Optimization of two natural coagulants co-adjuved by sodium hydroxide for the potabilization of water from the Caplina river
DOI:
https://doi.org/10.47796/ves.v11i1.600Keywords:
Optimal dose, Manihot esculenta, Moringa oleíferaAbstract
Natural coagulants are a viable alternative to accelerate sedimentation in the water purification process, with certain benefits such as the generation of nutrient-enriched sludge to be used later and safety against the environment, unlike chemical coagulants. Therefore, the present study aimed to: Optimize the doses of moringa (Moringa oleifera) and cassava starch (Manihot esculenta) assisted by sodium hydroxide as coagulants for the purification of waters from the Caplina River in Tacna. A multilevel factorial design of 5 x 5 x 3 was carried out with a total of 75 experimental units and the variables were evaluated: pH and sedimentation time. The yield of moringa and cassava for the preparation of coagulants was 75% and 15.6%, respectively. It was determined that, at a concentration of NaOH at 0.0049 M, 3.2 g / L of cassava starch and 0.1 g / L of moringa seed powder, the optimal dose will be obtained with a pH of the treated water of 6.6 and a time sedimentation of 6 minutes. It was concluded that this conventional chemical coagulant can be partially substituted.
Downloads
References
Abu, S., Abu, H., Sheikh, S., Azman, N., y Hafizuddin, M. (2021). A review of the production process of bacteria-based polymeric flocculants. Journal of Water Process Engineering, 40, 101915. Obtenido de https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214714421000027.
Ang, W., y Mohammad, A. (2020). State of the art and sustainability of natural coagulants in water and wastewater treatment. Journal of Cleaner Production, 262, 121267. Obtenido de https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652620313147.
Aziz, N., Jayasuriya, N., y Fan, L. (2016). Adsorption study on Moringa oleifera seeds and Musa cavendish as natural water purification agents for removal of lead, nickel and cadmium from drinking water. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 136, 012044. Obtenido de https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/136/1/012044.
Cabrera, G. y Ramirez, J. (2014). Almidón extraído de la yuca (Manihot esculenta crantz) como coagulante alternativo para tratamiento del agua de la quebada Yamuesquer Municipio de Potosí (tesis de grado). Universidad de Nariño, San Juan de Pasto, Colombia. Obtenido de http://sired.udenar.edu.co/2962/.
Carrizales, R., y Enríquez, N. A. (2019). Determinación de la dosis y concentración óptima del coagulante de Moringa oleífera en la clarificación del agua de la quebrada Taczanapampa de la ciudad de Huancavelica (tesis de grado). Universidad Nacional de Huancavelica, Huancavelica, Perú. Obtenido de https://repositorio.unh.edu.pe/handle/UNH/2628.
Ceron, I. y Garzon, N. (2015). Evaluación de la semilla de Moringa oleífera como coadyudante en el proceso de coagulación para el tratamiento de aguas naturales del Río Bogotá en su paso por el Municipio de Villapinzón, Cundinamarca (proyecto de grado). Universidad Libre, Bogotá, Colombia. Obtenido de https://repository.unilibre.edu.co/handle/10901/8109.
Choque, D., Choque, Y., Solano, A., y Ramos, B. (2018). Capacidad floculante de coagulantes naturales en el tratamiento de agua. Tecnología Química, 38(2), 298-309. Obtenido de http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2224-61852018000200008.
Cuadro, W. y Rodas, J. (2019). Alternativa para sustitución de coagulantes metálicos aplicando almidón de yuca y moringa oleífera en tratamiento de aguas superficiales (tesis de pregrado). Universidad de Guayaquil, Guayaquil, Ecuador. Obtenido de http://repositorio.ug.edu.ec/handle/redug/33216.
David, C., Narlawar, R., y Arivazhagan, M. (2016). Performance Evaluation of Moringa oleifera Seed Extract (MOSE) in Conjunction with Chemical Coagulants for Treating Distillery Spent Wash. Indian Chemical Engineer, 58(3), 189–200. Obtenido de https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00194506.2015.1006147?scroll=top&needAccess=true.
Estrada, L. (2016). Evaluación del rendimiento del almidón de yuca (Manihot esculenta) modificado con hidróxido de sodio en mezclas con diferentes coagulantes inorgánicos, en comparación con la poliamina N-50 (tesis de pregrado). Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala. Obtenido de http://www.repositorio.usac.edu.gt/5921/.
Feria, J., Mercado, T., y Jove, F. (2020). Uso del quitosano como coagulante natural en el tratamiento de aguas: una breve revisión. Revista Espacios, 41(32), 106-116. Obtenido de http://www.sweetpoison.revistaespacios.com/a20v41n32/a20v41n32p10.pdf.
Fuentes, N., Molina, E., y Ariza, C. (2016). Coagulantes naturales en sistemas de flujo continuo, como sustituto del Al2 (SO4)3 para clarificación de aguas. Producción + Limpia, 11(2), 41-54. Obtenido de http://repository.lasallista.edu.co:8080/ojs/index.php/pl/article/view/1238.
Gandiwa, B., Moyo, L., Ncube, S., Mamvura, T., Mguni, L., y Hlabangana, N. (2020). Optimisation of using a blend of plant based natural and synthetic coagulants for water treatment: (Moringa Oleifera-Cactus Opuntia-alum blend). South African Journal of Chemical Engineering, 34, 158-164. Obtenido de https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1026918520300378.
González, Y., Rodríguez, L., y Columbié, L. (2020). Producción de sulfato de aluminio a partir del caolín existente en Cuba. Revista Cubana de Ingeniería, 11(2), 58-65. Obtenido de https://rci.cujae.edu.cu/index.php/rci/article/view/748/pdf.
Magalhães, E., Fonseca, N., Silva, F., Alves, J., Bezerra, M. y Santos, E. (2020). Effect of oil extraction on the composition, structure, and coagulant effect of Moringa oleifera seeds. Journal of Cleaner Production, 279, 123902. Obtenido de https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652620339470.
Matos, A., Cabanellas, C., Cecon, P., Brasil, M. y Mudado, C. (2007). Efeito da concentração de coagulantes e do pH da solução na turbidez da água, em recirculação, utilizada no processamento dos frutos do cafeeiro. Revista Engenharia Agrícola, 27(2), 544-551. Obtenido de https://www.scielo.br/j/eagri/a/KLGCC9tLj448yBqc4Kj5Z6k/?format=pdf&lang=pt.
Mera, C., Gutiérrez, M., Montes, C., y Paz, J. (2016). Efecto de la Moringa oleífera en el tratamiento de aguas residuales en el Cauca, Colombia. Biotecnología en el Sector Agropecuaria y Agroindustrial, 14(2), 100-109. Obtenido de http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S169235612016000200012.
Meza, M., Riaños, K., Mercado, I., Olivero, R., y Jurado, M. (2018). Evaluación del poder coagulante del sulfato de aluminio y las semillas de Moringa oleífera en el proceso de clarificación del agua de la ciénaga de Malambo-Atlántico. Revista UIS Ingenierías, 17(2), 95-104. Obtenido de https://revistas.uis.edu.co/index.php/revistauisingenierias/article/view/8084.
Ministerio del Ambiente (2017). Decreto Supremo N° 004-2017.MINAM. Aprueban Estándares de Calidad Ambiental del Agua (ECA) para agua y establecen disposiciones complementarias. Obtenido de https://sinia.minam.gob.pe/normas/aprueban-estandares-calidad-ambiental-eca-agua-establecen-disposiciones.
Moreno, G. (2018). Aplicación de semilla de Moringa oleífera Lam, como alternativa coagulante de agua almacenada en el municipio de Zirándaro,Gro (tesis de pregrado). Universidad Autónoma del Estado de México, Tocula de Lerdo, México. Obtenido de http://ri.uaemex.mx/handle/20.500.11799/95033.
Moscozo, L. (2016). Uso de almidón de yuca como sustituto del sulfato de aluminio en el proceso de coagulación-floculación. Agua, Saneamiento y Ambiente, 11(1), 13-17. Obtenido de http://www.revistasguatemala.usac.edu.gt/index.php/rcasa/article/view/996
Nonfodji, O., Fatombi, J., Ahoyo, T., Osseni, S., y Aminou, T. (2020). Performance of Moringa oleifera seeds protein and Moringa oleifera seeds protein-polyaluminum chloride composite coagulant in removing organic matter and antibiotic resistant bacteria from hospital wastewater. Journal of Water Process Engineering, 33, 101103. Obtenido de https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214714419316897.
Oliveira, F., Teixeira, R. y Oliveira, C. (2021). Efficacy of two natural tannins-based polymers in contrast to aluminum sulfate for drinking water production. Cleaner Engineering and Technology, 3, 100099. Obtenido de https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666790821000598.
Pajuelo, M. (2018). Determinación de la velocidad de sedimentación utilizando el almidón de Manihot esculenta (yuca), para la clarificación de las aguas superficiales del río Macashca (tesis de pregrado). Universidad Nacional "Santiago Antúnez de Mayolo", Ancash, Perú. Obtenido de http://repositorio.unasam.edu.pe/handle/UNASAM/2833.
Rondón, M., Díaz, Y., Rodríguez, S., Guerra, B., Fernández, E., y Tabio, D. (2017). Empleo de semillas de Moringa oleífera en el tratamiento de residuales líquidos. Ingeniería Hidráulica y Ambiental, 38(2), 87-101. Obtenido de http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1680-03382017000200007.
Saleem, M., y Bachmann, R. (2019). A contemporary review on plant-based coagulantes for applications in wáter treatment. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 72, 281-297. Obtenido de https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1226086X18314965?via%3Dihub.
Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (2014). Mapa climático del Perú (en línea, sitio web). Consultado 06 abr. 2021. Disponible en: https://www.senamhi.gob.pe/php?dp=tacna&p=mapa-climatico-del-peru.
Solís, R., Laines, J., y Hernández, J. (2012). Mezclas con potencial coagulante para clarificar aguas superficiales. Revista internacional de contaminación ambiental, 28(3), 229-236. Obtenido de http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-49992012000300005.
Souza, J., Vanderley, K., Claudina, A., Carvalho, S., Celine, M., Barroso, L., Melo, M., Guedes, P., Elesbão, A., y Napoleão, T. (2016). Evaluation of using aluminum sulfate and water-soluble Moringa oleifera seed lectin to reduce turbidity and toxicity of polluted streamwater. Chemosfere, 163, 133-141. Disponible en https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653516310360?via%3Dihub.
Ortiz, V., López, G., Torres, C., y Pampillón, L. (2018). Almidón de yuca (Manihot esculeta Crantz) como coadyuvante en la coagulación floculación de aguas residuales domésticas. Revista Iberoamericana de las Ciencias Biológicas y Agropecuarias, 7(3), 18-46. Obtenido de https://www.ciba.org.mx/index.php/CIBA/article/view/73.
Villaseñor, D., Astudillo, P., Del Real, J., y Bandala, E. (2018). Wastewater treatment using Moringa oleifera Lam seeds: A review. Journal of Water Process Engineering, 23, 151-164. Obtenido de https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214714418300990.
Zapata, D., Ludeña, A., Trasmonte, W., y Cabrejos, E. (2020). Biopelícula a partir de almidón de banano verde (Musa paradisiaca) y mandioca (Manihot esculenta). Revista Pakamuros, 8(4), 15-30. Obtenido de http://revistas.unj.edu.pe/index.php/pakamuros/article/view/146.
