Tratamiento de aguas residuales con quitosano

En los sistemas convencionales de tratamiento de agua, los floculantes más utilizados son las sales de aluminio y hierro. Las sales de aluminio que permanecen en el agua tratada representan un riesgo para la salud humana, y las sales de hierro residuales afectan el color del agua, entre otros problemas. En la mayoría de los tratamientos de aguas residuales, resulta difícil superar los problemas de contaminación secundaria, como la gran cantidad de lodos y su difícil eliminación. Por lo tanto, la búsqueda de un producto natural que no cause contaminación secundaria al medio ambiente, y que reemplace a los floculantes de sales de aluminio y hierro, es fundamental para la implementación de estrategias de desarrollo sostenible. Los floculantes poliméricos naturales han atraído gran atención debido a la abundancia de sus materias primas, su bajo costo, su buena selectividad, la baja dosificación requerida, su seguridad, su no toxicidad y su completa biodegradación. Tras décadas de desarrollo, ha surgido una gran variedad de floculantes poliméricos naturales con diferentes propiedades y usos, entre los que destacan el almidón, la lignina, el quitosano y la cola vegetal, que actualmente se utilizan ampliamente.

quitosanoPropiedades

El quitosano es un sólido blanco, amorfo, translúcido y escamoso, insoluble en agua pero soluble en ácido, que se obtiene mediante la desacetilación de la quitina. Generalmente, se considera quitosano cuando se ha eliminado más del 55% del grupo N-acetilo de la quitina. La quitina es el principal componente de los exoesqueletos de animales e insectos, y el segundo compuesto orgánico natural más abundante en la Tierra después de la celulosa. Como floculante, el quitosano es natural, no tóxico y biodegradable. Su cadena macromolecular contiene numerosos grupos hidroxilo, amino y algunos grupos N-acetilamino, que pueden formar polielectrolitos catiónicos con alta densidad de carga en soluciones ácidas, y también estructuras reticulares mediante enlaces de hidrógeno o enlaces iónicos. Estas estructuras actúan como jaulas moleculares, complejizando y eliminando así muchos iones de metales pesados ​​tóxicos y dañinos. El quitosano y sus derivados tienen una amplia gama de usos, no solo en la industria textil, de impresión y teñido, la fabricación de papel, la medicina, la alimentación, la industria química, la biología y la agricultura, entre muchos otros campos, sino también en el tratamiento de aguas, donde se puede utilizar como adsorbente, agente floculante, fungicida, intercambiador iónico, preparador de membranas, etc. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ha aprobado el quitosano como agente purificador de agua potable debido a sus ventajas únicas en aplicaciones de suministro y tratamiento de agua.

Aplicación dequitosanoen el tratamiento de aguas

(1) Eliminar sólidos en suspensión en el cuerpo de agua. En aguas naturales, el agua se convierte en un sistema coloidal con carga negativa debido a la presencia de arcilla, bacterias, etc. Como polímero catiónico de cadena larga, el quitosano puede desempeñar la doble función de neutralización eléctrica, coagulación, adsorción y formación de puentes, y tiene un fuerte efecto coagulante sobre las sustancias en suspensión. En comparación con el alumbre y la poliacrilamida tradicionales como floculantes, el quitosano tiene un mejor efecto clarificador. RAVID et al. estudiaron el efecto del tratamiento de floculación en una distribución de agua con caolín simple cuando el pH del quitosano era de 5 a 9, y encontraron que la floculación se veía muy afectada por el pH, y que el pH efectivo para la eliminación de turbidez era de 7,0 a 7,5. Con 1 mg/L de floculante, la tasa de eliminación de turbidez superaba el 90%, los flóculos producidos eran gruesos y de rápida sedimentación, y el tiempo total de sedimentación por floculación no superaba 1 hora. Sin embargo, cuando el valor del pH disminuye o aumenta, la eficiencia de floculación disminuye, lo que indica que solo en un rango de pH muy estrecho, el quitosano puede formar una buena polimerización con las partículas de caolín. Algunos estudios han encontrado que cuando se trata una suspensión de bentonita floculada con quitosano, el rango de pH adecuado es amplio. Por lo tanto, cuando el agua turbia contiene partículas similares al caolín, es necesario agregar una cantidad apropiada de bentonita como coagulante para mejorar la polimerización.quitosanosobre las partículas. Más tarde, RAVID et al. descubrieron que

Si la suspensión de caolín o dióxido de titanio contiene humus, este se flocula y precipita fácilmente con quitosano, ya que el humus, con carga negativa, se adhiere a la superficie de las partículas y facilita el ajuste del pH. El quitosano demostró excelentes propiedades de floculación en cuerpos de agua naturales con distintos grados de turbidez y alcalinidad.

(2) Eliminar algas y bacterias del cuerpo de agua. En los últimos años, algunos investigadores en el extranjero han comenzado a estudiar la adsorción y floculación del quitosano en sistemas coloidales biológicos como algas y bacterias. El quitosano tiene un efecto de eliminación sobre algas de agua dulce, como la espirulina, las algas oscilatorias, la clorela y las cianobacterias. Los estudios han demostrado que, para las algas de agua dulce, la eliminación es óptima a un pH de 7; para las algas marinas, el pH es menor. La dosis adecuada de quitosano depende de la concentración de algas en el cuerpo de agua. Cuanto mayor sea la concentración de algas, mayor será la dosis de quitosano necesaria, y un aumento en la dosis tiende a acelerar la floculación y la precipitación. La turbidez permite medir la eliminación de algas. Cuando el pH es de 7, se recomienda una dosis de 5 mg/L.quitosanoPuede eliminar el 90% de la turbidez del agua, y cuanto mayor sea la concentración de algas, más gruesas serán las partículas de flóculo y mejor será el rendimiento de la sedimentación.

El examen microscópico mostró que las algas eliminadas por floculación y sedimentación solo se encontraban agregadas y adheridas entre sí, conservando su integridad y actividad. Dado que el quitosano no produce efectos negativos en las especies presentes en el agua, el agua tratada puede seguir utilizándose para la acuicultura de agua dulce, a diferencia de otros floculantes sintéticos para el tratamiento de agua. El mecanismo de eliminación del quitosano en bacterias es relativamente complejo. Al estudiar la floculación de Escherichia coli con quitosano, se observó que el mecanismo de puenteo desequilibrado es el principal mecanismo del sistema de floculación, y que el quitosano genera enlaces de hidrógeno en los restos celulares. Otro estudio demostró que la eficacia de la floculación de E. coli con quitosano depende no solo de la cargabilidad del dieléctrico, sino también de su dimensión hidráulica.

(3) Eliminar el aluminio residual y purificar el agua potable. Las sales de aluminio y los floculantes de polialuminio se utilizan ampliamente en los procesos de tratamiento de agua potable, pero el uso de floculantes de sales de aluminio puede aumentar el contenido de aluminio en el agua potable. El aluminio residual en el agua potable representa un grave riesgo para la salud humana. Si bien el quitosano también presenta el problema de dejar residuos en el agua, al ser un aminopolisacárido alcalino natural y no tóxico, dichos residuos no son perjudiciales para el organismo y pueden eliminarse en el proceso de tratamiento posterior. Además, el uso combinado de quitosano y floculantes inorgánicos como el cloruro de polialuminio puede reducir el contenido de aluminio residual. Por lo tanto, en el tratamiento de agua potable, el quitosano ofrece ventajas que otros floculantes poliméricos orgánicos sintéticos no pueden igualar.

Aplicación del quitosano en el tratamiento de aguas residuales

(1) Eliminar iones metálicos. La cadena molecular dequitosanoEl quitosano y sus derivados contienen una gran cantidad de grupos amino e hidroxilo, por lo que presenta un efecto quelante sobre muchos iones metálicos y puede adsorber o capturar eficazmente iones de metales pesados ​​en solución. Catherine A. Eiden y otros estudios han demostrado que la capacidad de adsorción del quitosano para Pb²⁺ y Cr³⁺ (en unidades de quitosano) alcanza los 0,2 mmol/g y 0,25 mmol/g, respectivamente, y posee una alta capacidad de adsorción. Zhang Ting'an et al. utilizaron quitosano desacetilado para eliminar el cobre mediante floculación. Los resultados mostraron que, con un pH de 8,0 y una concentración de iones de cobre en la muestra de agua inferior a 100 mg/L, la tasa de eliminación de cobre superó el 99%. Con una concentración de 400 mg/L, la concentración de iones de cobre en el líquido residual aún cumple con la normativa nacional de vertido de aguas residuales. Otro experimento demostró que cuando el pH era de 5,0 y el tiempo de adsorción de 2 h, la tasa de eliminación de quitosano a Ni2+ en el líquido residual del niquelado químico por adsorción podía alcanzar el 72,25 %.

(2) Tratamiento de aguas residuales con alto contenido proteico, como las procedentes de la industria alimentaria. Durante el procesamiento de alimentos, se descargan aguas residuales con una gran cantidad de sólidos en suspensión. La molécula de quitosano contiene un grupo amida, un grupo amino y un grupo hidroxilo. Con la protonación del grupo amino, actúa como un polielectrolito catiónico, que no solo tiene un efecto quelante sobre los metales pesados, sino que también puede flocular y adsorber eficazmente partículas finas con carga negativa en el agua. La quitina y el quitosano pueden formar complejos mediante enlaces de hidrógeno con proteínas, aminoácidos, ácidos grasos, etc. Fang Zhimin et al. utilizaronquitosanoSe utilizan sulfato de aluminio, sulfato férrico y ftalamida de polipropileno como floculantes para recuperar proteínas de las aguas residuales del procesamiento de mariscos. Se puede obtener una alta tasa de recuperación de proteínas y una alta transmitancia de luz en el efluente. Debido a que el quitosano no es tóxico y no genera contaminación secundaria, se puede utilizar para reciclar sustancias útiles como proteínas y almidón presentes en las aguas residuales de las plantas de procesamiento de alimentos para su procesamiento y reutilización, por ejemplo, como aditivo en la alimentación animal.

(3) Tratamiento de aguas residuales de impresión y teñido. Las aguas residuales de impresión y teñido son aquellas generadas por el algodón, la lana, las fibras químicas y otros productos textiles durante los procesos de pretratamiento, teñido, impresión y acabado. Suelen contener sales, tensioactivos orgánicos y colorantes, entre otros, con una composición compleja, alta saturación de color y elevada DQO. Suelen desarrollarse en la dirección de la oxidación y la biodegradación, lo cual es extremadamente perjudicial para la salud humana y el medio ambiente. El quitosano contiene grupos amino e hidroxilo, y posee una gran capacidad de adsorción de colorantes, incluyendo adsorción física, química y por intercambio iónico, principalmente a través de enlaces de hidrógeno, atracción electrostática, intercambio iónico, fuerzas de van der Waals e interacciones hidrofóbicas. Asimismo, la estructura molecular del quitosano contiene numerosos grupos amino primarios que, mediante enlaces de coordinación, forman un excelente agente quelante polimérico, capaz de aglutinar los colorantes presentes en las aguas residuales. Este agente no es tóxico y no genera contaminación secundaria.

(4) Aplicación en la deshidratación de lodos. Actualmente, la gran mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas utilizan poliacrilamida catiónica para el tratamiento de lodos. La práctica ha demostrado que este agente tiene un buen efecto floculante y facilita la deshidratación de lodos, pero sus residuos, especialmente el monómero de acrilamida, son altamente carcinógenos. Por lo tanto, resulta fundamental buscar un sustituto. El quitosano es un buen acondicionador de lodos, ya que favorece la formación de micelas bacterianas en lodos activados, las cuales pueden aglomerar la materia orgánica y la materia en suspensión con carga negativa presentes en la solución, mejorando así la eficiencia del tratamiento de lodos activados. Diversos estudios han demostrado que el floculante compuesto de cloruro de polialuminio/quitosano no solo tiene un efecto notable en el acondicionamiento de lodos, sino que, en comparación con el uso de PAC o quitosano por separado, la resistencia específica de los lodos alcanza primero un valor mínimo y la tasa de filtración es mayor. Es un acondicionador rápido y eficaz. Además, se utilizaron tres tipos de carboximetilquitosano (N-carboximetilquitosano, N,O-carboximetilquitosano y O-carboximetilquitosano) como floculante. Se probó el rendimiento de deshidratación del lodo y se encontró que los flóculos formados eran fuertes y no se rompían fácilmente, lo que indica que el efecto del floculante en la deshidratación del lodo fue significativamente mejor que el de los floculantes comunes.

quitosanoEl quitosano y sus derivados son ricos en recursos, naturales, no tóxicos, biodegradables y poseen diversas propiedades. Son agentes ecológicos para el tratamiento de aguas. Su materia prima, la quitina, es el segundo compuesto orgánico natural más abundante en la Tierra. Por lo tanto, en los últimos años, el desarrollo del quitosano en el tratamiento de aguas ha experimentado un notable crecimiento. Como polímero natural que transforma residuos en recursos valiosos, el quitosano se ha aplicado inicialmente en numerosos campos, pero el rendimiento y la aplicación de los productos nacionales aún presentan ciertas deficiencias en comparación con los de otros países desarrollados. Con la profundización de la investigación sobre el quitosano y sus derivados, especialmente el quitosano modificado con excelentes propiedades de síntesis, su valor de aplicación es cada vez mayor. Explorar la tecnología de aplicación del quitosano en el tratamiento de aguas y desarrollar productos ecológicos derivados del quitosano con un rango de aplicación más amplio tendrá un gran valor de mercado y perspectivas de aplicación muy prometedoras.

Quitosano, fabricantes de quitosano, quitosano MUA, quitosano soluble, usos del quitosano, precio del quitosano, agricultura con quitosano, precio del quitosano por kg, quitina y quitosano, comprar quitosano, productos agrícolas de quitosano, precio del quitosano en polvo, suplemento de quitosano, quitosano para el tratamiento de aguas residuales, oligosacárido de quitosano, quitosano soluble en agua, quitina y quitosano, precio del quitosano en Pakistán, quitosano antimicrobiano, diferencia entre quitina y quitosano, precio del quitosano en polvo, reticulación del quitosano, solubilidad del quitosano en etanol, quitosano a la venta en Filipinas, quitosano en Tailandia, usos del quitosano en la agricultura, precio del quitosano por kg, beneficios del quitosano, quitosano Solvente, viscosidad del quitosano, tabletas de quitosano, quitosano, precio del quitosano, quitosano en polvo, quitosano soluble en agua, quitosano soluble, quitina-quitosano, aplicaciones del quitosano, quitina. Le invitamos a visitar nuestra empresa y fábrica. En nuestra sala de exposiciones encontrará diversos productos y soluciones que satisfarán sus necesidades. También puede visitar nuestra página web. Nuestro equipo de ventas se esforzará al máximo para brindarle el mejor servicio. Si necesita más información, no dude en contactarnos.Contáctanosvía correo electrónico, fax o teléfono.