Protocolo Cáscara de Huevo

1

DISEÑO DE UN FILTRO PARA POTABILIZAR AGUA. AGUA.

Uso de cáscara de huevo como sustrato sustrato adsorbente para la remoción de metales en solución acuosa para la obtención de agua potable.

PROTOCOLO.

EMORY BALTODANO VELASQUEZ RENAR JOSE VALDEZ LANDERO.

UIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA. INGENIERIA QUIMICA. MANAGUA. 2016

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INDICE. Introducción………………………………………………………………………………3 Antecedentes…………… Antecedentes……………………………………… …………………………………………..……………… ………………..……………………5 ……5 Justificación………………………………………………………………………………..7 Objetivos…………………………………………………………………………..……….9 Revisión de literatura………………………………………………………….…………10 Hipótesis…………………………………………………………………………………..23 Material y Método……………………………………………………………………….24 Método ……………………………………………………………………….24

Diseño experimental……………………………………………………………………. experimen tal…………………………………………………………………….25 25

Cronograma………………………………………………………………………………29

Bibliografía………………………………………………………………………………..30


i)

3

Introducción.

La adsorción es un proceso de atracción de las moléculas o iones de una sustancia en el área de otra. En el caso del agua, un contaminante soluble es eliminado por contacto con una superficie sólida. Un grupo de científicos antioqueños usa la cáscara de huevo para adsorber metales pesados que contaminan ríos y quebradas, como el cadmio, el zinc, el mercurio y el plomo. Por otro lado, los metales pesados son un grupo de elementos químicos que presentan una densidad superior a la del agua. Por lo general son tóxicos para los seres humanos. Una de las causas porque se consideran peligrosos es por la baja degradabilidad química y biológica, es decir, que pueden permanecer en el ambiente durante muchos años distribuyéndose en el aire, suelo y agua. Se ha descubierto que el huevo tiene sustancias químicas derivadas del calcio el primer componente es el carbonato de calcio pero también posee fosfato de calcio y carbonato de magnesio pero se puede concluir que la cascara esta echa integradamente de calcio. Deducimos que la cascara es una superficie lisa e impermeable, sino todo lo contrario contiene miles de poros cónicos más de 7000 manteniendo el interior del huevo. Con todo esto podemos decir que las propiedades de la cascara de huevo son absorbentes naturales que muchas veces botamos a la basura sin saber los grandes componentes que posee y lo útil que puede llegar hacer.


Con esta investigación se pretende diseñar y construir un filtro que elimine

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la

presencia de metales pesados en el agua potable , contribuyendo al mejoramiento de la calidad de vida en regiones que no poseen el vital líquido .A nivel industrial reducir la presencia de contaminantes en las aguas de vertimiento , contribuyendo a la preservación del medio ambiente.


ii)

5

Antecedentes.

Las cáscaras de huevo, disponibles en grandes cantidades en Colombia, son utilizadas por científicos antioqueños para la adsorción de metales pesados como el mercurio, cadmio, zinc, plomo, agentes contaminantes de ríos y quebradas. “Las cáscaras de huevos adsorben estos metales en la superficie logrando así remedi ar aguas”, asegura Natalia Andrea Mendoza, miembro del grupo de investigación Grupo Interdisciplinario de Estudios Moleculares (GIEM) de la Universidad de Antioquia e investigadora del proyecto. Ante la preocupación por parte de los investigadores, de la Universidad de Antioquia y el Tecnológico de Antioquia, de que las aguas no sólo están contaminadas con metales pesados, sino con residuos orgánicos y farmacológicos; se estudia la posibilidad de usar como filtro para los humedales, las cáscaras de huevo y el aserrín, con el fin de evaluar la adsorción de fármacos u otros residuos orgánicos contaminantes. “Los humedales tienen una gran diversidad biótica y abiótica que nos ayudan a depurar la materia orgánica, pero pueden verse perjudicados por contaminantes como metales pesados y fármacos”, afirma Mendoza. Así mismo, Mejía y otros (2007), realizaron realizaron un trabajo titulado “La eliminación de Pb(II) -Plomo- del agua, vía bio-absorción usando cáscara de huevo”, los investigadores mexicanos mezclaron cáscara de hue vo con Plomo, en una solución acuosa para remover el contaminante en la fase líquida. Los resultados mostraron que el uso de cáscara para la remoción


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de metales pesados es un simple, innovador, efectivo y económicamente viable método para el tratamiento de aguas residuales.

Por otra parte, las teorías que fundamentan la investigación, se presentan a continuación: Marín (2009) indica que, las aguas residuales industriales son aquellas que proceden de cualquier actividad industrial en cuyo proceso de producción, transformación o manipulación se utilice el agua, incluyéndose los líquidos de desecho, aguas de proceso y aguas de drenaje. Estas poseen gran variedad de materiales dañinos, tales como: aceites, grasas, materia orgánica y metales pesados.


iii)

7

JUSTIFICACION Los metales pesados están presentes en muchas partes del mundo por la negligente manera de manejar los residuos provenientes de actividades productivas como la minería, además de las formas de conseguir energía para desarrollarla, altamente contaminantes como lo son las termoeléctricas en base a carbón. Las textiles, y otras fábricas también contaminan los suelos y el agua, aparte del aire, sin embargo hay formas de contrarrestar la contaminación por lo menos de nuestro entorno inmediato utilizando sustancias naturales. La escases de agua potable es un problema de actualidad, ocupando la atención de científicos, técnicos, políticos y los habitantes del planeta. La eliminación de residuos tóxicos del agua por medio de filtros usando la cascara molida de huevo como alternativa de purificación promete grandes beneficios a bajo costo, la literatura expone que la cascara de huevo contiene grandes componentes absorbentes. Está demostrado que el huevo tiene grandes propiedades, el cascaron de huevo permite eliminar de líquidos residuos altamente tóxicos. Con la cascara de huevo molida podemos limpiar el agua contaminada, por metales pesados y residuos altamente tóxicos como el plomo (bioadsorción). Existe la creencia que al hervir el agua se eliminan todo aquello nociva pero la realidad es que solo mueren los microorganismos que no soportan el calor.


8

Tomando como referencia lo anteriormente mencionado y vista la necesidad de nuestro país de la obtención de

agua potable se decide

indagar, demostrar y usar la cascara de huevo para diseñar un filtro de potabilización de agua.


OBJETIVOS

iv)



9

Objetivo general.

Evaluar el uso de cáscara de huevo como sustrato adsorbente para la remoción de metales en solución acuosa logrando la obtención de agua potable.



Objetivos específicos.

Establecer experimentalmente las condiciones adecuadas del proceso de adsorción para la remoción de metales en cuanto a cantidad de sustrato y tiempo de contacto sustrato-solución. Determinar la efectividad de la cáscara de huevo como agente adsorbente de metales. Obtener Agua potable, apto y disponible para su consumo.

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v)

MARCO TEÓRICO

1. Cascara de huevo 1.1.

Generalidades

La cáscara de huevo de gallina químicamente está compuesta de 1,6% de agua, 95,1 % de minerales, de los cuales 93,6% corresponden a carbonato de calcio en forma de calcita, 0,8% de carbonato de magnesio y 0,73% de fosfato tricálcico, y finalmente 3,3% de materia orgánica. Análisis químico de cáscara de huevo de gallina

Ensayo; (Análisis, Unidad de Medida) pH 12.1 ppm Arsénico <3.0 ppm Antimonio <0.10 ppm Metales pesados <20 ppb Mercurio 0.025 ppm Selenio 00055 ppm Plata 8.29 ppm Sulfuro 0.034 % Aluminio <20 <20 ppm Bario 30.9 ppm Cadmio <5 ppm Calcio 655000 ppm

El

porcentaje

de

calcio

Cromo <10 ppm Cobalto <5 ppm Cobre <2.5 ppm Hierro 10 ppm Magnesio 5440 ppm Manganeso <1.5 ppm Níquel <4 ppm Fósforo 1470 ppm Potasio <500 ppm Sodio 610 ppm Vanadio <5 ppm Zinc 3.04 ppm

presente

en

la

cáscara

de

huevo

no

varía

independientemente de la raza, procedencia (patio o industria), ya que la gallina brinda al cascarón la cantidad necesaria de calcio para su correcta formación. Si la ingestión de calcio no satisface las necesidades para la producción de huevos, la gallina extraerá el calcio depositado en sus huesos.


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Finalmente, aparece la osteoporosis, los huesos se ablandan y las gallinas se exponen a fracturas. Lesionadas, e incapaces de mantenerse en pie, las aves sufren los síntomas de la fatiga de la ponedora en jaula. El color del cascarón depende de la raza de la gallina y no tiene ninguna influencia en su sabor o elementos nutricionales. El cascarón beige -comúnmente llamado huevo rojo tiene su coloración como consecuencia de la acción de un pigmento llamado proporhyin, que es secretado por una glándula en el útero de la gallina. Existe un estudio de tesis en la que se compara cuantitativamente las proteínas esenciales de los huevos de patio o criollo y el huevo de granja o comercial, en el que se concluye que no existen diferencias en el contenido proteínico aceptable (al compararlos entre sí, y al compararlos con valores regionales), indicando que la creencia popular de que el huevo de patio o criollo es más rico en proteínas que el huevo de granja no tiene fundamento sustentable según lo demuestra el análisis por el método kjeldahl para la cuantificación de nitrógeno protéico. La cáscara de huevo de gallina ha sido objeto de mucha investigación. En una patente estadounidense del 24 de mayo de 2004 se patentiza el método para producir polvo de cáscara de huevo, disminuyendo el tamaño de partícula hasta 150 micrones, removiendo todo exceso de líquido, calentando hasta 1060º C, enfriando y secando con el objeto de estudiar la efectividad de los preservantes ESP-1 (Egg Shell powder) y OP-1(Oyster shell powder) para inhibir el crecimiento de organismos patógenos como Listeria Monocytogenes, Bacteria ácido láctica, Pseudomona Aureginosa, Escherichia Coli y Candida Albicans, ya que en Japón están establecidos como preservantes para comidas y bebidas.

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Los investigadores pretenden utilizar cascara de huevo para absorber metales pesados y otros contaminantes. (Lisset, 2011)

1.2.

Usos de las cáscaras de huevo (procedimientos (procedimientos para el manejo de residuos)

Gracias a recientes estudios que se han realizado a nivel mundial se le ha encontrado un nuevo destino a este residuo orgánico al que se puede sacar mucho provecho. De las cáscaras de huevo se obtiene la lactulosa que es un prebiótico con aplicaciones como laxante y complemento del concentrado para alimentación animal, además, absorben dióxido de carbono para obtener hidrogeno puro de una manera sencilla y económicamente viable y capturan residuos peligrosos como el plomo. Para estos procesos lo ideal es que la planta incubadora cuente con una zona de reciclaje de cáscaras de huevo para aprovecharlas en autoconsumo, darle un valor agregado a la explotación, ofreciéndolas a terceros como una alternativa viable y eficiente, favoreciendo el medio ambiente. 1.2.1. Cáscara de huevo para obtener lactulosa Este proceso parte de dos subproductos, la cáscara de huevo y los ultrafiltrados provenientes de queseras (el permeado del suero, un compuesto líquido con un 5% de lactosa y sales minerales). La mezcla de estos productos y bajo determinadas condiciones controladas, produce

lactulosa

que,

además

de

tener

las

aplicaciones

mencionadas


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anteriormente, también se usa en el tratamiento de encefalopatías humanas de origen hepático. Para obtenerla a nivel industrial normalmente se parte de permeados de suero de queseras, a estos se les añade hidróxido cálcico como catalizador para producir una reacción que da origen a la lactulosa. La ventaja en este proceso es que la cáscara de huevo se elimina con un filtrado y además, sustituye reactivos químicos y es un producto natural que no produce compuestos nocivos para las salud. Con el filtrado se recupera un sólido formado por la cáscara de huevo enriquecida con fosfato cálcico y una solución de carbohidratos, esencialmente una mezcla de lactosa y lactulosa. Si el producto está destinado para la alimentación animal, el proceso es más sencillo, porque la mezcla resultante es una suspensión con lactulosa y fosfatos, apropiada como complemento del alimento, y ya no se haría necesaria la filtración. El tratamiento es sencillo y no necesita una gran inversión. 1.2.2. Cáscara de huevo para obtener hidrogeno La función de la cáscara de huevo en este proceso es absorber el dióxido carbono para generar hidrógeno puro y convertirse en una fuente de energía, puesto que posee una gran cantidad de carbonato de calcio, un elemento altamente absorbente (captura el 78% del dióxido de carbono); este se calienta a cierta temperatura para obtener oxido de calcio que tiene la propiedad de absorber cualquier gas ácido para separar el dióxido de carbono del hidrógeno.

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Utilizarlas para generar esta fuente de energía es mejor que usarlas como basura orgánica en los vertederos, donde las explotaciones tienen que pagar para poder arrojarlas allí. 1.2.3. Cáscara de huevo para limpiar aguas Este es un método novedoso y eficiente para el tratamiento de aguas residuales. Las cáscaras de huevo se utilizan para separar materia suspendida en líquidos, gases o coloides que son atrapados en los poros. El efecto de esto es la formación de una capa gaseosa o liquida constituida por moléculas de la sustancia que se quiere separar. Las cáscaras se dispersan en el agua contaminada con plomo que es uno de los grandes contaminantes donde es removido, dicha reacción se realiza en condiciones ambiente y se puede ejecutar industrialmente. Esta es una alternativa de bajo costo que contribuye a remover los contaminantes y minimizar los impactos ambientales que se puedan generar. La cascara de huevo están siendo utilizada por científicos de la universidad de Antioquia, Antioquia, (Colombia), (Colombia), para la absorción absorción de metales pesados pesados como el mercurio, cadmio, zinc, plomo, agentes contaminantes de ríos y quebradas. Las cascaras de huevos absorben estos metales en las superficies logrando así remediar

aguas,

asegura

Natalia

Andrea

Mendoza,

miembro

del

grupo

interdisciplinario de estudios moleculares (GIEM), de la universidad de Antioquia e investigadora del proyecto. (Victoria & Alejandro, 2009)

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2. Adsorción La adsorción, es un proceso que ocurre cuando las moléculas de un fluido se adhieren a la superficie de un sólido. La sustancia que se adsorbe, se denomina adsorbato, y el material sobre el cual lo hace es el adsorbente. Los investigadores de GuntHamburg (2010), expresan que si el adsorbente permanece en contacto con el adsorbato un tiempo suficiente, se establece un equilibrio de adsorción. En otras palabras, el adsorbente está totalmente saturado y ya no puede admitir más adsorbato. Dado que los metales pesados son elementos altamente tóxicos, existen métodos para su eliminación que pueden ser: Químicos (precipitación con algún reactivo adecuado), biológicos (biorremediación) y físico-químicos (adsorción). Asimismo, los materiales materiales adsorbentes, adsorbentes, son productos con ciertas características características como: porosidad, alta capacidad de adsorción, propiedades físicas y tamaño de partículas adecuados, bajo costo y fácil regeneración. (Josefina, 2013) 2.1.

Clasificación

Según sus características la adsorción puede clasificarse en dos tipos: a) Adsorción física (fisisorción): fuerzas de van der Waalls, ∆H~ 20 KJ/mol, reversible

desorción

⇒

⇐

si T ↑ y P↓, no es de naturaleza específica (sitios

activos), formación de multicapas, el adsorbato conserva su identidad. b) Adsorción química (quimisorción): fuerzas análogas al enlace químico (atracción entre iones opuestos o coulombicas, coordinadas o covalentes), ∆H~

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200 KJ/mol, irreversible

no hay desorción

⇒

⇐

si T ↑ y P↓ P↓ a menos que sean

cambios muy drásticos, es de naturaleza específica (sitios activos), formación de monocapas, el adsorbato puede perder su identidad Bioadsorción La Bioadsorción es un proceso que permite la captación activa o pasiva de iones metálicos, debido a la propiedad que diversas biomasas vivas o muertas poseen para enlazar y acumular este tipo de contaminantes por diferentes mecanismos. La aplicación de materiales de bajo costo obtenidos a partir de diferentes biomasas provenientes de la flora microbiana, algas y residuos agroindustriales ha sido investigada para reemplazar el uso de métodos convencionales en la remoción de contaminantes, tales como los metales pesados. Entre los metales de mayor impacto al ambiente por su alta toxicidad y difícil eliminación se encuentran el cromo, níquel, cadmio, plomo y mercurio. En el presente trabajo se estudian las generalidades de la adsorción como proceso alternativo para la remoción de contaminantes en solución y las biomasas comúnmente usadas en estos procesos, además de algunas de las modificaciones realizadas para la mejora de la eficiencia de adsorción de las mismas. El uso de la adsorción en la remoción de contaminantes en solución acuosa mediante el uso de biomasa residual es aplicable a estos procesos de descontaminación evitando problemas subsecuentes como la generación de lodos químicos, y generando un uso alternativo a materiales considerados como desechos. Se identifica además que factores como el pH de la solución, tamaño


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de partícula, temperatura y la concentración del metal influyen en el proceso. (C. Tejada Tovar, 2015) 2.2. 

Principales adsorbentes de uso general.

Tierras de Fuller.

Son arcillas naturales; las variedades norteamericanas proceden generalmente de Florida y Georgia. Principalmente son silicatos de aluminio y magnesio, bajo la forma de atapulguita y montmorillonita. La arcilla se calienta y se seca, y durante esta operación desarrolla una estructura porosa, es molida y cernida. Los tamaños que se consiguen comercialmente van desde grandes gránulos hasta polvos finos. Las arcillas son particularmente titiles para decolorar, neutralizar y secar productos del petróleo como aceites lubricantes, aceites de transformador, querosenos y gasolinas, lo mismo que aceites vegetales y animales. Lavando y quemando la materia orgánica adsorbida sobre la arcilla durante su utilización, el adsorbente puede utilice muchas veces. 

Arcillas activadas

Son bentonita u otras arcillas que no muestran ningún poder de adsorción hasta que se activan mediante el tratamiento con ácido sulfúrico o clorhídrico. Después de este tratamiento, la arcilla se lava, se seca y se reduce a un polvo fino. Es particularmente útil para decolorar productos del petróleo; generalmente se descarta después de una sola aplicación. 

Bauxita.


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Es cierta forma de la alúmina hidratada natural que debe activarse mediante calentamiento a temperaturas que varían entre 450 a 1 500 “F , con el fin de activar su poder de adsorción. Se utiliza para decolorar productos del petróleo y para sacar gases; se puede reactivar mediante calentamiento. 

Alúmina

Es un óxido de aluminio hidratado, duro, que se activa por calentamiento para eliminar la humedad. El producto poroso se puede conseguir como gránulos o polvos; se utiliza principalmente como desecante de gases y líquidos. Puede reactivarse para volverse a utilizar. 

Carbón de hueso.

Se obtiene mediante la destilación destructiva de huesos pulverizados y secos a temperaturas de 600 a 900 OC. Se utiliza principalmente en la refinación del azar; puede volverse a utilizar después de lavado y quemado. 

Carbones decolorantes

Se preparan de modos distintos. a)

Se mezcla materia vegetal con sustancias inorgánicas como cloruro de

calcio; se carboniza y elimina por lixiviación la materia inorgánica. b)

Mezclando materia orgánica como aserrín, con sustancias porosas como

piedra pómez; luego se emplea calentamiento y carbonización para depositar la materia carbónica en todas las partículas porosas.


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Se carboniza madera, aserrín y similares: luego se emplea activación con aire o vapor caliente. La lignita y el carbón bituminoso también son materias primas. Se utilizan para gran cantidad de fines, incluso para la decoloración de soluciones de azúcar, sustancias químicas industriales, drogas y líquidos de limpieza en seco, purificación de agua, refinamiento de aceites vegetales y animales y para la recuperación de oro y plata a partir de sus soluciones de cianuro. 

Carbón adsorbente de gases

Se prepara por carbonización de cáscaras de coco, semillas de fruta, carbón, lignita y madera. Debe ser activado, lo cual equivale esencialmente a un proceso parcial de oxidación mediante tratamiento con aire o vapor caliente. Se puede conseguir en forma granular o de lentejas; se utiliza para la recuperación de vapores de disolventes en mezclas gaseosas, en máscaras de gas, recuperación de hidrocarburos de la gasolina a partir de gas natural y para el fraccionamiento de gases de hidrocarburos. Para volverlo a utilizar, se puede revivir, por evaporación del gas adsorbido. 

Carbón activado de malla molecular

Es una forma preparada especialmente con aberturas de poro controladas, que van desde 5 hasta 5.5 Angstroms (la mayoría de los carbones activados van desde 14 hasta 60 Angstroms) t. Los poros pueden admitir, por ejemplo, hidrocarburos. parafínicos, pero rechazan isoparafinas de diámetros moleculares grandes. El producto es útil para fraccionar


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compuestos acetilénicos, alcoholes, ácidos orgánicos, cetonas. aldehídos y muchos otros.



Adsorbentes polinhicos sintéticos

Son perlas esféricas porosas, 0.5 mm de diámetro; cada perla es un conjunto de microesferas, 10T4 mm de diámetro. El material es sintético, fabricado de monómeros polimerizables de dos tipos principales. Los fabricados a partir de aromáticos insaturados como estireno y divinilbenceno, son útiles para la adsorci6n de orgánicos no polares a partir de soluciones acuosas. Los fabricados a partir de esteres acrílicos son adecuados para solutos más polares. Se utilizan principalmente en el tratamiento de soluciones acuosas; se regeneran por lixiviación con alcoholes o cetonas de bajo peso molecular. 

Silica gel.

Es un producto muy duro, granular, muy poroso; se prepara a partir del gel precipitado por tratamiento de una solución de silicato de sodio. Su contenido en humedad antes de utilizarse varía del 4 al 7% más o menos; se utiliza principalmente para la deshidrataci6n del aire y otros gases, en mascaras de gases y para el fraccionamiento de hidrocarburos. Para volverse a utilizar, se puede revivir por evaporación de la materia adsorbida. 

Mallas moleculares


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Son cristales de zeolitas sintéticos, porosos, aluminosilicatos sintéticos. Las “jaulas” de las celdas cristal inas pueden atrapar materia adsorbida; el diámetro de los pasadizos, controlado por la composición del cristal, regula el tamaño de las moléculas que pueden entrar o ser excluidas. Por lo tanto, las mallas pueden separar de acuerdo con el tamaño molecular, y también por adsorción de acuerdo con la polaridad molecular y el grado de instauración. Se pueden conseguir industrialmente unos nueve tipos, cuyos diámetros nominales de poro van de 3 a 10 A; estos tipos tienen forma de lentejas, perlas y polvos. Se utilizan para la deshidratación de gases y líquidos, la separaci6n de mezclas de hidrocarburos gaseosos y líquidos y para una gran variedad de procesos. Se regeneran por calentamiento o elución.

3. Contaminación de las aguas La calidad de las aguas puede ser alterada como consecuencia de las actividades antropogénicas o naturales que producen efectos adversos que cambian su valor para el hombre y la biota. En forma general, puede definirse la contaminación del agua como la alteración desfavorable que sufre, al incorporársele una serie de substancias que cambian sus condiciones naturales de calidad, ocasionando grandes riesgos para la salud y el bienestar de la población (Branco-Murgel, 1984). Particularmente peligroso es la contaminación provocada por las altas concentraciones de algunos metales pesados y su incremento en los efectos adversos causados por la persistencia y el fenómeno de biomagnificación (Topalian et al., 1999). De forma natural, los metales son introducidos a los sistemas acuáticos como resultado de la lixiviación de suelos

y rocas, y

22


erupciones volcánicas (Laws, 1993). También pueden provenir de las actividades antropogénicas

como

son,

agrícolas,

domésticas,

industriales

y

mineras

(Mountouris et al., 2002). La actividad minera-metalúrgica a través del procesamiento de minerales y fundición, podría causar la dispersión y depósito de grandes cantidades de metales hacia el medio ambiente, si existe alguna operación inadecuada. Al contrario de muchos contaminantes contaminantes

orgánicos orgánicos

los metales pesados, pesados,

generalmente, no se eliminan de los ecosistemas acuáticos por procesos naturales debido a que no son biodegradables (Förstner et al.,1979, Murray, 1996). Por el contrario son muy contaminantes y sufren un ciclo global ecobiológico, donde las aguas naturales son el principal camino. Hoy en día los metales pesados tienen un gran significado como indicadores de la calidad ecológica de todo flujo de agua debido a su toxicidad y muy especialmente al comportamiento bioacumulativo (Purves, 1985).


vi)

23

HIPÓTESIS.

La cascara de huevo tiene un alto nivel de adsorción, eliminando los contaminantes metales presentes en el agua, proporcionando agua potabilizada.


vii)

24

MATERIAL Y MÉTODO

Universo y muestra: Población La población de este estudio estuvo constituida por 10 Kg de cáscaras de huevo de gallinas, recolectadas por los investigadores en distintos puntos de la ciudad de Barquisimeto, conformada por residuos de expendios de comida y uso doméstico.

Muestra Para el desarrollo de este estudio, la muestra estuvo constituida por una cantidad equivalente al 30% de la cantidad de cáscaras recolectadas (10 Kg), tomando en consideración lo expuesto por Ramírez (2001), quien señala que si bien se admite que mientras más grande sea la muestra, más cerca de la representatividad se estaría; afirma que: “La mayoría de los autores han coincidido en señalar que para los estudios basta con tomar un aproximado 30% de la población para que la muestra posea un nivel elevado de representatividad”. De esta forma la muestra quedó constituida por 3 Kg de cáscara de huevo de gallina, cuyo manejo además es asequible a los investigadores.

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Variables: Sistema de variables A efectos

de

esta

investigación, investigación, se estableció estableció como sistema de variables variables

aquellas que permiten evidenciar la relación causa-efecto, es decir, las variables independientes: cantidad de sustrato y tiempo de contacto sustrato-solución y la variable dependiente: nivel de remoción de metales en solución acuosa. acuosa. Por otra otra parte,

es

necesario

mencionar

las

variables

intervinientes:

temperatura,

concentración inicial de metales en solución acuosa, tamaño de partícula y velocidad de agitación, que se mantienen constantes a efectos de obtener validez interna. Cantidad de sustrato, definida operacionalmente como la masa en gramos de cáscara de huevo utilizada como agente adsorbente en el proceso de remoción de metales. Tiempo de Contacto sustrato-solución, sustrato-s olución, definida

como la cantidad de horas

durante las cuales la cáscara de huevo se expone a la solución acuosa de metales. Nivel de remoción de metales

en solución acuosa, definida operacionalmente

como el porcentaje de remoción de metales obtenido de las muestras de soluciones acuosas, después de la utilización de la cáscara de huevo como agente adsorbente de dicho metal pesado.


viii)

26

DISEÑO EXPERIMENTAL

Naturaleza de la investigación La presente investigación está ubicada en un enfoque cuantitativo, tal como lo afirman Hernández y otros (2010), puesto que parte de una idea que se delimita y de la cual se derivan los objetivos e interrogantes de investigación; se construye un marco o una perspectiva teórica y se usa la recolección de datos para probar hipótesis establecidas con anterioridad, con base en la medición numérica y el análisis estadístico, para establecer patrones de comportamiento y probar teorías. Asimismo, el tipo de investigación investigación a realizar realizar se enmarca en la clasificación clasificación de: experimental “puro”, entendiéndose esta como el tipo de estudio donde se somete una serie de estímulos a una muestra, para observar y medir con precisión las consecuencias que estos generan, según lo afirmado por Arias (2006). Esta investigación está enmarcada en el diseño antes definido, dado que se evaluará el efecto que tienen las variables independientes cantidad de sustrato y tiempo de contacto sustrato-solución en el nivel de remoción de metales en solución. El diseño estará constituido por las siguientes Fases: Fase I, Recolección y pretratamiento de la muestra; Fase II, Determinación de las condiciones de experimentación; Fase III, Experimentación; Fase IV, Análisis de los resultados.

27


Construcción básica del diseño factorial de la investigación.

m1 m2 m3

t1 m1t1 m2t1 m3t1

t2 m1t2 m2t2 m3t2

t3 m1t3 m2t3 m3t3

t4 m1t4 m2t4 m3t4

t5 m1t5 m2t5 m3t5

t6 m1t6 m2t6 m3t6

t7 m1t7 m2t7 m3t7

Procedimiento Para lograr el cumplimiento cumplimien to de los objetivos propuestos en la investigación, se llevarán a cabo las siguientes actividades: ac tividades: Fase I: Pretratamiento de la muestra Las cáscaras serán lavadas y secadas, posteriormente trituradas y calcinadas a 650 ºC en la mufla. Por último, se triturarán nuevamente y se tamizaran con la serie de Taylor. Fase II: Determinación de las condiciones de experimentación Se determinarán las condiciones de experimentación en cuanto a la concentración de metales en solución de 3,00 ppm, volumen de esta solución (500 ml), cantidad de sustrato adsorbente 2,00; 4,00 y 6,00 g, temperatura temperatur a ambiente (25,5°C), tamaño de partícula (125-150 µm) y agitación constante. Fase III: Experimentación 1.

Se agregarán a las fiolas las cantidades pesadas de cáscara de huevo.

2.

Se añadirán a cada fiola 500 ml de agua contaminada con metales.

3.

Se colocarán las fiolas en un recipiente, sumergidas en agua para mantener

constante la temperatura.


4.

28

Se someterán a agitación constante por 7 horas, tomando cada hora una

alícuota de 10 ml. 5.

Luego se filtrarán las alícuotas tomadas.

6.

Y se medirá la absorbancia (espectrofotómetro) y se registraron los datos en

la tabla de registro de datos.

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ix) N 0 1 2

3 4 5 6 7 8

Cronograma de actividades Actividad

Fase explorativa Redacción del protocolo Investigación Bibliográfica (adicional) Pruebas o evaluación de instrumentos Obtención de información Procesamiento y/o Análisis estadístico estadístico Discusión de los resultados Redacción del informe final Presentación del trabajo

1 x

Fecha de cumplimiento ( En semanas o meses) 2 3 4 5 6 7 8 x x

x x x x x x


x)

30

Bibliografía

C. Tejada Tovar, A. V. (2015). Adsorción de metales pesados en aguas residuales usando materiales de origen biológico. Tecno Lógicas, 109-123. Josefina, V. T. (12 de 03 de 2013). Fénomenos de superficie Adsorción. FisicoQuímica de Alimentos , pág. 514. Lisset, G. R. (2011). Cuantificaión de calcio en soluciones caseras que contienen cáscara pulverizada de huevo de gallina (Gallus gallus). Guatemala. Victoria, P. V., & Alejandro, V. C. (2009). Procedimientos para el manejo de residuos orgánicos avícolas. Medellín.

Protocolo Cáscara de Huevo

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