Concentraciones óptimas de quitosano para la coagulación/floculación de efluentes emulsionados de petróleo

Abstract

Los efluentes producidos por las refinerías de petróleo generan emulsiones estables petróleo/agua. Estos son tratados con diferentes técnicas, la más frecuente es la coagulación/floculación (C/F) en la cual los efluentes se desestabilizan por el agregado de coagulantes como las poliacrilamidas, cuya desventaja radica en que los productos derivados de su hidrólisis son tóxicos para la salud humana. Respondiendo a estos problemas el uso de biopolímeros que puedan desestabilizar estas emulsiones resulta una alternativa atractiva y eco-compatible. El Quitosano (QS) es un polisacárido lineal que se obtiene de desechos de la industria pesquera. Es un biopolímero no-tóxico, biodegradable y presenta grupos amino libres confiriéndole carácter de polielectrolito catiónico, capaz de generar la C/F. En este trabajo se estudió la acción del QS para la clarificación de efluentes petróleo/agua donde la emulsión presentaba estabilidad debido al efecto de un tensioactivo aniónico (dodecil sulfato de sodio, SDS). Utilizando la metodología de superficie de respuesta (MSR) con un diseño central compuesto rotable (DCCR) se determinaron las condiciones óptimas de desestabilización en función de la concentración de QS y SDS. En el caso donde la concentración inicial de crudo fue 1.47 g/L la dosis óptima de QS y SDS predicha por el modelo fue 0.46 y 0.57 g/L, respectivamente; dicho resultado fue validado experimentalmente. El proceso de C/F ocurre en menos de 3 horas logrando una excelente clarificación del efluente (turbidez residual <6 % con una remoción de hidrocarburos cercana al 98.61%). Asimismo, un 66 % del volumen total tratado corresponde efluente clarificado. Los resultados obtenidos indican que el QS es un potente agente desestabilizador de acción rápida y una opción sustentable para el tratamiento de efluentes.

The wastewaters produced by oil refineries generate stable oil/water emulsions. These are treated with different techniques, the most frequent is coagulation/flocculation (C/F) in which the effluents are destabilized by the addition of coagulants such as polyacrylamides, whose disadvantage is that the products derived from their hydrolysis are toxic to human health. Responding to these problems the use of biopolymers that can destabilize these emulsions is an attractive and echo-compatible alternative. Chitosan (CH) is a linear polysaccharide that is obtained from waste from the fishing industry. It is a non-toxic, biodegradable biopolymer and has free amino groups, giving it the character of a cationic polyelectrolyte, capable of generating C/F. In this work we studied the action of CH for the clarification of oil / water effluents where the emulsion presented stability due to the effect of an anionic surfactant (sodium dodecyl sulfate, SDS). Using the response surface methodology with a rotatable central composite design, the optimal destabilization conditions were determined as a function of the concentration of CH and SDS. At an initial crude oil concentration of 1.47 g/L the optimal dosages of CH and SDS predicted by the model were 0.46 y 0.57 g/L, respectively; these results were experimentally validated. The C/F occurs in less than 3 hours with an excellent degree of clarification of the wastewater (residual turbidity <6 % with hydrocarbon removal of 98.61%). Moreover, 66 % of the total volume corresponds to clarified effluent. The results obtained indicate that the CH is a powerful fast-acting destabilizing agent and a sustainable option for the treatment of effluents.