Eliminación de blanqueadores ópticos de aguas textiles residuales y reutilización de efluentes

Abstract

(English) he textile industry consumes a large volume of water in various activities and is an importan! wastewater generator. Colorless dyes that emit fluorescence when exposed to UV light are used in the optical whitening process. They are known as optical brighteners (OB). The most common OB, currently used, has a stilbene-based structure. These emerging pollutants, with poor biodegradability, are not considered in the curren! legislation. Therefore, OB can go unnoticed in textile wastewater and reach the environment. In this research it was possible to quantify OB derived from stilbene with the UV-VIS spectrophotometric technique, which is a fast and inexpensive method. To evaluate how OBs affect biological treatment systems, a respirometry and toxicity study was carried out. The OBs evaluated did not present acule toxicity, at the concentrations that can be found in textile wastewater, but they can reduce bacteria! activity. The possibility of using a Moringa Oleifera coagulan! to eliminate these OBs was studied. This can be considered a zero cost coagulan! because it is a residue obtained from the extraction of moringa oil. In these synthetic water samples, the moringa coagulan! was able to eliminate up to 83% of OB ata settling time of 24 hours. Furthermore, alkaline effluents did not affect the efficiency of this coagulan! in removing BO. The efficiency of this coagulan! was compared against a traditional coagulan! and a commercial synthetic coagulan!. In the synthetic water samples with OB, the traditional aluminum sulfate coagulan! and the commercial coagulan! TIDEC removed 67% and 89% of the OB respectively ata settling time of 24h. On the other hand, the use of membrane technology for the removal of OB was studied. NF and UF membranes were used to treat synthetic waters with OB. In particular, one of the NF membranes used, H50, retained 85% of OB. However, this membrane requires an inlet effluent free of particulate matter. This can be achieved with a UF membrane, which can also remove a fraction of the OB. The combination of coagulation-flocculation and membrane technologies was tested by treating real whitening wastewater. This water contained residual elements of the textile fiber that affected the coagulan! performance. ¿espite this, it was possible to remove 85% of OB from these waters. • The water treated with the moringa coagulan! was recovered to evaluate the posibility of reusing it for new whitening processes. The whitened fibers reached an acceptable quality (DEcmc (2: 1) <1.5) for the textil e industry. On the other hand, when the treated water was reused combining coagulation-flocculation and membranes, an optimal quality was obtained (DEcmc (2: 1) <1) in the whitened fibers. Finally, it was studied whether these treatment techniques could be applicable to other textile effluents. Tests were carried out on textile wastewater with reactive dyes. The moringa coagulan!, removed 60% of the color from the residual dyeing bath and 80% of the color from the post-dyeing washing wastewater. The treated washing wastewater was reused for new textile . processes. lt was possible to obtain an optimal color quality (DEcmc (2: 1) < 1) these new dyed fibers. The reuse of water in textile whitening or dyeing processes saves 70% of the water, increasing the useful life of it. This would allow the conservation of fresh water sources, the reduction of the water footprint of the textile industry and promotes the circular economy. In addition, it can reduce the impact of residual salts from textile processes on biological treatment systems and the environment.

(Español) El sector textil consume grandes volúmenes de agua en diversos procesos y es un importante generador de aguas residuales. En el proceso de blanqueo óptico se emplean colorantes incoloros que emiten fluorescencia al ser expuestos a la luz UV. Estos son conocidos como blanqueadores ópticos (80). Los 80 más usados actualmente tienen una estructura basada en el estilbeno. Estos contaminantes emergentes, poco biodegradables, no son considerados en la legislación actual. Por ello, los 80 pueden pasar desapercibidos en las aguas residuales textiles y llegar al medio ambiente. En esta investigación fue posible la cuantificación de 80 derivados del estilbeno con la técnica espectrofotométrica UV-Vlsible el cual es un método rápido y económico. Para evaluar cómo afectan los 80 a los sistemas biológicos de tratamiento se hizo un estudio de respirometría y de toxicidad. Los 80 evaluados no presentaron toxicidad aguda, en las concentraciones a las que se pueden encontrar en las aguas residuales textiles, pero pueden reducir la actividad bacteriana. Se estudió la posibilidad de emplear un coagulante de Moringa Oleífera para eliminar estos 80. Este puede considerarse de costo cero debido a que es un residuo procedente de la extracción del aceite de moringa. En estas muestras de agua sintéticas el coagulante de moringa logró eliminar hasta un 83% de 80 a un tiempo de decantación de 24h. Además, los efluentes alcalinos no afectaron la eficiencia de este coagulante en la eliminación de 80. Se comparó la eficiencia de este coagulante contra un coagulante tradicional y un coagulante sintético comercial. En muestras de agua sintéticas con 80, el coagulante tradicional de sulfato de aluminio y el coagulante comercial TIDEC eliminaron un 67% y 89% del 80 respectivamente a un tiempo de decantación de 24h. Por otro lado, se estudió el uso de la tecnologia de membranas para la eliminación de los 80. Se usaron membranas de NF y UF para trata aguas sintéticas con 80. Particularmente, una de las membranas de NF usadas, la H50, eliminó el 85% de 80. Sin embargo, esta membrana requiere un efluente de entrada libre de material particulado. Esto se puede lograr con una membrana de UF, la cual también puede eliminar una fracción de 80. La combinación de las tecnologías de coagulación-floculación y membranas se puso a prueba tratando agua residual real de blanqueo. Esta agua contenía elementos residuales de la fibra textil que afectaron el efecto coagulante. A pesar de esto, se logró eliminar el 85% de 80 de estas aguas. Para evaluar la posibilidad de reutilizar el agua tratada para nuevos procesos de blanqueo se recuperó el agua tratada con el coagulante de moringa. Las fibras blanqueadas alcanzaron una calidad que aceptable (DEcmc(2:1 )< 1.5) en la industria textil. En cambio, cuando se reutilizó el agua tratada combinando coagulación-floculación y membranas se obtuvo una calidad óptima (DEcmc(2: 1 )< 1) en las fibras blanqueadas. Finalmente, se estudió si estas técnicas de tratamiento podrían ser aplicables a otros efluentes textiles. Se hicieron ensayos con en aguas residuales con colorantes reactivos. El coagulante de moringa eliminó el 60% del color del baño residual de tintura y un 80% del color de las aguas residuales de lavado de posteriores a la tintura. Las aguas residuales del lavado. tratadas se reusaron para nuevos procesos textiles. Se logró obtener una óptima calidad de color en las fibras (DEcmc(2:1)<1) cuando se realizaron nuevas tinturas. La reutilización del agua tratada permite ahorrar el 70% del agua usada en los procesos textiles de blanqueo o de tintura, aumentando la vida útil del agua. Lo cual permitiria la conservación de las fuentes de agua dulce, la reducción la huella hídrica de la industria textil y fomentaría la economía circular. Además, puede reducir el impacto de las sales residuales de los procesos textiles en los sistemas biológicos de tratamiento y en el medioambiente.