Optimización de la desorción de cobre utilizando gránulos de bioreactores.

Abstract

El lodo aeróbico granular (AGS) puede ser utilizado como un material adsorbente de metales pesados en el tratamiento de aguas. Sin embargo, la desorción de metales es aún un campo sin explorar. Este estudio se enfoca en la optimización del proceso de desorción de cobre, mediante un diseño experimental. La presencia de iones de cobre en efluentes industriales representa un desafío ambiental significativo debido a su toxicidad y persistencia. El objetivo principal del estudio fue determinar las condiciones óptimas para maximizar el rendimiento de desorción de cobre desde AGS, utilizando un diseño experimental Full Factorial de dos factores y tres niveles. La metodología incluyó la caracterización de AGS, cinética de desorción, descripción del diseño aplicado y ensayos de adsorción y desorción. Se realizaron ensayos de adsorción de cobre con concentraciones entre 1 mg/L a 500 mg/L. Los AGS adsorbieron una concentración de cobre de 0 56 mg/L. La optimización de la desorción se realizó variando la temperatura en un rango de 15 °C y 35 °C y la concentración del agente desorbedor (NaCl) entre 0 1 mol /L (5 84 g/L) y 19 mol/L (111 g/ según la combinación de niveles establecidos por el diseño. Los resultados revelaron que la concentración de NaCl es el factor más influyente en la desorción, con un modelo predictivo que sugiere que las condiciones óptimas para la desorción de cobre son una temperatura de 35 °C y una concentración de NaCl de 19 mol/L (111 g/ L), alcanzando un porcentaje de desorción predictivo de 75 12% dentro de un tiempo de desorción de 15 horas. Estos resultados demuestran que los AGS no s ó lo son efectivos para la adsorción de cobre, sino que también permiten su recuperación eficiente, ofreciendo un enfoque sustentable para el tratamiento de aguas residuales y la reutilización de metales valiosos , lo que permite avanzar en los sistemas de tratamiento de agua en procesos de economía circular.

Aerobic Granular Sludge (AGS) can be used as an adsorbent material for heavy metals in water treatment. However, metal desorption remains an unexplored field. This study focuses on optimizing the copper desorption process through experimental design. The presence of copper ions in industrial effluents poses a significant environmental challenge due to their toxicity and persistence. The main objective of the study was to determine the optimal conditions to maximize copper desorption performance from AGS using a Full Factorial experimental design with two factors and three levels. The methodology included AGS characterization, desorption kinetics, description of the applied design, and adsorption and desorption assays. Copper adsorption tests were conducted with concentrations ranging from 1 mg/L to 500 mg/L. The AGS adsorbed a copper concentration of 0,56 mg/L. Desorption optimization was performed by varying the temperature within a range of 15°C to 35°C and the concentration of the desorbing agent (NaCl) between 0,1 mol/L (5,84 g/L) and 1,9 mol/L (111 g/L), according to the combination of levels established by the design. The results revealed that the NaCl concentration is the most influential factor in desorption, with a predictive model suggesting that the optimal conditions for copper desorption are a temperature of 35°C and a NaCl concentration of 1,9 mol/L (111 g/L), achieving a predictive desorption percentage of 75,12% within a desorption time of 1,5 hours. These results demonstrate that AGS is not only effective for copper adsorption but also enables efficient recovery, offering a sustainable approach for wastewater treatment and the reuse of valuable metals, thus advancing water treatment systems in circular economy processes.