Uso y modificación química de residuos agrícolas para la remoción de Paracetamol, Diclofenaco y Cafeína utilizando columnas de lecho fijo
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Date
2024-05-23
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Volume Title
Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
In the present work, the adsorption process of caffeine, diclofenac, and paracetamol in aqueous
solution was investigated using cocoa shell and maize cob as adsorbents. The work was
conducted at the laboratory scale using fixed-bed columns, and breakthrough curves were
constructed for each experiment. This allowed the examination of how variations in adsorbent
dosage, inlet flow rate, and initial drug concentration influence column operation time, saturation
time, bed utilization fraction (BUF), mass transfer zone (MTZ), and adsorption capacity.
Breakthrough curves were fitted to the mathematical models of Yoon-Nelson, Thomas, and Dose-
Response, yielding results that described the kinetics in each case. The treatment of cocoa shell
and maize cob involved an acidic chemical process using 2N citric acid. The adsorbents were
characterized with and without treatment using FTIR spectroscopy and BET analysis, identifying
functional groups on the surface, particle surface area, and pore volume and radius. Furthermore,
at the breakthrough point, the cocoa shell treated with acidic chemical treatment showed values
of 0.30 mg/g for CNF, 0.30 mg/g for PRT, and 0.71 mg/g for DCF. For maize cob, the acidic
treatment improved adsorption, reaching values of 0.71 mg/g for DCF, 0.13 mg/g for CNF, and
0.05 mg/g for PRT.
Resumen
En el presente trabajo se realizó el estudio del proceso de adsorción de cafeína, diclofenaco y paracetamol en solución acuosa, utilizando como adsorbente cáscara de cacao y zuro maíz. El estudio se realizó a escala de laboratorio mediante columnas de lecho fijo, se construyó curvas
de ruptura para cada ensayo, lo que permitió estudiar cómo los efectos de la variación de la dosis de adsorbente, caudal de entrada y concentración inicial del fármaco influyen en el tiempo de funcionamiento de la columna y de saturación, fracción de cama utilizada (FBU), zona de trasferencia de masa (MTZ) y capacidad de adsorción. Las curvas de ruptura se ajustaron a los modelos matemáticos de Yoon-Nelson, Thomas y Dosis-Respuesta, obteniendo resultados que permitieron describir la cinética en cada caso. El tratamiento de la cáscara de cacao y zuro de maíz fue un proceso químico ácido usando ácido cítrico 2N. Los adsorbentes fueron caracterizados con y sin tratamiento mediante espectroscopía FTIR y análisis BET, identificando los grupos funcionales en la superficie, área superficial de la partícula, radio y volumen de poros.
A su vez la capacidad de adsorción en el punto de ruptura, la cáscara de cacao con tratamiento químico ácido presentó para la CNF, PRT y DCF valores de 0.30, 0.30 y 0.71 mg/g respectivamente. Para el zuro de maíz, el tratamiento ácido contribuyó a mejorar la adsorción, alcanzando valores de 0.71 mg/g para el DCF, 0.13 mg/g para la CNF y 0.05 mg/g para el PRT.
Keywords
Ingeniería Química, Tratamiento químico, Contaminación ambiental, Remoción de residuos
Citation
Código de tesis
TQ;610
Código de tesis
Grado Académico
Ingeniero Químico