Diseño y construcción de un reactor para el tratamiento de aguas residuales del proceso de tintura en la industria de la paja toquilla, empleando radiación UV y nanopartículas de dióxido de titanio como catalizador
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Date
2025-09-08
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Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
This study addresses the design, construction, and evaluation of a batch reactor for the photodegradation of wastewater from the dyeing of toquilla straw hats. The objective was to develop an efficient and energy-efficient system, applying advanced oxidation technologies such as the photo-Fenton process with titanium dioxide (TiO₂) doped with ferric chloride (FeCl₃) as a catalyst. The reactor, constructed of 4 mm borosilicate glass to take advantage of its UV transmission and thermal resistance, has an operating volume of 850 mL and dimensions of 10.2 cm in diameter by 14 cm in height. A stirring system with a stainless-steel propeller and acrylic baffles was incorporated, along with UV LED lighting (365 nm) monitored with a sensor UV GUYA -S12SD and Arduino Uno board. Different concentrations of FeCl₃ were evaluated, determining that the optimal Fe+3 support is 5% and the ideal catalyst mass of 5 g for the working volume. Decolorization tests showed removal rates of over 50% in six hours for red aniline at 50, 30, and 20 ppm; for black aniline, the test at 50 ppm alone also exceeded 50% at the same time. The projection for red aniline at 50 ppm indicated that 90% dye removal is possible after 23 hours of operation. The developed system enables effective and sustainable treatment of wastewater from the artisanal industry, optimizing resources and energy.
Resumen
El presente estudio aborda el diseño, construcción y evaluación de un reactor batch para la fotodegradación de aguas residuales de la tintura de sombreros de paja toquilla. El objetivo fue desarrollar un sistema eficiente y de bajo consumo energético, aplicando tecnologías de oxidación avanzada como el proceso foto-Fenton con dióxido de titanio (TiO₂) dopado con cloruro férrico (FeCl₃) como catalizador. El reactor, construido en vidrio de borosilicato de 4 mm para aprovechar su transmisión UV y resistencia térmica, posee un volumen operativo de 850 mL y dimensiones de 10.2 cm de diámetro por 14 cm de altura. Se incorporó un sistema de agitación con hélice de acero inoxidable y baffles de acrílico, junto a una iluminación UV LED (365 nm) monitoreada con sensor UV GUYA -S12SD y placa Arduino Uno. Se evaluaron diferentes concentraciones de FeCl₃, determinando que el soporte óptimo de Fe+3 es el de 5% y la masa ideal de catalizador de 5 g para el volumen de trabajo. Los ensayos de decoloración para 50, 30 y 20 ppm de anilina roja mostraron remociones superiores al 50% en seis horas, y para 50 ppm de la anilina negra se superó el 50% de remoción en el mismo tiempo. La proyección para anilina roja a 50 ppm indicó que es posible alcanzar una remoción del 90% del colorante después de 23 horas de operación. El sistema desarrollado permite un tratamiento efectivo y sostenible de aguas residuales de la industria artesanal, optimizando recursos y energía.
Keywords
Ingenieria Química, Dióxido de titanio, Fotoreactor
Citation
Código de tesis
TQ; 671
Código de tesis
Grado Académico
Ingeniero Químico