| Summary: | El uso de residuos agrícolas como adsorbentes naturales constituye una alternativa
potencial para la remoción de contaminantes emergentes presentes en aguas
residuales. El sulfametoxazol (SMX) es un antibiótico bacteriostático y uno de los
contaminantes emergentes que ha sido detectado en altas concentraciones en aguas
residuales domésticas y hospitalarias. El objetivo de este trabajo fue modelar, simular y
escalar una columna de adsorción para la remoción de sulfametoxazol utilizando bagazo
de caña de azúcar (BCA) y residuos de mazorca de maíz (RMM). Los experimentos a
escala laboratorio dieron como resultado que BCA tiene una capacidad de adsorción
superior a RMM. La máxima capacidad de adsorción obtenida para BCA y RMM fue de
0.235 y 0.146 mg/g, respectivamente. Además, se observó que a alturas de lecho
pequeñas y flujos de alimentación altos, los tiempos de ruptura y saturación son
menores con ambos biosorbentes.
La columna de adsorción fue escalada a planta piloto bajo los criterios de similitud
geométrica, cinemática y dinámica. Las curvas de ruptura experimentales obtenidos a
nivel de laboratorio y piloto fueron ajustados a ocho modelos matemáticos, siendo el
modelo Wang el que mejor reprodujo los resultados experimentales con los dos
biosorbentes. La forma de las curvas de ruptura a escala piloto y laboratorio fueron
similares en toda la trayectoria. Sin embargo, la capacidad de adsorción disminuyo, y el
porcentaje de remoción de SMX incremento con el cambio de escala, de 0.22 a 0.19
mg/g y 59.94 a 69.24%, respectivamente. Adicionalmente, se planteó un modelo
dinámico para predecir las curvas de ruptura de la adsorción del sulfametoxazol con
BCA y RMM utilizando Aspen Adsorption® y Comsol Multiphysics®. El modelo generó
una buena correlación entre las curvas predichas y experimentales para la adsorción
con BCA, pero fue inexacto con RMM, lo que da la posibilidad de un equilibrio local de
SMX con este adsorbente. La inclusión de la Ley de Darcy en Comsol proporciono una
curva de ruptura más próxima a los datos experimentales que la obtenida en Aspen
Adsorption. Finalmente, una estimación económica desarrollada en el software
SuperPro Designer expuso que es necesario USD $ 215,123 para que el proceso sea
implementado a escala industrial con un costo operacional anual de USB $ 53,000 para
una capacidad de 150 L/h. Los resultados de esta investigación sirven de soporte para
posteriores estudios de remoción de antibióticos y otros contaminantes emergentes a
escala piloto utilizando adsorbentes naturales.
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