Diseño de un filtro para la retención de cromo total en agua proveniente de un vertimiento de una curtiembre sobre el Río Tunjuelo
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2022
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Resumen
Dada la creciente demanda de las industrias para satisfacer las necesidades comerciales, el curtido es una de las industrias que más contaminación genera dentro de los ecosistemas urbanos, provocando vertimientos nocivos, como compuestos de metales pesados, aceites y anilinas, que afectan significativamente la salud de los entes biológicos. Algunos de estos compuestos, como los iones de cromo hexavalente, provocan enfermedades graves que van desde daños fisiológicos hasta la formación de cáncer. Por tal motivo, el presente trabajo de grado tuvo como objetivo diseñar un filtro que contenga materiales de origen biológico como medio filtrante y que a su vez permita la retención del cromo total contenido en un vertimiento puntual de una curtiembre sobre el río Tunjuelo.
Para cumplir con este objetivo, se hizo necesario desarrollar materiales filtrantes orgánicos capaces de retener hasta 92 % de cromo. Adicionalmente, se desarrolló un proceso de diseño donde se determinaron los requisitos y criterios esenciales de acuerdo al contexto CDIO, para luego ser analizados bajo herramientas de software CAD/CAM, considerando los parámetros físicos, mecánicos y químicos involucrados. dentro de un sistema de filtrado.
Por lo tanto, el material seleccionado como medio filtrante fue la cáscara de naranja en con- diciones iniciales de cantidad de absorbente 1g, concentración de cromo 3000 ppm, tiempo de contacto 3,5 horas, temperatura 20oC, velocidad de agitación 300 RPM y pH de la solución de 2. Adicionalmente se estableció que el diseño que cumplió con los requisitos y criterios fue: un filtro de dos etapas, donde se asignó el dimensionamiento y los componentes más importantes, desarrollado mediante software CAD.
Cada modelado realizado en este software fue utilizado en pruebas de análisis computacional donde se encontraron ligeras deformaciones sin puntos de quiebre en los componentes principales del filtrado, en base a los parámetros requeridos para cada tipo de análisis computacional. Adicionalmente, se establecieron parámetros multifísicos, los cuales determinaron que el sistema de filtrado tiene una eficiencia de retención aceptable, alrededor del 62%, teniendo en cuenta las consideraciones iniciales.
Descripción
Abstract
Given the growing demand from industries to meet commercial needs, tanning is one of the industries that generate the most pollution within urban ecosystems, causing harmful discharges, such as heavy metal compounds, oils, and anilines, which significantly affect the health of biological entities. Some of these compounds, such as chrome ions with a hexavalent appearance, cause serious diseases ranging from physiological damage to cancer formation. For this reason, the present degree work aimed to design a filter that contains materials of biological origin as a filter medium and, in turn, allows the retention of total chromium contained in a tannery discharge on the Tunjuelo River.
To meet this objective, it became necessary to develop organic filter materials capable of retaining up to 92 % of chromium. Additionally, a design process was developed where the essential requirements and criteria were determined according to the CDIO context, to be later analyzed under CAD/CAM software tools, considering the physical, mechanical and chemical parameters involved. within a filtering system.
Therefore, the material selected as filter medium was orange peel in initial conditions of amount of absorbent 1g, chromium concentration 3000 ppm, contact time 3,5 hours, temperature 20oC, stirring speed 300 RPM and a solution pH of 2. Additionally, it was established that the best design that met the requirements and criteria was: a two-stage filter, where the dimensioning and the most important components were assigned, developed using CAD software.
Each modelling carried out in this software was used in computational analysis tests where slight deformations were found without breakpoints in the main components of the filtering, based on the parameters required for each type of computational analysis. Additionally, multiphysics parameters were established, which determined that the filtering system has an acceptable retention efficiency, around 62 %, considering the initial considerations.
Palabras clave
Tratamiento de aguas, Adsorción, Cáscaras, Filtración multietapas, Filtración rápida, Diseño, Simulación, Cromo Hexavalente.
Keywords
Water treatment, Adsorption, Shell, Multistage filtration, Fast filtration, Design, Simulation, Hexavalent chromium