝑂4 → 63.55 𝑔/𝑚𝑙 𝐶𝑢
7.98045 𝑔/𝑚𝑙 𝐶𝑢𝑆𝑂4 → 𝑥
X= 3,177 g/ml
Volumen de la Solución
𝐶1𝑉1 = 𝐶2𝑉2
10
𝑔
𝑚𝑙
𝑥 2000 𝑙 = 3177
𝑔
𝑚𝑙
𝑥 𝑉2
𝑉 = 6,2947 𝑚𝑙
5.4.2. Patrones de Arsénico.
Para obtener el patrón de arsénico se utilizó el método anterior, teniendo
en cuenta la concentración inicial de 1000 ppm, concentración final 10
ppm y para un volumen 2000 ml.
𝐶1𝑉1 = 𝐶2𝑉2
10
𝑔
𝑚𝑙
𝑥 2000 𝑙 = 1000
𝑔
𝑚𝑙
𝑥 𝑉2
𝑉 = 20 𝑚𝑙
Estos cálculos se realizaron para obtener la cantidad que se iba echar de
solución de arsénico y sulfato de cobre para aforar con agua destillada a
un volumen de 2L teniendo como resultado nuestros dos patrones
sintéticos elaborados en el laboratorio de la EPIAM.
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5.5. Parámetros
Datos iniciales de la concentración de agua de reservorio, realizadas en el
laboratorio de Procesos – Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental – UNAM.
Tabla N°2. Parámetros de Cobre y Arsénico
Fuente: Elaboración Propia
Tabla N°3. pH de Arsénico y Cobre
As( mg/L) Cu (mg/L)
pH 4.19 4.2
Fuente: Elaboración Propia
5.6. Pruebas con Cascara de Plátano.
5.6.1. Remoción de Arsénico utilizando la cascara de Plátano.
Se realizaron seis pruebas con dosis de 1, 2, 3, y 4 gramos de cascara de plátano
usando dos mallas distintas. Donde se obtuvieron las concentraciones finales
del patrón de Arsénico, presentadas en la siguiente tabla:
Tabla N°4. Concentración de Arsénico (As) en los tratamientos
experimentales
Numero de
Tratamiento
# de
Malla
Dosis
(g)
Concentración
de As Inicial
Concentración
de As Final
% De
Remoción
A-1 M-150 1 10 1.9 81.00%
A-2 M-150 2 10 1.8 82.00%
A-3 M-150 3 10 1.1 89.00%
A-4 M-150 4 10 0.8 92.00%
A-5 M-300 1 10 1.8 82.00%
A-6 M-300 2 10 1.5 85.00%
A-7 M-300 3 10 1.3 87.00%
A-8 M-300 4 10 0.9 91.00%
PARAMETROS DE COBRE Y ARSENICO
ARSENICO COBRE
Muestra de patrón 9.8 10
Valor según el ECA
para Consumo
Humano
0.01 2
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Fuente: Elaboración Propia
Figura N°21. Remoción de la concentración de Arsénico.
Fuente: Elaboración Propia
En la Figura N°2 se representa los resultados de los tratamientos de la
concentración de Arsénico (Cu), observándose que existe una diferencia
significativa entre ellas para los tratamientos realizados. Las concentraciones
más altas se obtuvieron en los tratamientos A-1, mientras que A-4
presentando las concentraciones más bajas. Además, se observó que la
mayor remoción de arsénico se obtuvo con las mallas de 150 µm.
Figura N°22. Concentración de Arsénico Vs. Dosis de Biomasa
Fuente: Elaboración Propia
0
2
4
6
8
10
12
1 2 3 4 5 6 7 8
Concentración de Arsénico Vs. dosis de biomasa
(cáscara de plátano) en gramos.
Dosis (g) Concentración de As Inicial Concentración de As Final
0
2
4
6
8
10
A-1 A-2 A-3 A-4 A-5 A-6 A-7 A-8
Concentración de Arsénico antes Vs.
después de agregarle la biomasa (cáscara de
plátano)
Concentración de As Inicial Concentración de As Final
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En la Figura N°3 se puede observar que la óptima dosis para la remoción de
Arsénico (As) es la prueba de A-4 y A-8 que contienen 4 gramos de cascara
de plátano, es por ello que la gráfica nos muestra que la bioadsorción está
influenciada por el tamaño de partícula ya que se observa que a medida que
aumenta la dosis de cascara de plátano, la concentración de Arsénico se va
alterando. Con respecto al peso de 4 gramos.
5.6.2. Remoción de Cobre utilizando la cascara de Plátano.
Tabla N°5. Concentración de Cobre (Cu) en los tratamientos
experimentales
Fuente: Elaboración Propia
Figura N°23. Remoción de la concentración de Cobre
Fuente: Elaboración Propia
Numero de
Tratamiento
# de
Malla
Dosis
(g)
Concentración
de Cu Inicial
Concentración
de Cu Final
% De
Remoción
C-1 M-150 1 10 1.3 87%
C-2 M-150 2 10 0.9 91%
C-3 M-150 3 10 0.7 93%
C-4 M-150 4 10 0.5 95%
C-5 M-300 1 10 1.5 85%
C-6 M-300 2 10 1.2 88%
C-7 M-300 3 10 0.9 91%
C-8 M-300 4 10 0.7 93%
0
2
4
6
8
10
C-1 C-2 C-3 C-4 C-5 C-6 C-7 C-8
Concentración de Cobre antes Vs. después de
agregarle la biomasa (cáscara de plátano)
Concentración de Cu Inicial Concentración de Cu Final
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En la Figura N°4 se representa los resultados de los tratamientos de la
concentración de Cobre (Cu), observándose que existe una diferencia
significativa entre ellas para los tratamientos realizados. Las concentraciones
más altas se obtuvieron en los tratamientos C-1 y C-5, mientras que C-8 y
C-4 presentan las concentraciones más bajas. Además, se Observó que la
mayor remoción de arsénico se obtuvo con las mallas de 150 µm.
Figura N°24. Concentración de Cobre Vs. Dosis de Biomasa
Fuente: Elaboración Propia
En la Figura N°5 se puede observar que la óptima dosis para la remoción de
Cobre (Cu) es la prueba de A-4 y A-8 que contienen 4 gramos de cascara de
plátano, es por ello que la gráfica nos muestra que la bioadsorción está
influenciada por el tamaño de partícula ya que se observa que a medida que
aumenta la dosis de cascara de plátano, la concentración de Cobre se va
alterando. Con respecto al peso de 4 gramos.
5.6.3. Remoción de Arsénico y Cobre
En la siguiente tabla se hace la comparación de la remoción de Arsénico y
Cobre con el uso de la Biomasa (Cascara de Plátano):
0
2
4
6
8
10
12
1 2 3 4 5 6 7 8
Concentración de Cobre Vs. dosis de
biomasa (cáscara de plátano) en
gramos.
Dosis (g) Concentración de Cu Inicial Concentración de Cu Final
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Figura N°25. Concentración de As y Cu
Fuente: Elaboración Propia
De acuerdo a la Figura N°6, para el caso del Arsénico (As) y Cobre (Cu), se
observa que a mayor dosis del adsorbente de cascara de plátano en la solución,
se incrementa el porcentaje de remoción, lo cual se evidencia en el tratamiento
T-4, en la cual se experimentó con una dosis de 4 gramos de cascara de plátano,
la cual alcanzo el 95% para cobre y el 89%. Donde se observa que el presente
Bioadsorbente tuvo una mejor remoción para el Cobre por presentarse una
menor concentración en nuestro gráfico.
En la Tabla N° 6 se presentan las 16 pruebas de cascara de plátano realizadas,
considerando las dosis de 1g, 2g, 3g, y 4g para las mallas de 150 µm y 300
µm, en las que se realizó las pruebas con patrones de arsénico y cobre, con un
tiempo de mezcla de 200 RPM, un tiempo de residencia de 24 horas a
temperatura de 23 °C.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
1 2 3 4 5 6 7 8
Concentración de As y Cu
Concentración de As Final Concentración de Cu Final
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Tabla N°6. Pruebas con Cascara de Plátano
Uso de biomasa seca (cáscara de plátano) para la bioadsorción del Arsénico en agua
subterránea
Parámetros de Tratamiento Sedimentación Concentración de Arsénico Concentración de Cobre
Pruebas
# de
Malla
Dosis
(g)
T
°C
pH
Agua
con
As
(ml)
Agua
con
Cu
(ml)
Tiempo
de
Mezcla
a 200
RPM
(Horas)
Tiempo de
reposo (Horas)
Concentración
de As Inicial
Concentración
de As Final
% De Remoción
Concentración
de Cu Inicial
Concentración
de Cu Final
% De
Remoción
1
M-
150
1 23 5.6 200 200 18 24 10 1.9 81.00% 10 1.3
87%
M-
150
2 23 5.6 200 200 18 24 10 1.8 82.00% 10 0.9
91%
M-
150
3 23 5.6 200 200 18 24 10 1.1 89.00% 10 0.7
93%
M-
150
4 23 5.6 200 200 18 24 10 0.8 92.00% 10 0.5
95%
2
M-
300
1 23 6.4 200 200 18 24 10 1.8 82.00% 10 1.5
85%
M-
300
2 23 6.4 200 200 18 24 10 1.5 85.00% 10 1.2
88%
M-
300
3 23 6.4 200 200 18 24 10 1.3 87.00% 10 0.9
91%
M-
300
4 23 6.4 200 200 18 24 10 0.9 91.00% 10 0.7
93%
Fuente: Elaboración Propia
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6. CONCLUSIONES
• Se afianzó el aprovechamiento de la biomasa seca (cáscara de plátano) como materia
prima para la elaboración de materiales biosorbentes y su utilización en el tratamiento de
aguas con metales pesados.
• La temperatura óptima de secado de las cáscaras de plátano fue de 40º C para garantizar
una consistencia muy seca y quebradiza, con el fin de realizar un proceso de trituración
sin inconvenientes.
• Se continuó con el estudio del aprovechamiento de la cáscara de plátano como material
biosorbente para la adsorción de contaminación con metales pesados, a fin de convertirlo
de sólidos a líquidos.
• La disposición final del material biosorbente a nivel químico industrial dependió de la
solución que más se adecue al caso, según los recursos disponibles (variables de cantidad
de material biosorbente y tiempo de contacto en el proceso).
• La relación de gramos de biomasa por litro de solución fue un factor muy importante en
el proceso de bioadsorción, ya que esta variable es la que limita la cantidad máxima de
iones de Arsénico y Cobre que la cáscara de banano maduro en polvo puede adsorber,
por lo cual a mayor relación g/L mayor porcentaje de adsorción.
• Se equilibró el pH a 4 en el arsénico y cobre para poder demudar y saber sus resultados
de forma eficiente.
• Uno de los objetivos era encontrar la dosis óptima de la biomasa (cáscara de plátano),
elaborando con 1, 2, 3 y 4 gramos con la cáscara de plátano para la bioadsorción del cobre
y arsénico con el método de jarras.
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7. BIBLIOGRAFIA
Ccencho, S. (2018). Uso de biomasa seca (Cascara de platano) como Bioadsorbente de
Arsenico en agua subterránea, Cruz del Medano, Mórrope, Lambayeque, a nivel
laboratorio – 2018. ”. [Para optar el Titulo de Ingeniería Ambiental].
Universidad Cesar Vallejo.
https://repositorio.ucv.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12692/20198/Ccencho_M
S.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Gutierrez, M. (2021). Remoción de iones cobre de aguas residuales mineras utilizando
el almidón de la Cáscara de Plátano. [Para optar el Titulo de Ingeniería
Ambiental]. Universidad Nacional de Centro del Peru.
https://repositorio.uncp.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12894/7929/T010_7445
3558_T.pdf?sequence=1
Castro, B. (2015). Uso de la cáscara de Banano (musa paradisiaca) maduro deshidratada
(seca) como proceso de bioadsorción para la retención de metales pesados,
Plomo y Cromo en aguas contaminadas. [Para optar el Titulo de Magister en
Impactos Ambientales]. Universidad de Guayaquil.
http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/8641/1/Uso%20de%20cascara%20d
e%20banano_Dr.%20Castro.pdf
Quilca, Y. (2018). Adsorción de plomo (Pb) y cobre (Cu) con biomasa de la cáscara de
plátano “Musa paradisiaca” en efluentes de la unidad minera Carahuacra, Yauli -
La Oroya. [Para optar el Grado de Maestra en Ingeniería Ambiental].
Universidad nacional del Centro del Peru.
https://repositorio.uncp.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12894/6086/T010_4207
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Hernandes, L. (2019). elaboración de un material biosorbente a partir de la cáscara de
plátano (musa sp.) para ser utilizado en la remoción de Cromo VI proveniente de
las aguas residuales de la industria de curtiembre. [Para optar el Título de
Ingeniero Químico]. Universidad del Salvador.
https://ri.ues.edu.sv/id/eprint/20508/1/Elaboraci%C3%B3n%20de%20un%20ma
terial%20biosorbente%20a%20partir%20de%20la%20c%C3%A1scara%20de%
20pl%C3%A1tano%20(musa%20sp.)%20para%20ser%20utilizado%20en%20la
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%20remoci%C3%B3n%20de%20cromo%20VI%20proveniente%20de%20las%
20aguas%20residuales%20de%20la%20industria%20de%20curtiembre.pdf
8. ANEXOS
8.1. Anexo 01: Panel Fotográfico
Figura N°26. Plátanos comprados en el Mercado Pacocha.
Fuente: Elaboración Propia
Figura N°27. Plátanos comprados en el Mercado Pacocha.
Fuente: Elaboración Propia
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Figura N°28. Plátanos comprados en el Mercado Pacocha.
Fuente: Elaboración Propia
Figura N°29. Molienda de la muestra
Fuente: Elaboración Propia
40
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Figura N°30. Tamizado de la cascara de Plátano
Fuente: Elaboración Propia
Figura N°31. Peso de 1, 2, 3, y 4 gramos
Fuente: Elaboración Propia
41
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Figura N°32. Adecuamiento de pH
Fuente: Elaboración Propia
Figura N°33. Agitación de la muestra
Fuente: Elaboración Propia
Figura N°34. Filtrado de la muestra
Fuente: Elaboración Propia
42
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Figura N°35. Análisis de la muestra
Fuente: Elaboración Propia
Figura N°36. Análisis de la muestra en el espectrofotómetro UV
Fuente: Elaboración Propia
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8.2. Anexo 02: Estándares de Calidad Ambiental de Agua.
Tabla N°7. Estándares de Calidad Ambiental para el Agua - MINAM
Fuente: MINAM (2017).

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  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL ELABORACIÓN DE UN MATERIAL BIOADSORBENTE A PARTIR DE LA CASCARA DE PLATANO (MUSA X PARADISIACA) PARA SER UTILIZADO EN LA REMOCIÓN DE COBRE Y ARSENICO CURSO: Procesos Industriales I DESARROLLADO POR: Florián Ope, Alanna Sasha Quispe Salas, Alejandra Sugey DOCENTE: Ing. Ríos Zapana, Paulino Flavio CICLO: VII 15 de diciembre del 2022 ILO – MOQUEGUA
  • 2. 2 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA RESUMEN El presente trabajo tuvo como propósito la elaboración de material biosorbente y su utilización en el tratamiento de aguas con metales pesados (Arsénico y Cobre) mediante el uso de biomasa seca (cáscara de plátano) en la Universidad Nacional deMoquegua de la Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental. La cáscara de plátano tiene un uso importante en esta investigación debido a que es la base para elaborar el material biosorbentes con la finalidad de utilizarlo en el tratamiento de metales pesados de la industria de curtiembre mediante el proceso de biosorción, que es el mecanismo sorbente del contaminante principal. Para ello es de vital relevancia tomar en cuenta la caracterización botánica, morfológica, química y física de las cáscaras de plátano a utilizar con el objetivo de obtener un producto de calidad y que sea eficiente en el proceso pretendido. La elaboración de la biomasa seca (cascara de plátano) se llevó a cabo a partir de un proceso de lavado, secado, trituración ytamizado, obteniendo así el material en partículas. Posterior a ello se obtuvieron cuatro diferentes dosis, 1, 2, 3 y 4 g de biomasa seca (cáscara de plátano) y dos diferentes mallas de 150 y 300 m para As y Cu. Para elagua que contenía Arsénico se trabajó con un pH de 4.18 y para Cobre se trabajó con un Ph de 4.20 con una velocidad de 200 RPM para cada uno de ellos, para luego ser analizados. Palabras clave: Cascara de plátano, bio-adsorción, proceso, pH, biomasa.
  • 3. 3 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INDICE RESUMEN.................................................................................................................................... 2 1. INTRODUCCIÓN............................................................................................................... 6 2. OBJETIVOS........................................................................................................................ 7 2.1. OBJETIVO GENERAL ............................................................................................. 7 2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS .................................................................................... 7 3. MARCO TEORICO ........................................................................................................... 7 3.1. Generalidades del agua............................................................................................... 7 3.2. Agua contaminada por metales pesados ................................................................... 7 3.3. Metales pesados ........................................................................................................... 8 3.5. Biosorción..................................................................................................................... 9 3.6. Adsorción. .................................................................................................................. 10 3.8. Coagulación ............................................................................................................... 11 4. MATERIALES Y METODOS......................................................................................... 11 4.1. Materiales................................................................................................................... 11 4.2. Equipos....................................................................................................................... 13 4.3. Reactivos y Soluciones .............................................................................................. 15 4.4. Métodos.......................................................................................................................... 16 4.4.2. Recolección de las cáscaras de plátano. ................................................................... 16 4.4.3. Preparación de las cáscaras de plátano ................................................................... 17 4.4.4. Tratamiento de las cáscaras de plátano................................................................... 17 4.4.5. Secado de las cáscaras de plátano ............................................................................ 18 4.4.6. Molienda de las cáscaras de plátano. ................................................................... 18 4.4.7. Tamizado del material biosorbente.......................................................................... 19 4.4.8. Elaboración de patrones de arsénico y cobre.......................................................... 19 4.4.9. Adecuamiento de pH para los patrones de arsénico y cobre ................................. 20 4.4.10. Peso del bioadsorbente.......................................................................................... 21 4.4.11. Retención.................................................................................................................... 22 4.4.12. Agitación ................................................................................................................ 23 4.4.13. Filtrado................................................................................................................... 24 4.4.14. Tratamiento ........................................................................................................... 24 4.4.15. Análisis ................................................................................................................... 25 4.4.16. Diagrama de Flujos............................................................................................... 26 5. RESULTADOS Y DISCUCIÓN...................................................................................... 27
  • 4. 4 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 5.1. Identificación taxonómica del Plátano .................................................................... 27 5.2. Caracterización de la materia prima (Harina de Cascara de Plátano)................ 27 5.3. Peso de la Cascara..................................................................................................... 28 5.4. Parámetros de Arsénico y Cobre. ............................................................................ 28 5.5. Parámetros................................................................................................................. 30 5.6. Pruebas con Cascara de Plátano.............................................................................. 30 5.6.1. Remoción de Arsénico utilizando la cascara de Plátano.................................... 30 5.6.2. Remoción de Cobre utilizando la cascara de Plátano. ....................................... 32 5.6.3. Remoción de Arsénico y Cobre............................................................................ 33 6. CONCLUSIONES............................................................................................................. 36 7. BIBLIOGRAFIA............................................................................................................... 37 8. ANEXOS ............................................................................................................................ 38 8.1. Anexo 01: Panel Fotográfico .................................................................................... 38 8.2. Anexo 02: Estándares de Calidad Ambiental de Agua.......................................... 43
  • 5. 5 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INDICE DE FIGURAS Figura 1. Recolección de cascaras de plátano............................................................................. 16 Figura 2. Clasificación de cascaras de plátano ............................................................................ 17 Figura 3. Cortado y lavado de las cascaras de plátano con agua potable................................... 17 Figura 4. Secado de las cascaras de plátano ............................................................................... 18 Figura 5. Trituración de las cáscaras de plátano. ........................................................................ 18 Figura 6. Tamizado del material biosorbente y almacenamiento según el número de malla.... 19 Figura 7. Agregando arsénico y cobre a las dos fiolas................................................................. 19 Figura 8. Resultado de patrones arsénico y cobre ...................................................................... 20 Figura 9. Adecuamiento de pH.................................................................................................... 21 Figura 10. Medición de pH para arsénico y cobre....................................................................... 21 Figura 11. Biomasa separada en malla de 75, 150 y 300 um...................................................... 21 Figura 12. Pesado del bioadsorbente.......................................................................................... 22 Figura 13. Vasos precipitados con patrones de arsénico y cobre............................................... 22 Figura 14. Agitación de los 16 vasos con bioadsorbente ............................................................ 23 Figura 15. Resultado de la agitación............................................................................................ 24 Figura 16. filtrado por la maquina centrifugadora y resultados.................................................. 24 Figura 17. Filtrado por la máquina centrifugadora y resultados................................................. 24 Figura 19. Diagrama de Bloques del proceso de producción de material bioadsorbente........... 26 Figura N°20. Caracterización de la materia Prima ...................................................................... 27 Figura N°21. Remoción de la concentración de Arsénico........................................................... 31 Figura N°22. Concentración de Arsénico Vs. Dosis de Biomasa.................................................. 31 Figura N°23. Remoción de la concentración de Cobre ............................................................... 32 Figura N°24. Concentración de Cobre Vs. Dosis de Biomasa...................................................... 33 Figura N°25. Concentración de As y Cu....................................................................................... 34 Figura N°26. Plátanos comprados en el Mercado Pacocha. ....................................................... 38 Figura N°27. Plátanos comprados en el Mercado Pacocha. ....................................................... 38 Figura N°28. Plátanos comprados en el Mercado Pacocha. ....................................................... 39 Figura N°29. Molienda de la muestra ......................................................................................... 39 Figura N°30. Tamizado de la cascara de Plátano ........................................................................ 40 Figura N°31. Peso de 1, 2, 3, y 4 gramos..................................................................................... 40 Figura N°32. Adecuamiento de pH.............................................................................................. 41 Figura N°33. Agitación de la muestra.......................................................................................... 41 Figura N°34. Filtrado de la muestra ............................................................................................ 41 Figura N°35. Análisis de la muestra............................................................................................. 42
  • 6. 6 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 1. INTRODUCCIÓN La contaminación del agua con metales pesados es la preocupación actual puesto que son vertidas a las aguas superficiales sin tratamiento previo o eficaz, por lo que provocan una contaminación ambiental que causa daños en la salud de las personas y animales, pueden llegar a ser muy tóxicos en elevadas concentraciones ocasionando malestares estomacales, debilitamiento del sistema inmune, erupciones cutáneas, cáncer, e incluso la muerte. Según el Organismo Mundial de la Salud (OMS) en el agua la máxima concentración de iones de metales pesados debe estar en un rango de 0,01 ppm a 1 ppm sin embargo en muchos efluentes la concentración de metales pesados registrados es muy alto. Actualmente, existen diversos métodos de tratamiento para efluentes industriales, con el objetivo de reducir la concentración de metales presente en el agua residual hasta niveles que no afecten la salud y la calidad ambiental; sin embargo, muchos de los tratamientos tienen costos elevados; y en algunos casos, utilizan sustancias químicas (como sulfato de aluminio, policloruro de aluminio, o cloruro férrico) para promover la precipitación química; que conlleva a generar residuos potencialmente tóxicos. En este contexto, el siguiente trabajo evalúa la adsorción del Cobre y Arsénico, empleando como bioadsorbente la cáscara de plátano “Musa paradisiaca” seca y pulverizada, por su alto contenido de iones negativos, lo que le confiere un elevado potencial para retener los cationes de metales como el Cobre y Arsénico de los efluentes. En consecuencia, la cáscara de plátano “Musa paradisiaca”, que constituye un residuo orgánico biodegradable, se presenta como una opción efectiva, económica y sostenible, para el tratamiento del agua residual. En ese contexto la cascara de plátano constituye un residuo orgánico biodegradables, por tanto, en el presente trabajo se propone como una opción efectiva, económica y sustentable el uso cascara de plátano como un bioadsorbente para el tratamiento de agua residual.
  • 7. 7 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GENERAL  Elaborar un material Biosorbente a partir de la cáscara de plátano (Musa sp.) para ser utilizado en la remoción de Cobre y arsénico presente en aguas contaminadas. 2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS  Efectuar un tratamiento previo a las cáscaras de plátano recolectadas.  Realizar la recolección de las cáscaras de plátano de nuestras casas  Determinar la temperatura óptima de secado de las cáscaras de plátano.  Aplicar un método de reducción de tamaño a las cáscaras de plátano previamentesecadas.  Remover arsénico y cobre presente en aguas contaminadas, utilizadas comomodelo de aguas sintéticas con bajas concentraciones de este metal.  Adecuar el pH 3. MARCO TEORICO 3.1. Generalidades del agua El agua cubre el 71% de la corteza terrestre, principalmente se localiza en los océanos, donde se concentra el 96,5% del total de agua, los glaciares poseen 1,74%, los depósitos subterráneos (acuíferos) suponen el 1,72% y el 0,04% se reparten en orden de lagos, humedad del suelo, ríos, atmósfera y seres vivos. ALVARADO, A. y GOMEZ, D. (2013). 3.2. Agua contaminada por metales pesados Las efluentes industriales sin tratar o tratados deficientemente incorporan a los cuerpos de agua sustancias potencialmente tóxicas, como los metales pesados (plomo, mercurio, cadmio, cromo, cobre, zinc, u otros); los mismos que presentan alta movilidad en ecosistemas acuáticos y debido a su capacidad de bioacumularse, el consumo frecuente de cantidades bajas, con el tiempo puede ocasionar elevadas concentraciones de estos metales en los tejidos de organismos vivos, lo cual se conoce como biomagnificación. Consecuentemente, los peces que habitan en aguas contaminadas y forman parte de la dieta alimenticia, se convierten en potenciales agentes tóxicos para la salud humana (Cañizares, 2000).
  • 8. 8 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 3.3. Metales pesados Se refiere a cualquier elemento químico metálico que tenga una densidad relativa alta; y que posea propiedades tóxicas o venenosas en concentraciones relativamente bajas. Los ejemplos de metales pesados incluyen al mercurio (Hg), cadmio (Cd), arsénico (As), cromo (Cr), talio (Tl), plomo (Pb), entre otros; estos metales pesados son componentes naturales de la corteza terrestre, por tal razón, no pueden ser descompuestos o destruidos. En forma de trazas (< 50 ppm) se adhieren a nuestro cuerpo por distintas vías: a través de los alimentos, el consumo de agua o mediante la respiración de aire contaminado. Cabe señalar que, que algunos metales pesados son considerados además elementos traza (por ejemplo: zinc, hierro, cobre, manganeso, entre otros) fundamentales para el desarrollo de los seres vivos en determinadas concentraciones; sin embargo, una mayor concentración de dichos metales puede resultar perjudicial, ocasionando envenenamiento e inclusive la muerte (Vásconez, 2012). A) Cobre El cobre (Cu) es también considerado un metal pesado, de color cobrizo y resplandor metálico. “El cobre se caracteriza por ser uno 10 de los mejores conductores de la electricidad (…). Las aleaciones de cobre más importantes son el bronce (una aleación de Cu y Sn) y el latón (una aleación de Cu y Zn)” (Zhang, 2015, p. 3).  El cobre en el organismo Es importante mencionar que el cobre es un elemento traza esencial para la salud de los seres vivos, por lo cual su absorción en el organismo es necesaria (Leiva & Palestini, 2012). Asimismo, en el ser humano no es frecuente la deficiencia de Cu con producción de anemia, a diferencia del ganado en algunas zonas cuyos terrenos presentan bajos contenidos de Cu. Un ser humano adulto contiene 100 - 150 mg de Cu, que se distribuye en los órganos según el siguiente orden: hígado > cerebro > corazón > riñón. B) Arsénico El Arsénico se encuentra en la atmósfera, rocas, suelos, minerales, cuerpos de agua y organismos de formas orgánica e inorgánica y metilada. Según estudios el Arsénico tiene fácil movilización en condiciones naturales. Aunque el hombre ha tenido gran impacto en la generación de Arsénico tóxico a través de la actividad
  • 9. 9 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA minero metalurgia, mediante el uso de combustibles fósiles, de pesticidas orgánicos, desecantes agrícolas y herbicidas, así también como el uso del As en insumo de alimentos para aves de corral y ganado. Rangel, A. et al. El Arsénico se encuentra en diferentes estados de oxidación, entre ellos: Arseniato As (V), Arsenito As (III), Arsénico elemental (0) y Arseniuro (-III) ESCALERA, R. y ORMACHEA, M., (2017).  El Arsénico en el Organismo La toxicidad del arsénico en altas concentraciones ha sido conocido por ciclos, también se tiene documentado que se utiliza para el tratamiento de enfermedades como la malaria, sífilis, cólera e incluso leucemia. La arsina (AsH3), es la forma más toxica del arsénico, un compuesto gaseoso, inflamable 20 e inodoro. Seguidos por arsenitos (As III), arseniato (As V), y compuestos orgánicos. TRELLES Bautista, Jesus A. (2013). 3.4. Importancia del Análisis de Metales Pesados El agua tiene la propiedad de disolver un gran número de sustancias tanto orgánicas como inorgánicas, dependiendo de su solubilidad; por lo cual, es considerada como un solvente universal. Y conforme se describió en los acápites anteriores, los metales pesados se encuentran distribuidos en el ambiente en forma de reservas geológicas y constituyen fuente de una gran diversidad de iones con potencial a disolverse en las aguas. Cabe precisar que normalmente en condiciones naturales los metales pesados en el agua, se hallan en niveles muy bajos (trazas), siendo en algunos casos necesarios para el correcto desarrollo de los organismos vivos que dependen de estas aguas (Mancilla, y otros, 2017). Sin embargo, debido a la acción antropogénica la contaminación del agua por metales pesados (como el Pb, As, Cd, Cu, Cr, Hg, Ni, y Zn), se produce un incremento de la concentración normal de dichas sustancias existentes, que altera la calidad de los ecosistemas acuáticos lo que representa un riesgo potencial para la salud 12 humana debido a la bioacumulación de metales pesados en las plantas y animales (Mancilla, y otros, 2017). 3.5. Biosorción La biosorción es la capacidad que tienen los materiales biológicos para eliminar compuestos orgánicos e inorgánicos de una solución a través de la adsorción. La biosorción de metales pesados es un proceso pasivo no metabólico de unión del metal con el bioadsorbente y es considerada como un proceso fisicoquímico
  • 10. 10 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA rápido. En otro sentido, también se puede definir como un término colectivo para una serie de procesos de acumulación pasiva que en todo caso puede incluir el intercambio de iones, complejación, 15 quelación, adsorción y microprecipitación. 3.6. Adsorción. La adsorción de manera general se entiende como un fenómeno de atracción de partículas, tales como los átomos, iones y moléculas, que se encuentran en una determinada fase, por la superficie de un sólido o un líquido. Es un fenómeno espontáneo como consecuencia de fuerzas no compensadas en la superficie de división de fases. La adsorción de un soluto en un fluido acuoso se desarrolla mediante las siguientes etapas; el fluido atraviesa alrededor de las partículas adsorbentes y el soluto del fluido se difunde hacia toda la superficie exterior de las partículas del material adsorbente; después el soluto desde el interior de los poros se difunde hasta la superficie de los mismos; finalmente, el soluto es adsorbido en la superficie del material adsorbente (Geankoplis, 2006). 3.7. Cáscara de plátanos La fruta está protegida por su cáscara, que se desecha como desperdicio después de comerse la porción carnosa interior. La fibra de la cáscara tiene una mejor calidad que otras fuentes de fibra debido a su alto contenido de fibra total y soluble, capacidad de retención de agua y aceite y fermentabilidad colónica, así como un menor contenido de ácido fítico y valor calórico. Un alto contenido de fibra dietética de la cáscara de plátano (aproximadamente 50 g/100 g) es indicativo de una buena fuente de fibra dietética, la maduración de las frutas de plátano ha demostrado afectar la composición de fibra dietética de cáscaras de bananas. El contenido de celulosa, lignina y hemicelulosa de las cáscaras de plátano, los componentes de las fracciones de fibra dietética insoluble, varia de 7 g/100 g a 12 g/100 g, 6,4 g/100 g a 9,6 g/100 g y 6,4 g/100 g a 8,4 g/100 g, respectivamente, mientras que la pectina contenido, un componente de la fibra dietética soluble osciló entre 13,0 g/100 g y 21,7 g/100 g (Maruf, 2019).  Contenido de almidón: según Li et al., (2018), el contenido de almidón de la cáscara de plátano en seco oscila entre el 16 % y el 48,5 %. Para dos variedades de banano, Big Ebanga y Grande Naine, el contenido de almidón de la cáscara disminuye de 39,3 % a 0,1 % y de 11,1 % a 3,3 %,
  • 11. 11 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA respectivamente, y el contenido de azúcar soluble aumenta de 4,2 % a 38,3 % y de 2,2 % a 32,4 %, respectivamente, a medida que madura la fruta. El plátano en su etapa biche tiene un gran porcentaje de almidón, entre 60 y 70%, de modo que funciona como un excelente floculante. Los componentes del plátano en orden de mayor a menor porcentaje son: almidón, humedad, fibra, lípidos, proteínas y cenizas (Li et al., 2018) 3.8. Coagulación Sedimentación La sedimentación es la técnica de separación más tradicional y se basa en una coagulación y floculación eficientes para producir flóculos con buenas propiedades de sedimentación (Nurudeen Abiola, 2019). 4. MATERIALES Y METODOS 4.1. Materiales Fiola Es un recipiente de vidrio que se utiliza sobre todo para contener y medir líquidos. Se emplean en operaciones de análisis químico cuantitativo, para preparar soluciones de concentraciones definidas. Utilizadas para calentar líquidos, para disolver sustancias o para re-cristalizar sólidos. Pipeta La pipeta es un instrumento volumétrico de laboratorio que permite medir la alícuota de líquido con bastante precisión. Suelen ser de vidrio. Está formada por un tubo transparente que termina en una de sus puntas de forma cónica, y tiene una graduación (una serie de marcas grabadas) con la que se indican distintos volúmenes. Micropipeta La micropipeta es un instrumento de laboratorio empleado para absorber y transferir pequeños volúmenes de líquidos y permitir su manejo en las distintas técnicas científicas.
  • 12. 12 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Fuentes de aluminio Bandejas de aluminio para muestras, para analizador de humedad Ohaus. Tijera Las tijeras de disección son parte del equipo básico para los procedimientos de disecciónjunto a las pinzas y bisturí (o escalpelo). Fabricadas en acero inoxidable con puntas finase indicadas para cortar y separar tejidos con precisión. Características: Fabricadas en acero inoxidable. Matraz El matraz de laboratorio es un recipiente de forma cilíndrica o cónica, hecho a base de vidrio, cristal o plástico, terminado en un tubo estrecho o prolongado que sirve principalmente para contener un determinado líquido sin el riesgo de que se pueda verter. Embudo El embudo es un instrumento empleado para canalizar líquidos y materiales sólidos granulares en recipientes con bocas estrechas. Papel Aluminio El papel de aluminio es imprescindible para almacenar muestras en el congelador, auto clavar, incubar, sellar muestras, etc. Existen diferentes opciones de grosor para los requerimientos más específicos. El papel de aluminio resistente a la punción puede soportar temperaturas extremas para los procesos más exigentes. Probeta La probeta es un instrumento volumétrico que consiste en un cilindro graduado, es decir, lleva grabada una escala por la parte exterior que permite medir un determinado volumen. Está formado por un tubo generalmente transparente de unos centímetros de diámetro y tiene una graduación desde 5
  • 13. 13 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ml hasta el máximo de la probeta, indicando distintos volúmenes. En la parte inferior está cerrado y posee una base que sirve de apoyo, mientras que la superior está abierta (permite introducir el líquido a medir) y suele tener un pico (permite verter el líquido medido). Balde de Plástico Recipiente que, en su sector superior, dispone de un asa abatible para facilitar su traslado. Los baldes suelen tener la forma de un cono invertido y truncado. Al ser cóncavos, los baldes resultan apropiados para el almacenamiento y el transporte de líquidos. Vaso precipitado Un vaso de precipitados o vaso de precipitado es un recipiente cilíndrico de vidrio fino que se utiliza muy comúnmente en el laboratorio, sobre todo, para preparar o calentar sustancias y traspasar líquidos. 4.2. Equipos Estufa La estufa de secado es un equipo que se utiliza para secar y esterilizar recipientes de vidrio y metal en el laboratorio, se identifica también con el nombre de Horno de secados, los fabricantes han desarrollado básicamente dos tipos de estufa: las que operan mediante convección natural y las que operan mediante convección forzada. Balanza analítica Las balanzas analíticas son instrumentos de pesaje muy exactos. Debido a la sensibilidad de la célula de carga de alto rendimiento, las balanzas analíticas cuentan con un corta aires para asegurar un entorno de pesaje estable. Con una capacidad que varía entre 52 y 520 g y una legibilidad de
  • 14. 14 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 0,002 a 1 mg, las aplicaciones comunes de las balanzas analíticas incluyen la preparación demuestras yestándares, la formulación, el pesaje diferencial, la determinación de densidad y las comprobaciones periódicas de pipetas. Agitador de tamizaje En el laboratorio, el tamiz es un instrumento muy importante en el análisis de partículas. Antes de la existencia del tamiz digital, el proceso de tamizado se realizaba pasando los materiales por una serie de tamices ordenados de mayor a menor, así, las partículas se iban separando por tamaño, desde las más gruesas a las más finas. PH- metro de sobremesa Un pHmetro o medidor de pH es un instrumento científico que mide la actividad del ion hidrógeno en soluciones acuosas, indicando su gradode acidez o alcalinidad expresada como pH. El medidor de pH mide la diferencia de potencial eléctrico entre un electrodo de pH y un electrodo de referencia Maquina centrífuga Una centrifugas de laboratorio también se le conocen como centrifugadora es una máquina que poneen rotación una muestra para acelerar la decantación o la sedimentación de sus componentes o fases (generalmente una sólida y una líquida), según su densidad. Existen diversos tipos, comúnmente para objetivos específicos. Incubadora con agitación Un agitador, a veces llamado mezclador, es un dispositivo que se utiliza en los laboratorios de química y biología para mezclar líquidos o preparar disoluciones y suspensiones. Los líquidos que van a ser agitados están contenidos en vasos, tubos o matraces Erlenmeyer que se colocan sobre la superficie vibrante o, a veces, en tubos de ensayo o viales que se
  • 15. 15 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA insertan en losagujeros de la placa. Placas Petri Se utiliza en los laboratorios principalmente para el cultivo de bacterias, mohos y otros microorganismos, soliéndose cubrir el fondo con distintos medios de cultivo según el microorganismo que se quiera cultivar. 4.3. Reactivos y Soluciones Ácido sulfúrico El ácido sulfúrico es un compuesto químico de azufre con la fórmula empíricaH2SO4. Es un líquido incoloro, aceitoso, muy viscoso e higroscópico. El ácido sulfúrico es uno de los ácidos más fuertes y es muy corrosivo. El ácido sulfúrico es uno de los productos químicos másimportantes desde el punto de vistatécnico yes una de las sustancias químicasbásicas más producidas. Hidróxido de sodio Es una sustancia manufacturada. Cuando se disuelve en agua o se neutraliza con unácido libera una gran cantidad de calor quepuede ser suficiente como para encender materiales combustibles. El hidróxido de sodio es muy corrosivo. Generalmente se usa en forma sólida o como una solución de 50%.
  • 16. 16 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Agua destilada El agua destilada es un agua de laboratorio químicamente pura y desmineralizada que puede utilizarse, según su composición, para el análisis de alimentos, la industria, los laboratorios o en el ámbito médico. 4.4. Métodos 4.4.1. Descripción del procedimiento para la elaboración del material biosorbentes apartir de cáscara de plátano. La elaboración del material biosorbentes a partir de la cáscara de plátano comprendió las etapas de: recolección, preparación, tratamiento, secado, reducción de tamaño y tamizado; las cuales se basan en etapas definidas que han sido estudiadas y ejecutadas dentro del fenómeno de biosorción y que se describen a continuación: 4.4.2. Recolección de las cáscaras de plátano. Las cáscaras de plátano se recolectaron en nuestras casas junto a la ayuda de familiares y vecinos durante las primeras horas del día y se trasladaron en bolsas plásticas hacia el laboratorio. Figura 1. Recolección de cascaras de plátano Fuente: Elaboración propia
  • 17. 17 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 4.4.3. Preparación de las cáscaras de plátano Una vez recolectadas las cáscaras de plátano se clasificaron aquellas que presentaban buena consistencia y tamaño regular para lavarlas y escurrirlas. Antes de cortarlas en pequeños trozos menores a 4 cm. Figura 2. Clasificación de cascaras de plátano Fuente: Elaboración propia 4.4.4. Tratamiento de las cáscaras de plátano El tratamiento de la cáscara de plátano consistió en cortarlas, lavarlas, cabe recalcar que el agua de la red utilizada para el lavado inicial puede descargarse directamente al alcantarillado ya que no contiene químicos nocivos que afecten al medio, sacándole todas las impurezas y luego por agua destilada durante 15 minutos. Figura 3. Cortado y lavado de las cascaras de plátano con agua potable Fuente: Elaboración propia
  • 18. 18 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 4.4.5. Secado de las cáscaras de plátano El secado de las cáscaras de plátano se realizó, utilizando la estufa convencional de laboratorio a 40° C por 96 horas, mediante fuentes de aluminio. Figura 4. Secado de las cascaras de plátano Fuente: Elaboración propia 4.4.6. Molienda de las cáscaras de plátano. La simplificación de tamaño de las cáscaras de plátano se realizó utilizando una licuadora moulinex Oster y como producto de la molienda se obtuvo un polvo de color café. Figura 5. Trituración de las cáscaras de plátano.
  • 19. 19 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Fuente: Elaboración propia 4.4.7. Tamizado del material biosorbente El polvo obtenido, se hace pasar a través de una torre de tamices de 3 tipos de numero demalla las cuales son 75, 150 y 300 m para separar las partículas, triturarlas y así obtener diferentes tamaños de partícula en un agitador de tamizaje, luego se procedió pesarlo y separarlo según su tipo de malla. Figura 6. Tamizado del material biosorbente y almacenamiento según el número de malla. Fuente: Elaboración propia 4.4.8. Elaboración de patrones de arsénico y cobre Para el patrón de arsénico se agregó 40 ml de solución de arsénico de 1000 ppm hacia una fiola de 2L, que luego fue aforada con agua destilada y agitada, posteriormente se vertió en un balde de una capacidad de 5L. El mismo procedimiento se realizó para el patrón de cobre con una diferencia que se agregó 629 L de Sulfato de cobre de 1000 ppm. Figura 7. Agregando arsénico y cobre a las dos fiolas.
  • 20. 20 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Fuente: Elaboración propia Figura 8. Resultado de patrones arsénico y cobre Fuente: Elaboración propia 4.4.9. Adecuamiento de pH para los patrones de arsénico y cobre Teniendo un pH de 5.39 para Arsénico y un pH de 3.14 para Cobre, se adecuó el pH de los patrones de arsénico y cobre a 4.18 y 4.20 respectivamente. Como reactivo se utilizó 𝐻2𝑆𝑂4, siendo 20 gotas de reactivo para arsénico y 8 gotas de reactivo para cobre; posteriormente con ayuda del pH metro se logró llegar a un pH óptimo de 4 para ambos metales.
  • 21. 21 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Figura 9. Adecuamiento de pH. Fuente: Elaboración propia Figura 10. Medición de pH para arsénico y cobre. Fuente: Elaboración propia 4.4.10.Peso del bioadsorbente Se realizó en el laboratorio de calidad de aguas de EPIAM el pesado del adsorbente con número de malla 150 y 300 m con la dosis de 1, 2, 3 y 4 gramos, como se puede observar en la figura 13. Figura 11. Biomasa separada en malla de 75, 150 y 300 um. Fuente: Elaboración propia
  • 22. 22 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Figura 12. Pesado del bioadsorbente. Fuente: Elaboración propia 4.4.11.Retención Luego de tener los patrones y las dosis listas, se tomó 16 vasos precipitados de 250 mL, vertiendo con ayuda de una probeta de 1L, 200 mL del patrón de arsénico en 8 vasos precipitados (4 con biomasa de 150 um y 4 con 300 um). Lo mismo se realizó para el patrón de cobre con los mismos números de malla. Figura 13. Vasos precipitados con patrones de arsénico y cobre con mallas de 300 y 150 um respectivamente.
  • 23. 23 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Fuente: Elaboración propia 4.4.12.Agitación Se procedió a agitar los 16 matraces con soluciones de arsénico y cobre con el bioadsorbente a 200 RPM por un periodo de 16 horas en la incubadora de agitación a temperatura ambiente Figura 14. Agitación de los 16 vasos con bioadsorbente Fuente: Elaboración propia
  • 24. 24 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Figura 15. Resultado de la agitación Fuente: Elaboración propia 4.4.13.Filtrado Se filtraron las soluciones en una maquina centrifuga, debido a que el papel filtroporoso se tapaba y no dejaba filtrar. Figura 16. filtrado por la maquina centrifugadora y resultados Fuente: Elaboración propia 4.4.14.Tratamiento De acuerdo con lo que nos indicaron, debido a la coloración de la solución con el bioadsorbente, este debe pasar por un tratamiento con 𝐻𝑁𝑂3 para luego pasar por un análisis de cobre y arsénico. Figura 17. Filtrado por la máquina centrifugadora y resultados Fuente: Elaboración propia
  • 25. 25 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 4.4.15.Análisis El análisis se realizará en el espectrofotómetro UV, tanto para cobre como arsénico, esteprocedimiento durará alrededor de 24 horas para saber el resultado de bioadsorción. Figura 18. Espectrofotómetro UV Fuente: Elaboración propia
  • 26. 26 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 4.4.16.Diagrama de Flujos Figura 19. Diagrama de Bloques del proceso de producción de material bioadsorbente a partirde la cascara de plátano y la aplicación para el tratamiento de aguas contaminadas Cascara de Plátano Molienda Secado 45°C Lavado Materia Prima Adecuamiento de pH Tamizaje (Mallas Nº 75, 150 y 300 um) Sistema de contacto sólido-líquido Elaboración de patrones de arsénico y cobre Agitación (250 RPM por 2hrs) Filtración - separación Tratamiento Análisis Arsénico pH 3 Cobre pH 4 Material bioadsorbente Efluente
  • 27. 27 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 5. RESULTADOS Y DISCUCIÓN 5.1. Identificación taxonómica del Plátano La identificación taxonómica de la muestra de plátanos utilizados en la presente Trabajo es la siguiente: Reino: Plantae División: Plantas con semilla Clase: Equisetopsida Subclase: Magnoliidae Súper Orden: Lilianae Orden: Zingiberales Familia: Musaceae Especie: Musa x paradisiaca L. Var Inguire 5.2. Caracterización de la materia prima (Harina de Cascara de Plátano). Los resultados del análisis elemental de la cáscara de plátano, para carbono, hidrogeno y nitrógeno se representan en la siguiente figura, siendo el carbono, el elemento presente en la cáscara de plátano en mayor porcentaje (45,4 %). Figura N°20. Caracterización de la materia Prima Fuente: Bismarck Castro, 2014. La adsorción del plomo y cobre por parte de la cáscara de plátano, es favorecida por el porcentaje alto del carbono presente en la cáscara de plátano; de igual forma los porcentajes de hidrógeno, nitrógeno que contiene.
  • 28. 28 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 5.3. Peso de la Cascara. De acuerdo con los datos obtenidos en el laboratorio de Procesos, mediante el uso de una balanza se obtuvo que el peso de la cascara de plátano en estado húmedo fue de 2800 g y en estado seco a temperatura ambiente es de 319.55 g. Tabla N°1. Peso de la cascara. Fuente: Elaboración Propia Determinación de Humedad %𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 𝑃𝑖 − 𝑃𝑓 𝑃𝑖 𝑥 100 Donde: 𝑃𝑖= Peso inicial 𝑃𝑓= Peso final Aplicando la formula se tiene: %𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 2600 𝑔 − 319.55 𝑔 2800 𝑔 𝑥 100 %𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 87.70 Se puede observar en la Tabla N°1 que hubo una disminución en el peso de la cascara de plátano después de haberlo dejado en la estufa alrededor de 72 horas. Además, se obtuvo que contenía un 87.70% de humedad, por lo cual se observa que hubo una clara disminución del % de agua. 5.4. Parámetros de Arsénico y Cobre. 5.4.1. Patrones de Cobre. Se preparó una solución de Cu con propiedades próximas a aguas contaminadas. Los cálculos realizados para la preparación de la solución de Cu se presentan a continuación: PESO DE LA CASCARA (g) PLATANO Peso Húmedo Peso Seco 2600 g 319.55
  • 29. 29 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Para obtener el patrón de cobre, primero se halló la cantidad de ppm con las que se trabajaría a 0.05 M obteniendo como resultado 3177.3 mg/L. 𝐒𝐮𝐥𝐟𝐚𝐭𝐨 𝐝𝐞 𝐂𝐨𝐛𝐫𝐞 𝐚 𝟎. 𝟎𝟓 𝐌: 𝐶𝑢 → 63.55 𝑔/𝑚𝑙 𝐶𝑢𝑆𝑂4 1𝑀 → 159.609 𝑔/𝑚𝑙 𝐶𝑢𝑆𝑂4 0.05 𝑀 → 𝑥 𝑋 = 7.98045 𝑔/𝑚𝑙 Cantidad de Cobre: 159.609 𝑔/𝑚𝑙 𝐶𝑢𝑆𝑂4 → 63.55 𝑔/𝑚𝑙 𝐶𝑢 7.98045 𝑔/𝑚𝑙 𝐶𝑢𝑆𝑂4 → 𝑥 X= 3,177 g/ml Volumen de la Solución 𝐶1𝑉1 = 𝐶2𝑉2 10 𝑔 𝑚𝑙 𝑥 2000 𝑙 = 3177 𝑔 𝑚𝑙 𝑥 𝑉2 𝑉 = 6,2947 𝑚𝑙 5.4.2. Patrones de Arsénico. Para obtener el patrón de arsénico se utilizó el método anterior, teniendo en cuenta la concentración inicial de 1000 ppm, concentración final 10 ppm y para un volumen 2000 ml. 𝐶1𝑉1 = 𝐶2𝑉2 10 𝑔 𝑚𝑙 𝑥 2000 𝑙 = 1000 𝑔 𝑚𝑙 𝑥 𝑉2 𝑉 = 20 𝑚𝑙 Estos cálculos se realizaron para obtener la cantidad que se iba echar de solución de arsénico y sulfato de cobre para aforar con agua destillada a un volumen de 2L teniendo como resultado nuestros dos patrones sintéticos elaborados en el laboratorio de la EPIAM.
  • 30. 30 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 5.5. Parámetros Datos iniciales de la concentración de agua de reservorio, realizadas en el laboratorio de Procesos – Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental – UNAM. Tabla N°2. Parámetros de Cobre y Arsénico Fuente: Elaboración Propia Tabla N°3. pH de Arsénico y Cobre As( mg/L) Cu (mg/L) pH 4.19 4.2 Fuente: Elaboración Propia 5.6. Pruebas con Cascara de Plátano. 5.6.1. Remoción de Arsénico utilizando la cascara de Plátano. Se realizaron seis pruebas con dosis de 1, 2, 3, y 4 gramos de cascara de plátano usando dos mallas distintas. Donde se obtuvieron las concentraciones finales del patrón de Arsénico, presentadas en la siguiente tabla: Tabla N°4. Concentración de Arsénico (As) en los tratamientos experimentales Numero de Tratamiento # de Malla Dosis (g) Concentración de As Inicial Concentración de As Final % De Remoción A-1 M-150 1 10 1.9 81.00% A-2 M-150 2 10 1.8 82.00% A-3 M-150 3 10 1.1 89.00% A-4 M-150 4 10 0.8 92.00% A-5 M-300 1 10 1.8 82.00% A-6 M-300 2 10 1.5 85.00% A-7 M-300 3 10 1.3 87.00% A-8 M-300 4 10 0.9 91.00% PARAMETROS DE COBRE Y ARSENICO ARSENICO COBRE Muestra de patrón 9.8 10 Valor según el ECA para Consumo Humano 0.01 2
  • 31. 31 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Fuente: Elaboración Propia Figura N°21. Remoción de la concentración de Arsénico. Fuente: Elaboración Propia En la Figura N°2 se representa los resultados de los tratamientos de la concentración de Arsénico (Cu), observándose que existe una diferencia significativa entre ellas para los tratamientos realizados. Las concentraciones más altas se obtuvieron en los tratamientos A-1, mientras que A-4 presentando las concentraciones más bajas. Además, se observó que la mayor remoción de arsénico se obtuvo con las mallas de 150 µm. Figura N°22. Concentración de Arsénico Vs. Dosis de Biomasa Fuente: Elaboración Propia 0 2 4 6 8 10 12 1 2 3 4 5 6 7 8 Concentración de Arsénico Vs. dosis de biomasa (cáscara de plátano) en gramos. Dosis (g) Concentración de As Inicial Concentración de As Final 0 2 4 6 8 10 A-1 A-2 A-3 A-4 A-5 A-6 A-7 A-8 Concentración de Arsénico antes Vs. después de agregarle la biomasa (cáscara de plátano) Concentración de As Inicial Concentración de As Final
  • 32. 32 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA En la Figura N°3 se puede observar que la óptima dosis para la remoción de Arsénico (As) es la prueba de A-4 y A-8 que contienen 4 gramos de cascara de plátano, es por ello que la gráfica nos muestra que la bioadsorción está influenciada por el tamaño de partícula ya que se observa que a medida que aumenta la dosis de cascara de plátano, la concentración de Arsénico se va alterando. Con respecto al peso de 4 gramos. 5.6.2. Remoción de Cobre utilizando la cascara de Plátano. Tabla N°5. Concentración de Cobre (Cu) en los tratamientos experimentales Fuente: Elaboración Propia Figura N°23. Remoción de la concentración de Cobre Fuente: Elaboración Propia Numero de Tratamiento # de Malla Dosis (g) Concentración de Cu Inicial Concentración de Cu Final % De Remoción C-1 M-150 1 10 1.3 87% C-2 M-150 2 10 0.9 91% C-3 M-150 3 10 0.7 93% C-4 M-150 4 10 0.5 95% C-5 M-300 1 10 1.5 85% C-6 M-300 2 10 1.2 88% C-7 M-300 3 10 0.9 91% C-8 M-300 4 10 0.7 93% 0 2 4 6 8 10 C-1 C-2 C-3 C-4 C-5 C-6 C-7 C-8 Concentración de Cobre antes Vs. después de agregarle la biomasa (cáscara de plátano) Concentración de Cu Inicial Concentración de Cu Final
  • 33. 33 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA En la Figura N°4 se representa los resultados de los tratamientos de la concentración de Cobre (Cu), observándose que existe una diferencia significativa entre ellas para los tratamientos realizados. Las concentraciones más altas se obtuvieron en los tratamientos C-1 y C-5, mientras que C-8 y C-4 presentan las concentraciones más bajas. Además, se Observó que la mayor remoción de arsénico se obtuvo con las mallas de 150 µm. Figura N°24. Concentración de Cobre Vs. Dosis de Biomasa Fuente: Elaboración Propia En la Figura N°5 se puede observar que la óptima dosis para la remoción de Cobre (Cu) es la prueba de A-4 y A-8 que contienen 4 gramos de cascara de plátano, es por ello que la gráfica nos muestra que la bioadsorción está influenciada por el tamaño de partícula ya que se observa que a medida que aumenta la dosis de cascara de plátano, la concentración de Cobre se va alterando. Con respecto al peso de 4 gramos. 5.6.3. Remoción de Arsénico y Cobre En la siguiente tabla se hace la comparación de la remoción de Arsénico y Cobre con el uso de la Biomasa (Cascara de Plátano): 0 2 4 6 8 10 12 1 2 3 4 5 6 7 8 Concentración de Cobre Vs. dosis de biomasa (cáscara de plátano) en gramos. Dosis (g) Concentración de Cu Inicial Concentración de Cu Final
  • 34. 34 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Figura N°25. Concentración de As y Cu Fuente: Elaboración Propia De acuerdo a la Figura N°6, para el caso del Arsénico (As) y Cobre (Cu), se observa que a mayor dosis del adsorbente de cascara de plátano en la solución, se incrementa el porcentaje de remoción, lo cual se evidencia en el tratamiento T-4, en la cual se experimentó con una dosis de 4 gramos de cascara de plátano, la cual alcanzo el 95% para cobre y el 89%. Donde se observa que el presente Bioadsorbente tuvo una mejor remoción para el Cobre por presentarse una menor concentración en nuestro gráfico. En la Tabla N° 6 se presentan las 16 pruebas de cascara de plátano realizadas, considerando las dosis de 1g, 2g, 3g, y 4g para las mallas de 150 µm y 300 µm, en las que se realizó las pruebas con patrones de arsénico y cobre, con un tiempo de mezcla de 200 RPM, un tiempo de residencia de 24 horas a temperatura de 23 °C. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 1 2 3 4 5 6 7 8 Concentración de As y Cu Concentración de As Final Concentración de Cu Final
  • 35. 35 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Tabla N°6. Pruebas con Cascara de Plátano Uso de biomasa seca (cáscara de plátano) para la bioadsorción del Arsénico en agua subterránea Parámetros de Tratamiento Sedimentación Concentración de Arsénico Concentración de Cobre Pruebas # de Malla Dosis (g) T °C pH Agua con As (ml) Agua con Cu (ml) Tiempo de Mezcla a 200 RPM (Horas) Tiempo de reposo (Horas) Concentración de As Inicial Concentración de As Final % De Remoción Concentración de Cu Inicial Concentración de Cu Final % De Remoción 1 M- 150 1 23 5.6 200 200 18 24 10 1.9 81.00% 10 1.3 87% M- 150 2 23 5.6 200 200 18 24 10 1.8 82.00% 10 0.9 91% M- 150 3 23 5.6 200 200 18 24 10 1.1 89.00% 10 0.7 93% M- 150 4 23 5.6 200 200 18 24 10 0.8 92.00% 10 0.5 95% 2 M- 300 1 23 6.4 200 200 18 24 10 1.8 82.00% 10 1.5 85% M- 300 2 23 6.4 200 200 18 24 10 1.5 85.00% 10 1.2 88% M- 300 3 23 6.4 200 200 18 24 10 1.3 87.00% 10 0.9 91% M- 300 4 23 6.4 200 200 18 24 10 0.9 91.00% 10 0.7 93% Fuente: Elaboración Propia
  • 36. 36 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 6. CONCLUSIONES • Se afianzó el aprovechamiento de la biomasa seca (cáscara de plátano) como materia prima para la elaboración de materiales biosorbentes y su utilización en el tratamiento de aguas con metales pesados. • La temperatura óptima de secado de las cáscaras de plátano fue de 40º C para garantizar una consistencia muy seca y quebradiza, con el fin de realizar un proceso de trituración sin inconvenientes. • Se continuó con el estudio del aprovechamiento de la cáscara de plátano como material biosorbente para la adsorción de contaminación con metales pesados, a fin de convertirlo de sólidos a líquidos. • La disposición final del material biosorbente a nivel químico industrial dependió de la solución que más se adecue al caso, según los recursos disponibles (variables de cantidad de material biosorbente y tiempo de contacto en el proceso). • La relación de gramos de biomasa por litro de solución fue un factor muy importante en el proceso de bioadsorción, ya que esta variable es la que limita la cantidad máxima de iones de Arsénico y Cobre que la cáscara de banano maduro en polvo puede adsorber, por lo cual a mayor relación g/L mayor porcentaje de adsorción. • Se equilibró el pH a 4 en el arsénico y cobre para poder demudar y saber sus resultados de forma eficiente. • Uno de los objetivos era encontrar la dosis óptima de la biomasa (cáscara de plátano), elaborando con 1, 2, 3 y 4 gramos con la cáscara de plátano para la bioadsorción del cobre y arsénico con el método de jarras.
  • 37. 37 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 7. BIBLIOGRAFIA Ccencho, S. (2018). Uso de biomasa seca (Cascara de platano) como Bioadsorbente de Arsenico en agua subterránea, Cruz del Medano, Mórrope, Lambayeque, a nivel laboratorio – 2018. ”. [Para optar el Titulo de Ingeniería Ambiental]. Universidad Cesar Vallejo. https://repositorio.ucv.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12692/20198/Ccencho_M S.pdf?sequence=1&isAllowed=y Gutierrez, M. (2021). Remoción de iones cobre de aguas residuales mineras utilizando el almidón de la Cáscara de Plátano. [Para optar el Titulo de Ingeniería Ambiental]. Universidad Nacional de Centro del Peru. https://repositorio.uncp.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12894/7929/T010_7445 3558_T.pdf?sequence=1 Castro, B. (2015). Uso de la cáscara de Banano (musa paradisiaca) maduro deshidratada (seca) como proceso de bioadsorción para la retención de metales pesados, Plomo y Cromo en aguas contaminadas. [Para optar el Titulo de Magister en Impactos Ambientales]. Universidad de Guayaquil. http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/8641/1/Uso%20de%20cascara%20d e%20banano_Dr.%20Castro.pdf Quilca, Y. (2018). Adsorción de plomo (Pb) y cobre (Cu) con biomasa de la cáscara de plátano “Musa paradisiaca” en efluentes de la unidad minera Carahuacra, Yauli - La Oroya. [Para optar el Grado de Maestra en Ingeniería Ambiental]. Universidad nacional del Centro del Peru. https://repositorio.uncp.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12894/6086/T010_4207 3934_M_1.pdf?sequence=1 Hernandes, L. (2019). elaboración de un material biosorbente a partir de la cáscara de plátano (musa sp.) para ser utilizado en la remoción de Cromo VI proveniente de las aguas residuales de la industria de curtiembre. [Para optar el Título de Ingeniero Químico]. Universidad del Salvador. https://ri.ues.edu.sv/id/eprint/20508/1/Elaboraci%C3%B3n%20de%20un%20ma terial%20biosorbente%20a%20partir%20de%20la%20c%C3%A1scara%20de% 20pl%C3%A1tano%20(musa%20sp.)%20para%20ser%20utilizado%20en%20la
  • 38. 38 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA %20remoci%C3%B3n%20de%20cromo%20VI%20proveniente%20de%20las% 20aguas%20residuales%20de%20la%20industria%20de%20curtiembre.pdf 8. ANEXOS 8.1. Anexo 01: Panel Fotográfico Figura N°26. Plátanos comprados en el Mercado Pacocha. Fuente: Elaboración Propia Figura N°27. Plátanos comprados en el Mercado Pacocha. Fuente: Elaboración Propia
  • 39. 39 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Figura N°28. Plátanos comprados en el Mercado Pacocha. Fuente: Elaboración Propia Figura N°29. Molienda de la muestra Fuente: Elaboración Propia
  • 40. 40 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Figura N°30. Tamizado de la cascara de Plátano Fuente: Elaboración Propia Figura N°31. Peso de 1, 2, 3, y 4 gramos Fuente: Elaboración Propia
  • 41. 41 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Figura N°32. Adecuamiento de pH Fuente: Elaboración Propia Figura N°33. Agitación de la muestra Fuente: Elaboración Propia Figura N°34. Filtrado de la muestra Fuente: Elaboración Propia
  • 42. 42 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Figura N°35. Análisis de la muestra Fuente: Elaboración Propia Figura N°36. Análisis de la muestra en el espectrofotómetro UV Fuente: Elaboración Propia
  • 43. 43 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA 8.2. Anexo 02: Estándares de Calidad Ambiental de Agua. Tabla N°7. Estándares de Calidad Ambiental para el Agua - MINAM Fuente: MINAM (2017).