remoción de mercurio de aguas residuales industriales
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PROYECTO DE INVESTIGACIÓN “Remoción de mercurio de aguas residuales industriales procedentes de las mineras informales de la provincia de Leoncio Prado mediante cultivo hidropónico con la especie Eichhorna Crassipes”
I. INTRODUCCIÓ
N
En la actualidad, la problemática de la contaminación con metales pesados en las aguas superficiales y marinas se está incrementando al par con el crecimiento del desarrollo industrial y tecnológico no sustentable.
Los metales pesados, han sido reconocidos como peligrosos para la salud del hombre y la biota acuática, además han sido incluidos en la “ lista de contaminantes prioritarios “ por agencias de control ambiental de todo el mundo, dados los impactos negativos que puedan generase incluso cuando estos se encuentran en concentraciones muy bajas (Novtny, 1996).
Una de las mayores preocupación con respecto a la contaminación del agua es la presencia de metales, esta puede darse por fenómenos de disoluciones, o bien a su existencia en forma de partículas en suspensión que pueda acumularse y sedimentarse.
En tal sentido surgió el siguiente problema…
¿En qué medida influiría el ph en la remoción del mercurio (Hg) por acción del Jacinto de agua de las mineras informales mediante cultivo hidropónico?
I. INTRODUCCION
El presente estudio nos permitirá la determinación de la concentración optima de absorción del (hg) de las aguas residuales de minerías informales mediante un cultivo hodriponico.
La principal razón para evaluar la contaminación que está produciendo el por el mercurio vertidos por las minerías informales en la utilización del agua para su procesamiento, es de mejorar nuestra calidad de vida, conservando nuestros recursos hídricos.
En este trabajo se evaluara el grado de remoción del mercurio por acción del empleo de plantas acuáticas Jacinto de agua mediante un cultivo hidropónico de las aguas residuales industriales de las mineras informales de la provincia de Leoncio prado cuatro metales.
Determinar el grado de eficiencia de remoción del mercurio(Hg) mediante el cultivo hidropónico de Jacinto de agua de las aguas residuales de la mineras informales de Leoncio prado .
1.1. OBJETIVOS
II. REVISION LITERARIA
El agua es uno de los compuestos químicos más importantes para los seres humanos y la vida en general, ya que se encuentra distribuido en todo el planeta.
Una característica singular del agua es la de ser única sustancia química que en nuestro planeta se presenta en los tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso, en estado natural
2.1. Generalidades
2.2. Contaminación del agua por mercurio
La contaminación del agua por mercurio es producido por industrias químicas que producen cloro, fábricas de fungicidas y de pinturas contra hongos, de plásticos, por minas de cinabrio (sulfuro de mercurio, HgS), en la extracción de oro y de plata por el método de amalgamación y por las refinerías del petróleo.
El mercurio se da de manera natural en el medio ambiente y existe en una gran variedad de formas. Al igual que el plomo y el cadmio, es un elemento constitutivo de la tierra.
2.3. Mercurio
En su forma pura, se lo conoce como mercurio “elemental” o “metálico”. Rara vez se le encuentra en su forma pura, como metal líquido. El mercurio puede enlazarse con otros compuestos como mercurio monovalente o divalente.
Cuanta más alta sea la temperatura ambiente, más vapores de mercurio se emanaran.
2.4. Humedales artificiales
Los humedales naturales o artificiales, son sistemas de tratamiento acuático en los que se usan plantas y organismos relacionados para el tratamiento de aguas residuales, estos son de superficie libre de agua.
Existe una gran cantidad de información sobre el uso de plantas acuáticas para el tratamiento de aguas residuales, pero se deduce que hay varios aspectos que limita la aplicación de estos sistemas para un tratamiento
· Humedal de flujo superficial - HFS (Free Water Surface- FWS): Las plantas acuáticas están enraizadas en el fondo del humedal y el flujo de agua se hace a través de las hojas y tallos de las plantas.
2.5. Tipos de humedales artificiales
· La lámina de agua no es visible, y el flujo atraviesa un lecho relleno con arena, grava o suelo, donde crecen las plantas, que sólo tienen las raíces y rizomas en contacto con el agua.adas en el fondo del humedal y el flujo de agua se hace a través de las hojas y tallos de las plantas.
· Eichhornia crassipes, llamado comúnmente flor de bora, camalote, jacinto de agua común o tarope, es una planta acuática de la familia de las Pontederiaceae. Es originaria de las aguas dulces de las regiones cálidas de América del Sur, en las cuencas Amazónica, y del Plata. Es usada como planta medicinal, fertilizante de suelos y decorativa; por fuera de su nicho original se la considera especie invasora
2.6. JACINTO DE AGUA
Humedal de flujo superficial - HFS (Free Water Surface- FWS): Las plantas acuáticas están enraiz· Humedal de flujo subsuperficial - HFSS (Vegetated Submerged Bed- VSB):
· Composición de la Eichornia crassipes
III. MATERIALES Y METODOS
3.1. MATERIALES 37 plantas acuáticas llamadas Jacinto de agua (Eichhornia
crassipes). 120 Litros de agua destilada Vasos precipitado de 1 L para llenar las cubas Vasos precipitados de 25 ml para preparar las soluciones
a usar Varillas para agitar la preparación del agua sintética Pipeta de 5 ml para la adición de soluciones a los
tratamientos Tubos y codos de 4 pulgadas 4 Mangueras con llaves de paso Tanque de almacenamiento 50L 10 abrazaderas 1 bomba de agua 2 listones de madera 1 soporte de madera Tubos de 3/4´´
Reactivos
Cloruro de Mercurio (HgCl) para la preparación del agua sintética contaminada.
Nitrato de Potasio (KNO3) para utilizar como nutrientes de las plantas.
Ácido Clorhídrico (HCl) para acondicionar el agua sintética a un pH acido.
Hidróxido de Sodio (NaOH) para acondicionar el agua sintética a un pH básico.
Equipos
12 Cubas con 4 tratamiento y una repetición,
Balanza analítica para el pesado de los reactivos.
Balanza gramera para el pesado de las raíces.
Ph-metro para medir la acidez o basicidad del agua.
Termómetro Cámara fotográfica Conductimetro
Metodología
Determinación del pH optimo.
Se determinara el pH optimo en 11 días, iniciando el 13 de mayo del 2014, aplicándose 4 tratamientos con 01 repetición teniendo en total 12 cubas, en las cuales se colocó una planta de jacinto de agua (Eichhornia crassipes) para los distintos medios de pH, teniendo testigo o C0 (0 ppm de Hg), C1 (1 ppm de Hg), C2 (3 ppm de Hg), C3 (5 ppm de Hg), fue acondicionado en 12 cubas de vidrio de dimensiones de 40*35*30 cm divididas cada cuba en tres cubas más pequeñas de 11*30*40 cm (figura 3).
Cada cuba fue llenada con 10 litros de agua destilada y se acondicionó con lo siguiente:
Aplicación de Nutrientes
Se aplicaron 250 ppm de KNO3 como nutrientes a los 4 tratamientos en las 03 repeticiones, y para hallar la concentración de nitratos (NO3) se utilizó la siguiente formula:
Entonces se adicionó a cada cuba 0.40726 g de KNO3 para que la solución contenga 250 ppm de NO3 y se mantuvo por 03 días (adaptación para cada tratamiento )
Preparación del agua sintética
Se acondicionó a cada cuba de tratamiento con lo siguiente:
Para la adición de HgClDe las 12 cubas se adicionó solo a 09 cubas el HgCl y 03 se emplearon para testigo.
Para la concentración 2 (C2).
Se adicionó a 03 cubetas la cantidad 0.0118 g de HgCl a cada una para que la solución contenga 1 ppm de Hg.
Para la concentración 3 (C3).
Se adicionó a 03 cubetas la cantidad 0.0353 g de HgCl a cada una para que la solución contenga 3 ppm de Hg.
Para la concentración 4 (C4).
Se adiciono a 03 cubetas la cantidad 0.0588 g de HgCl a cada una para que la solución contenga 5 ppm de Hg. Preparación del medio ácido Se acondiciono a las 12 cubas con medio acido para ver el efecto
que se produce con el contaminante y las plantas; para el cual se empleó el HCl y se calculó el volumen que se adicionará para obtenerlo:
[
Numero de H+ que se disocian e
Entonces a las 4 cubas y para 10 L de agua se adiciono 1ml HCl y se obtuvo un pH entre 3 - 4.
Preparación del medio básicoSe acondicionó a las 12 cubas con medio básico para ver el efecto que se produce con el contaminante y las plantas; para el cual se empleó el NaOH y se calculó el volumen que se adicionara para obtenerlo: 40 g----------- 1000 mlX -------------- 25 mlX= 1g de NaOH Por lo tanto disolvemos 1 g de NaOH en 25 ml de agua
para que la concentración sea 1 M, a partir de esto calculamos el volumen de NaOH que se utilizará:
[
Numero de OH- que se disocian es 1.
Entonces a las 4 cubas y para 10 L de agua se adiciono 1ml NaOH 1 M y se obtuvo un pH básico entre 8 - 9.
Medición de los parámetros físico – químicos
Se realizó las mediciones diarias de los parámetros físico-químicos, anotando las observaciones y registrándolos por fotografías.
Medición del pH Medición de Temperatura.
Además de la medición de los parámetros físicos se observara las características de la planta (12 cubas) en los 11 días.
Metodología Experimental para hallar la concentración de mercurio en el agua
UNIDAD EXPERIMENTAL: Pulgas de agua (Número de individuos)
VARIABLES: Variable dependiente: Pulgas de agua (Número de
individuos muertos). Variable independiente: Concentración de Cloruro de
Mercurio
Se supone que a medida que van quedando menos gorgojos vivos, la tasa de muerte por el toxico disminuirá, hasta que hallan muerto todos, en ese momento la tasa de muerte por unidad de toxico será 0, ya que no quedan gorgojos vivos que puedan morir por el toxico. A partir de este enunciado se plantea un modelo que permita ver a que concentraciones mueren el 25, 50 y 75 % de la población total, el modelo se muestra a continuación.
) Donde: #Muertos: Es el numero de muertos Total: Es igual al total de la población [Concentración]: Es la concentración de Cloruro de
Mercurio. K: Es la fracción de muertes, por unidad de concentración.
INDICADORES: Variable independiente: mg/L Variable dependiente: Unidad de muerte Según la metodología explicada en clase se
procedió a la captura de una especie a utilizar para el proceso de intoxicación en nuestro caso pulgas de agua. Para la recolección de las pulgas de agua se recolectó del agua estancada presente en las “cochas” del agua residual de la granja de zootecnia.
Una vez realizado esto se separaron en grupos de 100 individuos por cada recipientes, los individuos fueron contados mediante un gotero, se utilizaron también 4 recipientes a las cuales se les designo una concentración del toxico empezando por el valor mínimo (0.5 ppm), hasta el valor máximo (3 ppm).
Concentración (ppm) # de Individuos muertos
0
0,5
1
2
3
Se esperó por un tiempo determinado de 1 día para observar los efectos tóxicos (muerte) sobre estos organismos y se apuntaron los datos en el cuadro siguiente.
DISEÑO EXPERIMENTAL: Se adaptó un diseño experimental
comparativo, en el cual se utilizó una muestra de 100 individuos de pulgas de agua a los cuales se les aplicó una concentración diferente de Cloruro de Mercurio, para poder observar el comportamiento en cada una de ella.
Leyenda: Mx: Muestra número “x”, conformado por 100
pulgas de agua. Ox: Concentración número “x” de Cloruro de
Mercurio. Una vez determinados los parámetros de la
ecuación modelada, se reacomodará la ecuación para poder determinar la concentración de cloruro de mercurio a partir de las muertes contadas en un periodo de 24 horas, en una muestra de agua con dicho contaminante. La ecuación queda de la siguiente manera:
Para la instalación del cultivo hidropónico Instalación del equipo experimental Instalar el tanque de almacenamiento de 50 Lt. de
volumen de agua, con una llave de paso de salida hacia el todo el recorrido de la tubería.
Este descargara el agua, el cual entrara en cada uno de los canales donde se expondrán las raíces de la especie a trabajar al flujo de agua, el cual será continuo.
Los tubos serán de 5 pulgadas en donde estará empotrada hacia la pared con arandelas en la parte vertical del canal.
El sistema de tubería presentara 5 secciones horizontales, en cada sección presentara orificios para colocar 5 plantas de Jacinto de agua con una distancia entre ellas de 20 cm. Al final de cada sección se pondrá una trampa para lograr que el nivel de agua se almacene lo suficiente para que el flujo de agua sea constante.
El distanciamiento entre las secciones horizontales de las tuberías será de 45 cm.
- En cada sección presentara un desfogue con una llave de paso para tomar
la muestra de agua, donde estas serán tomadas antes durante y después
de su residencia.
- Todo el flujo del agua saldrá hacia un recipiente.
1. Traer muestra de una industria minera informal.
2. Hallar la concentración de mercurio de la muestra.
3. Para hallar la eficiencia en el sistema
- Los tratamientos que se le aplicara al sistema hidropónico serán los
diferentes tiempos de retención (5 días ,10 días ,15 días) que
corresponden a los siguientes caudales (6.94ml/min,
3.47ml/min,2.31ml/min) respectivamente.
- Se obtendrá 4 muestras en 10 días de cada tiempo de retención.
- Mediante el método estadístico ANVA se determinara la eficiencia del
sistema hidropónico.
Tratamientos
muestras
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4
6.94 ml/min
3.47 ml/min
2.31 ml/min
Para hallar las eficiencia en los niveles Se obtendrá dos muestras inicial y final .por cada nivel cada 2 días Las concentraciones obtenidas de las diferencias del flujo inicial y final serán la eficiencia de cada nivel. Se medirá el pH diariamente
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
11 DIAS PARA SACAR EL PH OPTIMO ACTIVIDADES
testigo A C1A C2A C3A testigo B C1B C2B C3B testigo C C1C C2C C3C
MARTES 13/05/14 HORA:……………. Villanueva Vilcahuanman Tatiana
TEMPERATURA
PH
CONDUCTIVIDAD
Característica de la planta en general
COLOR
TAMAÑO DE RAIZ
MIERCOLES 14/05/14 HORA:……………. Eguavil Calero, Juana
TEMPERATURA
PH
CONDUCTIVIDAD
Característica de la planta en general
COLOR
TAMAÑO DE RAIZ
JUEVES 15/05/14 HORA:……………. Reategui Inga, Manuel
TEMPERATURA
PH
CONDUCTIVIDAD
Característica de la planta en general
COLOR
TAMAÑO DE RAIZ