New pathogenic variant in the
SOX9
gene related to campomelic dysplasia
217
T e Biologist (Lima). Vol. 22, N
º
2, jul - dec 2024
T e Biologist (Lima)
T e Biologist (Lima), 2024, vol. 22 (2), 217-229
ORIGINAL ARTICLE / ARTÍCULO ORIGINAL
TREATMENT PROCESS BY ELECTROCOAGULATION AND VISIBLE SOLAR
RADIATION OF AN AQUEOUS SOLUTION MODEL OF THE DISPERSED
TEXTILE DYE “TAICRON-RED”
PROCESO DE TRATAMIENTO POR ELECTROCOAGULACIÓN
Y RADIACIÓN SOLAR VISIBLE DE UNA SOLUCIÓN ACUOSA MODELO
DEL COLORANTE TEXTIL DISPERSO “TAICRON-RED”
Lia Concepción-Gamarra
1,2*
, Luz Castañeda-Pérez
3
& Luis Carrasco-Venegas
4
ISSN Versión Impresa 1816-0719 ISSN Versión en línea 1994-9073 ISSN Versión CD ROM 1994-9081
Este artículo es publicado por la revista T e Biologist (Lima) de la Facultad de Ciencias Naturales y Matemática, Universidad Nacional Federico Villarreal,
Lima, Perú. Este es un artículo de acceso abierto, distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY
4.0) [https:// creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.es] que permite el uso, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que la obra
original sea debidamente citada de su fuente original.
DOI: https://doi.org/10.62430/rtb20
242221849
o
VOL. 22. N 2, JUL-DIC 2024
Universidad Nacional
Federico Villarreal
ABSTRACT
T e textile industry, one of the fastest-growing industries, faces major challenges related to the color persistence of
products and the treatment of wastewater generated during processing. T e discoloration of the dyes used, such as
“Taicron Red”, is a major problem, as these dyes are chemically stable and dif cult to remove. It is therefore essential to
develop ef ective and sustainable methods for their treatment. T e objective of this study was to evaluate the ef ciency of
a treatment system for the removal of textile dye “Taicron Red” in model solutions, using sustainable processes powered
by solar energy. For this purpose, an electrolytic cell powered by a solar panel and a photoreactor whose pump is also
driven by solar energy were designed and built. T e treatment consisted of an electrocoagulation process with aluminum
anodes, applying a potential dif erence of 12 volts for 40 min, which reduced the Chemical Oxygen Demand (COD)
of the solution from 5216.7 ppm to an initial value that allowed a second electrocoagulation. Subsequently, the solution
was treated in the photoreactor for 180 min using 100 mg of Fe(II), 12 ml/L of H₂O₂, pH = 3 and TiO₂ at 100 ppm,
achieving a 60% COD removal (removing 3129.2 ppm) and 90.68% of the color. In a second treatment, increasing
the concentration of TiO₂ to 1000 ppm, 84% COD removal (removing 4381.4 ppm), and 99.38% color removal were
achieved. T e results demonstrated that the proposed system is highly ef cient for the removal of textile dye and COD,
1
Escuela Universitaria de Posgrado, Universidad Nacional Federico Villareal, Lima, Perú.
2
Universidad Nacional Mayor de San Marcos. E-mail: lconcepciong@unmsm.edu.pe
3
Red RIDIEP, Escuela Universitaria de Posgrado, Universidad Nacional Federico Villareal, Lima, Perú.E-mail: lcastaneda@
unfv.edu.pe
3
Centro de Bioenergía, Universidad Nacional del Callao, Red RIDIEP, Escuela Universitaria de Posgrado, Universidad Na-
cional Federico Villarreal, Lima, Perú. E-mail: lcarrascov@unac.edu.pe
*
Corresponding author:lconcepciong@unmsm.edu.pe.
Lia Concepción-Gamarra:
https://orcid.org/0000-0001-5069-5769
Luz Castañeda-Pérez:
https://orcid.org/0000-0001-6684-8205
Luis Carrasco-Venegas:
https://orcid.org/0000-0002-7832-3366
218
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Concepción-Gamarra
et al.
reaching high removal percentages in both cases and that the use of solar energy in conjunction with electrocoagulation
and photocatalysis processes is a viable and sustainable alternative for treating wastewater in the textile industry.
Keywords:
aqueous solution – electrocoagulation – Treatment – visible solar radiation
ABSTRACT
La industria textil, una de las de mayor crecimiento, enfrenta grandes desafíos relacionados con la persistencia del color
de los productos y el tratamiento de aguas residuales generadas durante su proceso. La decoloración de los colorantes
utilizados, como el “Taicron Red”, es un problema importante, ya que estos colorantes son químicamente estables y
difíciles de eliminar. Por ello, es fundamental desarrollar métodos efcaces y sostenibles para su tratamiento. El objetivo
de este estudio fue evaluar la efciencia de un sistema de tratamiento para la remoción de colorante textil “Taicron Red”
en soluciones modelo, utilizando procesos sostenibles alimentados por energía solar. Para ello, se diseñó y construyó una
celda electrolítica alimentada por panel solar y un fotorreactor cuya bomba también es impulsada por energía solar. El
tratamiento consistió en un proceso de electrocoagulación con ánodos de aluminio, aplicando una diferencia de potencial
de 12 voltios durante 40 min, lo que redujo la Demanda Química de Oxígeno (DQO) de la solución de 5216,7 ppm a
un valor inicial que permitió una segunda electrocoagulación. Posteriormente, la solución fue tratada en el fotorreactor
durante 180 minutos utilizando 100 mg de Fe (II), 12 ml/L de H₂O₂, pH = 3 y TiO₂ a 100 ppm, logrando una remoción
del 60% de la DQO (removiendo 3129,2 ppm) y del 90,68% del color. En un segundo tratamiento, incrementando
la concentración de TiO₂ a 1000 ppm, se alcanzó una remoción del 84% de la DQO (removiendo 4381,4 ppm) y una
remoción del color del 99,38%. Los resultados demostraron que el sistema propuesto es altamente efciente para la
remoción de colorante textil y DQO, alcanzando altos porcentajes de remoción en ambos casos, y que el uso de energía
solar en conjunto con los procesos de electrocoagulación y fotocatálisis resulta ser una alternativa viable y sostenible para
tratar aguas residuales en la industria textil.
Palabras clave:
electrocoagulación – radiación solar visible – solución acuosa –Tratamiento
INTRODUCCIÓN
La industria textil genera efuentes acuosos durante
procesos como tintura y acabados, que contienen
productos químicos tóxicos, como tintes, blanqueadores
y metales pesados. Estos efuentes son difíciles de
biodegradar y afectan la calidad del agua residual, que
suele ser muy coloreada y contener nutrientes y sólidos
en suspensión. Es crucial implementar tratamientos
adecuados para reducir la contaminación y cumplir con
las regulaciones ambientales (López & Crespi, 2015).
Los residuos textiles afectan los cuerpos de agua, causando
eutrofzación y contaminación por microplásticos debido
a la descomposición de fbras sintéticas, lo que impacta
la biodiversidad y la salud humana, especialmente en
comunidades dependientes de estos recursos hídricos.
Esto subraya la necesidad de una gestión sostenible en la
industria textil (Fluence Corp Ltd, 2018).
El tratamiento de estas aguas residuales es complejo
debido a la presencia de contaminantes peligrosos.
Métodos avanzados como la electrocoagulación (EC),
que utiliza electrodos para generar coágulos metálicos
que atrapan los contaminantes, se han destacado por su
efectividad en la eliminación de estos compuestos tóxicos.
El uso de electrocoagulación para tratar aguas residuales
con tintes ha sido estudiado por Alizadeh
et al.
(2015),
quienes encontraron que los electrodos de hierro lograron
una remoción del 100% del azul de metileno, pero el
proceso consume mucha energía, limitando su aplicación
a gran escala.
Se ha aplicado coagulación/foculación seguida de
oxidación electroquímica para tratar efuentes textiles,
mejorando la efciencia del tratamiento y reduciendo la
contaminación del agua (Torres
et al.
, 2019; GilPavas
et
al.,
2020; Suárez-Escobar
et al
., 2016).
219
BTreatment of an aqueous solution by electrocoagulation and visible solar radiation
Te Biologist (Lima). Vol. 22, N
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Se ha combinado la electrocoagulación con un
tratamiento enzimático usando Lacasa, lo que mejora la
descomposición de los tintes. Sin embargo, se ha señalado
que el proceso sigue siendo costoso en energía y genera
mucho lodo, lo que requiere soluciones más efcientes y
sostenibles (Kalia
et al.,
2023).
El proceso híbrido de electrocoagulación y electro-
oxidación (EC-EO), ha sido evaluado por Asfaha
et al.
(2022) para tratar aguas residuales textiles de la industria
algodonera. Este enfoque reduce efcazmente la demanda
química de oxígeno (DQO), el carbono orgánico total
(COT) y la intensidad del color. Utilizando electrodos
de aluminio y dióxido de iridio recubiertos de titanio,
el estudio optimizó parámetros como la densidad de
corriente, el pH y el tiempo de electrólisis para mejorar la
efciencia del tratamiento.
Bener
et al
. (2019) también investigaron el uso de
electrocoagulación en aguas residuales textiles reales,
evaluando su impacto en la eliminación de COT.
Otros estudios han combinado electrocoagulación
con ozonización o adsorción para mejorar la remoción
de contaminantes y optimizar el rendimiento del
tratamiento (Tezcan & Aytac, 2013; Bulca
et al.,
2021;
Ahangarnokolaei
et al
., 2021).
Además de la electrocoagulación, se han desarrollado
otros métodos avanzados como la fotocatálisis. Zhang
et al.
(1998) investigaron la degradación de eosina
con TiO
2
bajo luz visible, concluyendo que mejora la
descomposición del colorante en medios ácidos. Ambaye
& Hagos (2020) combinaron TiO
2
con un tratamiento
biológico aeróbico para decolorar tintes azo en aguas
residuales textiles, logrando una reducción signifcativa
de la DQO y alta eliminación del color.
Bilińska
et al.
(2019) investigaron el uso combinado de
electrocoagulación y ozonización para la reutilización de
aguas residuales textiles, mientras que Zazou
et al.
(2019)
aplicaron electrocoagulación con oxidación avanzada.
Otros enfoques integrados incluyen tratamientos
químicos y biológicos (Ledakowicz
et al
., 2001) y
un sistema continuo de electrocoagulación para la
desalinización parcial de agua en las turberas costeras de
Sarawak (Abdul-Rahman
et al
., 2023).
La fotocatálisis ha demostrado ser efectiva para
eliminar contaminantes en aguas residuales cuando
se combina con otros tratamientos. Se ha utilizado el
TiO
2
para la fotodegradación del colorante Remazol
Red 133, alcanzando una decoloración del 97,9% y una
degradación del 87,6% en 120 min (Gümüş & Akbal,
2011). Se ha investigado la degradación fotocatalítica de
varios colorantes comerciales con TiO
2
bajo irradiación
solar, observando que la decoloración fue más rápida
que la mineralización (Wang, 2000). La estructura de
TiO
2
infuye en su rendimiento fotocatalítico (Nakata
& Fujishima, 2012), optimizando los procesos de
tratamiento (Minero, 1995). Se ha desarrollado un
tratamiento de reducción química para el colorante azoico
Disperse Blue 79 (Weber & Adams, 1995). Rodríguez
et al.
(2002) y Ribeiro
et al.
(2017) estudiaron el
tratamiento foto-Fenton de efuentes textiles, evaluando
la biodegradabilidad de las soluciones tratadas. Se ha
investigado el destino de los colorantes azoicos en los
lodos generados durante el tratamiento, proporcionando
información sobre su impacto ambiental (Ganesh
et al.,
1994).
El tratamiento de aguas residuales textiles ha avanzado
con métodos como la electrocoagulación y la
fotocatálisis, combinados con procesos como la oxidación
electroquímica y la biocatálisis. Aunque estos métodos
son efectivos para eliminar contaminantes, presentan
limitaciones en el consumo de energía y la generación
de lodos. Los estudios continúan buscando formas de
optimizar estos procesos para hacerlos más efcientes y
sostenibles. La investigación se centra en el tratamiento
de una solución modelo de colorante textil denominado
“taicron red”, utilizando la electrocoagulación seguida de
tratamiento por radiación solar visible, con un sistema de
energía solar para alimentar ambos procesos.
MATERIALES Y MÉTODOS
Panel solar
Fue adquirido de la empresa Electronic Siblings SAC.,
con estimaciones de potencia y autonomía de alrededor
de 8 h a una tasa de consumo de 4 A-h, con la fnalidad
de que la batería este cargada a un 50%. Las dimensiones
son 1,80 m x 1,10 m; la potencia de 405 W; una batería
de 150 A-h y un controlador de 10 A-h. La estructura
fue diseñada convenientemente para orientar el panel de
forma manual en la dirección de la radiación solar. Este
equipo se utiliza con la fnalidad de proveer energía para
la electrocoagulación, el bombeo de fuidos y agitación
durante la electrocoagulación. La fgura 1 muestra el
panel solar que permite hacer el seguimiento de forma
manual en la dirección del sol.
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Concepción-Gamarra
et al.
Figura 1.
Panel solar.
Celda electrolítica
Es una cubeta de plástico de 31 cm de longitud, 21 cm de
ancho y 18 cm de altura cuya capacidad de operación es
de 10 L, a la cual se acondicionó dos barras conductoras
de cobre para soportar los electrodos. Los electrodos
están constituidos de siete electrodos (3 electrodos de
aluminio y 4 electrodos de acero de 10 cm de ancho
y 12 cm de altura), los cuales se colocan en forma
alternada considerando que los electrodos de aluminio
estén ubicados siempre entre dos electrodos de acero. El
esquema ensamblado se muestra en la fgura 2.
Figura 2.
Celda electrolítica con cátodos
de acero y ánodos de aluminio.
Es un dispositivo de acero inoxidable brillante que consta
de cinco unidades dispuestas en serie de 1 m de longitud
y 22 mm. de diámetro cada uno, ensamblado en un
soporte móvil, capaz de seguir la dirección del sol con la
fnalidad de captar la máxima energía radiante posible.
Fotorreactor
Ha sido diseñado y construido específcamente para esta investigación; consta de 5 unidades idénticas dispuestas en
forma paralela; sin embargo, su funcionamiento es en serie; cada una de estas unidades son idénticas y consta de dos
elementos el tubo y el paraboloide (involuta+ parábola), cuyas ecuaciones de diseño son las siguientes:
La ecuación del tubo de vidrio borosilicato cuyo radio es
r
, viene dada por:
cos()
xr
θ
=
,
sin()
yr
θ
=
,
02
θπ
≤≤
La ecuación de la involuta esta dadá por
(sincos)
COBCOBCOB
xr
θθθ
=−
(sincos)
COBCOBCOB
yr
θθθ
=−+
Y la parábola
(sincos)(sincos)
COBCOBCOBCOB
xrAyrA
θθθθ
=−=−+
/2cos()
3
1sin()22
COBaCOBa
aCOBa
COBa
A
πθθθθ
ππ
θθθ
θθ
++−−
=+≤≤−
+−
cos()
xr
=
,
sin()
yr
=
,
02
(sincos)
COBCOBCOB
xr
=−
(sincos)
COBCOBCOB
yr
=−+
0
2
COBa
+
(sincos)(sincos)
COBCOBCOBCOB
xrAyrA
=−=−+
/2cos()
3
1sin()22
COBaCOBa
aCOBa
COBa
A
++−−
=+−
+−
El conjunto se denomina colector parabólico compuesto
o CPC, con capacidad de multiplicar la concentración
solar 2,5 veces la radiación del momento; el equipo
parcialmente ensamblado se muestra en la fgura 3.
221
BTreatment of an aqueous solution by electrocoagulation and visible solar radiation
Te Biologist (Lima). Vol. 22, N
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Figura 3.
Fotorreactor de acero inoxidable brillante.
Equipos auxiliares
Bombas:
Se ubicó dos bombas; una bomba es utilizada
como un sistema de agitación de la celda electrolítica
mediante la circulación del fuido dentro de la misma
cubeta y la segunda bomba tiene la fnalidad de suministrar
energía al fuido que se desplaza por el fotorreactor; la
fuente de alimentación es de corriente continua de 12
voltios y utiliza la energía del panel solar; capacidad:
3,5 L/min; presión ejercida de 0,48 MPa y consumo de
energía de 2 A.
Termocuplas
: Se instaló una serie de termocuplas para
sensar la temperatura del fotoreactor en diferentes puntos
durante el proceso de tratamiento con el reactor solar,
incluido los puntos de entrada y salida.
Pirómetro:
Se colocó cerca de la zona donde se
estuvo llevando a cabo el proceso de degradación en el
fotorreactor con la fnalidad de conocer el valor medio de
la radiación UV y visible que se produce en el espectro
electromagnético.
El equipo completo instalado se observa en la fgura 4.
Panel solar
Bombas
Celda electrolítica
Reactor solar
Termocuplas
Figura 4.
Equipo completo de electrocoagulación y radiación solar visible.
222
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Concepción-Gamarra
et al.
Métodos
Se realizó el tratamiento de una solución modelo del
colorante disperso “taicron-red” de concentración de 1
g/L.
Procedimiento de la electrocoagulación
Primera electrocoagulación
Se preparó 10 L de una solución de colorante disperso
“taicron red” de 1g/L. Se observa la intensidad de color
debido a su concentración elevada la misma que se
observa en la fgura 5.
Figura 5.
Solución acuosa de colorante
“taicron-red”
de 1g/L.
Ambas soluciones fueron sometidas a una primera
electrocoagulación por 40 min en la celda electrolítica
descrita anteriormente, lo cual permitió disminuir la
intensidad de color; una parte por fotación debido
a la formación de productos de baja densidad y por
sedimentación por el hidróxido de aluminio formado
durante el proceso de electrólisis.
Segunda electrocoagulación
El producto obtenido del tratamiento por
electrocoagulación fue fltrado convenientemente y se
sometió a una segunda electrocoagulación por 40 min
con la fnalidad de eliminar el colorante remanente y los
posibles aditivos que puedan contener; se utilizó el mismo
equipo de la primera electrocoagulación y las mismas
condiciones de intensidad de corriente de 4 A y 12 V.
El proceso de electrocoagulación tanto de la primera
como de la segunda electrocoagulación de las soluciones
de 1 g/L de colorante se realizó por triplicado; luego de
la segunda electrocoagulación y fltrado, se mezcló las tres
soluciones obteniendo alrededor de 27 L con los cuales se
procedió al tratamiento fotofenton heterogéneo mediante
el uso del reactor solar (Ribeiro
et al.,
2017).
Tratamiento de la solución fltrada en el fotorreactor
El valor medio de radiación solar fue de 1000W/m
2
, los
experimentos se realizaron en el periodo de 11 h a 15 h
y fue medido con un piranómetro (Huksefux Termal
Sensor Pyranometer, fabricado en Países Bajos) que se
dispone para tal fn. Este nivel de radiación fue apropiado
para el desarrollo de esta investigación.
La solución mezclada proveniente de la segunda
electrocoagulación tiene un pH de 7, la misma que fue
separada en tres partes de 9 L cada una; el pH fue ajustado
a 3 para el proceso de fotooxidación (Gümüş & Akbal,
2011). Se obtiene este valor, agregando una pequeña
proporción de ácido sulfúrico concentrado; se adiciona
peróxido de hidrógeno 30% en volumen a una tasa de
12 ml/L de solución del colorante taicron red a tratar;
sulfato ferroso heptahidratado 100 mg/L; nano partículas
de dióxido de titanio de 25-50 nm en forma de anatasa a
razón de 100 mg/L. Esta mezcla se realizó en una cubeta,
la cual fue succionada con la bomba y se hace circular por
el fotorreactor a una tasa de 3L/min durante 180 min y
muestreos realizados cada 30 min. Se procedió del mismo
modo con la solución de 0,5 g/L, luego de haber sido
sometida a una segunda electrocoagulación.
Las mezclas obtenidas, se someten a un tratamiento
alcalino para modifcar el pH y a la vez eliminar el hierro
proveniente del tratamiento en el fotorreactor, luego se
fltra para su análisis y evaluación respectiva.
En caso de verifcar que los valores no están por debajo de
los límites máximos permisibles, se procede a un segundo
tratamiento de fotooxidación. Los análisis químicos de la
demanda química de oxígeno, fueron llevados a cabo en
la Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú.
Aspectos éticos
: En la elaboración del proyecto se
utilizaron citas y referencias auténticas y no se realizaron
cambios en los resultados obtenidos para no manipular
la información durante el trabajo de investigación. Los
datos y resultados fueron obtenidos según el desarrollo de
la investigación y validados en un laboratorio certifcado.
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RESULTADOS
Primera electrocoagulación
Durante el proceso de electrocoagulación se producen
una serie de cambios físicos tal como se observa en la
fgura 6; una parte del fóculo formado (hidróxido de
aluminio en el ánodo) precipita al fondo del tanque y
otra parte es arrastrada hacia la parte superior (por el
hidrógeno formado en el cátodo), haciendo que parte del
fóculo tenga baja densidad y quedando en la superfcie
que luego es retirado manualmente.
Figura 6.
Proceso de electrocoagulación del colorante
taicron-red 1g/L.
Luego del proceso de electrocoagulación por el periodo
antes indicado, se retiran los electrodos y el fóculo
sobrenadante se retira manualmente con una espátula tal
como se observa en la fgura 7 para permitir que quede
solo el fóculo sedimentable.
Figura 7.
Flóculo sobrenadante para su retiro manual.
Una vez retirado el fóculo sobrenadante se deja en reposo
para que la decantación del hidróxido de aluminio unido
al colorante por fuerzas electrostáticas (fgura 8).
Figura 8.
Proceso de decantación del fóculo (hidróxido
de aluminio + colorante disperso).
Luego del proceso de decantación, se somete a la fltración
con la fnalidad de eliminar los residuos sólidos (fóculo
decantado).
Durante esta primera electrocoagulación se retira una gran
cantidad del colorante; sin embargo, aún quedan restos
de colorante que son observables por el ojo humano; por
tal motivo la solución fltrada se somete a una segunda
electrocoagulación.
Segunda electrocoagulación
Se observa el desarrollo del proceso de la segunda
electrocoagulación, donde el agua tratada visiblemente
con menor contenido proveniente de la primera
electrocoagulación es sometida al proceso observándose
que aún quedan residuos remanentes (fgura 9).
Figura 9.
Segunda electrocoagulación del líquido fltrado.
224
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Concepción-Gamarra
et al.
Luego de culminado el proceso de electrocoagulación
se elimina la espuma sobrenadante y se deja decantar la
solución (fgura 10).
Figura 10.
Proceso de decantación proveniente de la segunda electrocoagulación.
Luego de la decantación y fltrado, el agua queda
visualmente limpia; sin embargo, debido a los
componentes no coloreados, es posible que haya otras
sustancias aun sin remover.
Tratamiento en el fotorreactor
Se observa el detalle de la solución circulante a través
del fotorreactor, el cual es alimentado desde un depósito
rectangular y recirculado hacia el mismo con la fnalidad
que la solución pueda tener un tiempo de residencia
apropiado (Figura 11).
Figura 11.
Solución circulante sometido a la foto oxidación.
Se procede del mismo modo para las otras dos porciones
y luego los productos fnales se mezclan y se obtiene
una solución cuyas propiedades corresponden a los
valores medios del proceso. La solución fnal es fltrada y
almacenada para los análisis químicos respectivos.
225
BTreatment of an aqueous solution by electrocoagulation and visible solar radiation
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Tabla 1.
Datos reportados de DQO (Demanda Química de Oxígeno) para la muestra
de 1g/L de colorante proveniente de la solución mezclada de la segunda electrocoagulación
Tiempo (min)DQO (mg O
2
/L)
0
5216,7
*
304683
603950
903716,7
1202383,3
1502316,7
1802050
(*) Muestra inicial después de la segunda electrocoagulación
Se observa la evolución temporal de la DQO, con una
tendencia a la mineralización continua, hasta llegar a un
valor cercano a 2000 ppm., cuyo valor disminuyó desde
un valor por encima de 5000 ppm (Tabla 1).
Paralelamente fue leída la absorbancia a 530 nm (región
visible) en un espectrofotómetro. Los resultados se
muestran en la tabla 2, con un valor decreciente de la
intensidad de coloración tendiente a una cinética de
primer orden, reportándose una remoción de 90,68% del
color en un periodo de 3 h.
Tabla 2.
Datos registrados de absorbancia a 530 nm para el colorante textil
“taicron red” de concentración inicial 1 g/L y TiO
2
Tiempo
(min)
Absorbancia
Concentración
(mg/L)
% de
Remoción
00,098
0,28507071,49
300,084
0,244370
75,56
600,079
0,229835
77,01
900,064
0,186227
81,37
1200,055
0,160063
83,99
1500,04
0,119363
88,06
1800,03
0,093199
90,68
Como consecuencia de los resultados obtenidos cuyos
valores se encuentran por encima de los límites máximos
permisibles se procedió a neutralizar el hierro remanente
mediante la adición controlada de hidróxido de sodio
hasta obtener un pH de 9. La solución fltrada fue
sometida a un segundo tratamiento utilizando TiO
2
a una concentración de 1000 ppm; es decir, la nueva
dosifcación fue la siguiente: 100 mg de Fe (II), 12ml/L
de H
2
O
2
, pH=3, TiO
2
=1000 ppm (tabla 3).
226
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Concepción-Gamarra
et al.
Tabla 3.
Resultado del análisis luego de un segundo tratamiento por fotooxidación con TiO
2
.
Tiempo de tratamiento (min)DQO resultante (ppm)
02050
301056,7
60990
90943,3
120916,7
150863,3
180850
En la tabla 3 se observa que los niveles de DQO a 1 hora
de tratamiento se encuentra por debajo de los niveles
máximos permisibles.
La lectura de la absorbancia en función del tiempo
fue leída en un espectrofotómetro UV a 530 nm cuyo
resultado se muestra en la Tabla 4
Tabla 4.
Resultados de análisis de concentración y porcentaje de remoción de colorante
Tiempo
(min)
Absorbancia
Concentración
(mg/L)
%
Remoción
0
0,0470,13680672,63
30
0,020,05831388,33
60
0,0120,03505692,98
90
0,0110,03214993,57
120
0,0090,02633594,73
150
0,0040,01179997,64
180
0,0010,00307899,38
En general se ha observado que a pesar de que las
dos electrocoagulaciones eliminan gran cantidad del
colorante cuyo contenido se puede expresar en intensidad
de coloración y niveles de DQO. Luego de la segunda
electrocoagulación la DQO tiene un valor mayor a
5000 ppm. Y luego de someterlo al tratamiento en el
fotorreactor con 100 ppm de nanopartícula de dióxido de
titanio, luego de 3 h se alcanza un valor de 2050 ppm de
DQO y una remoción de color de 90,68%; al someter a
un segundo tratamiento en el fotorreactor incrementando
la concentración de nanopartícula de TiO₂ a 1000 ppm,
luego de 3 h se obtuvo un DQO remanente de 850 ppm
y una remoción de color del 99,38%. Todo esto muestra
que este colorante “
taicron red
” es bastante resistente
al tratamiento. Sin embargo, cabe mencionar que un
residuo industrial tiene una concentración inicial mucho
menor a la propuesta y se espera que requiera mucho
menos tratamientos que los desarrollados en este trabajo.
DISCUSIÓN
En la presente discusión se abordan los resultados
obtenidos en este trabajo y los desarrollados por Aquino
(2017), Suárez-Escobar (2016), y Shams
et al
. (2021),
comparando los enfoques y hallazgos para el tratamiento
de aguas residuales textiles mediante procesos como la
electrocoagulación, fotocatálisis y sus combinaciones.
Cada uno de estos estudios aporta perspectivas valiosas
sobre la efectividad de estos métodos, destacando tanto
las similitudes como las diferencias en la efciencia, los
tiempos de tratamiento, y las condiciones experimentales.
El presente estudio se centró en un sistema combinado
de electrocoagulación y fotocatálisis utilizando energía
solar, con el objetivo de remover colorantes textiles y
reducir la DQO de las soluciones modelo; se logró una
alta efciencia en la remoción de color, alcanzando un
99,38% de eliminación del colorante “Taicron Red”
y una reducción de la DQO del 84% al aumentar la
227
BTreatment of an aqueous solution by electrocoagulation and visible solar radiation
Te Biologist (Lima). Vol. 22, N
º
2, jul - dec 2024
concentración de TiO₂ en el fotorreactor. Además,
la combinación de energía solar con estos procesos
mejoró la sostenibilidad del tratamiento, demostrando
que el sistema propuesto es efciente y ecológicamente
viable para la industria textil. Estos resultados fueron
superiores a los de estudios previos, y particularmente
a los obtenidos por Aquino, quien utilizó fotocatálisis
para tratar un efuente textil artesanal. Aquino obtuvo
una remoción del 93,02% de DQO y del 66,62% del
color en 4 h de tratamiento, lo que sugiere que, aunque la
fotocatálisis fue efectiva, los resultados no fueron tan altos
como los de encontrados en este trabajo, posiblemente
debido a las diferentes condiciones experimentales, como
la menor concentración de TiO₂ utilizada por Aquino y
las características del efuente real tratado.
En cuanto al enfoque de Suárez-Escobar
et al.
(2016), quienes emplearon un proceso combinado
de electrocoagulación y fotocatálisis para tratar aguas
residuales litográfcas, los resultados mostraron una
remoción del 65% de carbono orgánico total (TOC) en
30 min mediante electrocoagulación, y un 25% adicional
con fotocatálisis. Aunque Suárez- Escobar
et al.
(2016)
lograron una mejora signifcativa en la calidad del agua
tratada, sus niveles de remoción fueron inferiores a los
obtenidos en este trabajo, probablemente debido a los
menores tiempos de tratamiento y a la optimización
limitada de las condiciones experimentales. La
investigación de Suárez-Escobar destaca la importancia
de ajustar variables como la concentración de TiO₂ y
el pH, pero los resultados sugieren que, con tiempos de
tratamiento más prolongados y un mayor número de
ciclos de tratamiento, la remoción podría haber sido más
efectiva.
Por su parte, Shams
et al.
(2021) utilizaron un proceso
combinado de electrocoagulación y fotocatálisis con el
material dopado Ag/g-C
3
N
4
para tratar el colorante azo
carmoisina, observando una efciencia de eliminación
del 37% utilizando electrodos de hierro-hierro, y del
23% con electrodos de aluminio-aluminio. Aunque
el sistema propuesto por Shams
et al.
(2021) fue efcaz
para la remoción de contaminantes, los resultados de su
investigación mostraron una efciencia signifcativamente
menor en comparación con los obtenidos en este trabajo,
lo que podría deberse a la mayor complejidad del material
fotocatalítico utilizado por Shams
et al.
(2021), así como
a la diferencia en las técnicas experimentales y en la
naturaleza de los contaminantes tratados. A diferencia de
Shams
et al.
(2021), en este trabajo se empleó un sistema
más sencillo con TiO₂ y H₂O₂ en concentraciones más
altas, lo que permitió alcanzar una mayor efciencia en
la remoción del colorante y la DQO en menos tiempo.
Author contributions
:
CRediT (Contributor Roles
Taxonomy)
LCG
= Lia Concepción-Gamarra
LCP
= Luz Castañeda-Pérez
LCV
= Luis Carrasco-Venegas
Conceptualization
:
LCG,LCP, LCV
Data curation
:
LCG, LCV, LCP
Formal Analysis
:
LCG, LCV
Funding acquisition
:
LCG
Investigation
:
LCG, LCP,LCV
Methodology
:
LCG, LCP,LCV
Project administration
:
LCG, LCP, LCV
Resources
:
LCG, LCV
Software
:
LCV,LECG
Supervision
:
LCP, LCV
Validation
:
LCG, LCV, LCP
Visualization
:
LCG, LCP, LCV
Writing – original draft
:
LCG, LCV, LCP
Writing – review & editing
:
LCG, LCP, LCV
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Abdul-Rahman, N., Jol, C.J., Linus, A.A., Wan-
Borhan, W.W.S., Abdul-Jalal, N.S., Baharudin,
N., Samsul, S.N.A., Mutalip, N.A., Jitai, A.A.,
& Hamid, D.F.A.A.A. (2023). Continuous
electrocoagulation treatment system for partial
desalination of tropical brackish peat water in
Sarawak coastal peatlands.
Science of the Total
Environment
,
880,
163517.
Ahangarnokolaei, M. A., Attarian, P., Ayati, B.,
Ganjidoust, H., & Rizzo, L. (2021). Life cycle
assessment of sequential and simultaneous
combination of electrocoagulation and ozonation
for textile wastewater treatment.
Journal of
Environmental Chemical Engineering
,
9
, 106251.
Alizadeh, M., Ghahramani, E., Zarrabi, M., & Hashemi,
S. (2015). Efcient de-colorization of methylene
blue by electro-coagulation method: Comparison
of iron and aluminum electrode.
Iranian Journal of
Chemistry and Chemical Engineering
,
34
, 39–47.
228
Te Biologist (Lima). Vol. 22, N
º
2, jul - dec 2024
Concepción-Gamarra
et al.
Ambaye, T. G., & Hagos, K. (2020). Photocatalytic
and biological oxidation treatment of real textile
wastewater.
Nanotechnology for Environmental
Engineering
,
5
, Article 28.
Aquino, T. (2017). Tratamiento de aguas residuales
de la industria textil artesanal por fotocatálisis
homogénea y heterogénea [Tesis de maestría,
Universidad Nacional del Centro del Perú].
Repositorio de la Universidad Nacional del Centro
del Perú.
Asfaha, Y.G., Tekile, A., & Zewge, F. (2022). Hybrid
process of electrocoagulation and electrooxidation
system for wastewater treatment: A review.
Cleaner
Engineering and Technology, 4
, 100261.
Bener, S., Bulca, Ö., Palas, B., Tekin, G., Atalay, S., &
Ersöz, G. (2019). Electrocoagulation process for
the treatment of real textile wastewater: Efect
of operative conditions on the organic carbon
removal and kinetic study.
Process Safety and
Environmental Protection
,
129
, 47–54.
Bilińska, L., Blus, K., Gmurek, M., & Ledakowicz, S.
(2019). Coupling of electrocoagulation and ozone
treatment for textile wastewater reuse.
Chemical
Engineering Journal
,
358
, 992–1001.
Bulca, Ö., Palas, B., Atalay, S., & Ersöz, G. (2021).
Performance investigation of the hybrid methods of
adsorption or catalytic wet air oxidation subsequent
to electrocoagulation in treatment of real textile
wastewater and kinetic modelling.
Journal of Water
Process Engineering
,
40,
101821.
Fluence Corp Ltd. (2018). Award acknowledges Fluence’s
excellence in innovation and growth.
Membrane
Technology, 2018
, 4.
Ganesh, R., Boardman, G. D., & Michelsen, D. (1994).
Fate of azo dyes in sludges.
Water Research
,
28
,
1367–1376.
GilPavas, E., Dobrosz-Gómez, I., & Gómez-García,
M. Á. (2020). Efcient treatment for textile
wastewater through sequential electrocoagulation,
electrochemical oxidation and adsorption processes:
Optimization and toxicity assessment.
Journal of
Electroanalytical Chemistry
,
878,
114578.
Gümüş, D., & Akbal, F. (2011). Photocatalytic
degradation of textile dye and wastewater.
Water,
Air, and Soil Pollution
,
216
, 117–124.
Kalia, S., Dalvi, V., Nair, V. K., Samuchiwal, S., &
Malik, A. (2023). Hybrid electrocoagulation
and laccase mediated treatment for efcient
decolorization of efuent generated from textile
industries.
Environmental Research
,
228
,
115868.
Ledakowicz, S., Solecka, M., & Zylla, R. (2001).
Biodegradation, decolourisation, and
detoxifcation of textile wastewater enhanced
by advanced oxidation processes.
Journal of
Biotechnology
,
89
, 175–184.
López, V.G., & Crespi, M.R. (2015).
Gestión de los
efuentes de la industria textil
. Instituto Nacional
de Tecnología Industrial,
Cuaderno Tecnológico
,
18
: 1–33. http://hdl.handle.net/2117/87574
Minero, C. (1995). A rigorous kinetic approach to
model primary oxidative steps of photocatalytic
degradations.
Solar Energy Materials and Solar
Cells
,
38
, 421–430.
Nakata, K., & Fujishima, A. (2012). TiO
2
photocatalysis:
Design and applications.
Journal of Photochemistry
and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 13,
169-189.
Ribeiro, M.C.M., Starling, M.C.V.M., Leão, M.M.D.,
& de Amorim, C.C. (2017). Textile wastewater
reuse after additional treatment by Fenton’s
reagent.
Environmental Science and Pollution
Research
,
24
, 6165–6175.
Rodríguez, M., Sarria, V., Esplugas, S., & Pulgarin,
C. (2002). Photo-fenton treatment of a
biorecalcitrant wastewater generated in textile
activities: Biodegradability of the photo-
treated solution.
Journal of Photochemistry and
Photobiology A: Chemistry
,
151
, 129–135.
Shams, M., Balouchi, H., Alidadi, H., Asadi, F.,
Goharshadi, E. K., Rezania, S., Rtimi, S.,
Anastopoulos, I., Bonyadi, Z., Mehranzamir,
K., & Giannakoudakis, D. A. (2021). Coupling
electrocoagulation and solar photocatalysis for
electro- and photo-catalytic removal of carmoisine
by Ag/graphitic carbon nitride: Optimization by
process modeling and kinetic studies.
Journal of
Molecular Liquids
,
340
, 116917.
Suárez-Escobar, A., Pataquiva-Mateus, A., & López-
Vasquez, A. (2016). Electrocoagulation -
Photocatalytic process for the treatment of
lithographic wastewater. Optimization using
response surface methodology (RSM) and kinetic
study.
Catalysis Today
,
266
, 120–125.
Tezcan, U.U., & Aytac, E. (2013). Electrocoagulation in
a packed bed reactor-complete treatment of color
and cod from real textile wastewater.
Journal of
Environmental Management
,
123
, 113–119.
229
BTreatment of an aqueous solution by electrocoagulation and visible solar radiation
Te Biologist (Lima). Vol. 22, N
º
2, jul - dec 2024
Torres, N. H., Souza, B. S., Ferreira, L. F. R., Lima, Á.
S., dos Santos, G. N., & Cavalcanti, E.B. (2019).
Real textile efuents treatment using coagulation/
focculation followed by electrochemical
oxidation process and ecotoxicological
assessment.
Chemosphere
,
236,
124309.
Wang, Y. (2000). Solar photocatalytic degradation of eight
commercial dyes in TiO2 suspension.
Chinese
Journal of Catalysis
,
21
, 327–331.
Weber, E.J., & Adams, R. L. (1995). Chemical- and
Sediment-Mediated Reduction of the Azo Dye
Dispeise Blue 79.
Environmental Science and
Technology
,
29
, 1163–1170.
Zazou, H., Afanga, H., Akhouairi, S., Ouchtak, H.,
Addi, A. A., Akbour, R. A., Assabbane, A.,
Douch, J., Elmchaouri, A., Duplay, J., Jada, A.,
& Hamdani, M. (2019). Treatment of textile
industry wastewater by electrocoagulation
coupled with electrochemical advanced oxidation
process.
Journal of Water Process Engineering
,
28
,
214–221.
Zhang, F., Zhao, J., Shen, T., Hidaka, H., Pelizzetti,
E., & Serpone, N. (1998). TiO2-assisted
photodegradation of dye pollutants II. Adsorption
and degradation kinetics of eosin in TiO2
dispersions under visible light irradiation.
Applied
Catalysis B: Environmental
,
15
, 147–156.
Received October 10, 2024.
Accepted December 13, 2024.