Artículos de Investigación Científica y Tecnológica
Remoción de sulfuros presentes en el agua residual del proceso de curtido mediante cavitación hidrodinámica
Degradation of sulfide from leather tanning wastewater by hydrodynamic cavitation
Remoção de sulfetos presentes nas águas residuárias do processo de curtimento por cavitação hidrodinámica
Rafael Nikolay Agudelo-Valencia 1
Diana Paola Ovalle-González 1, *
Luis Felipe Rodríguez-Rodriguez 1
Gabriel de Jesús Camargo-Vargas 1
Leidy Yaneth Almonacid-Jimenez 1
1 Universidad Libre, Calle 8 No. 5-80 Bogotá, Colombia.
* dianap-ovalleg@unilibre.edu.co
Cita: Agudelo Valencia RN, Ovalle González DP, Rodríguez Rodriguez LF, Camargo Vargas GJ, Almonacid Jimenez LY. Remoción de sulfuros presentes en el agua residual del proceso de curtido mediante cavitación hidrodinámica. rev.ion. 2019;32(1):21-33.
Creative Commons: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
https://doi.org/10.18273/revion.v32n1-2019002
Fecha recepción: 13 de diciembre de 2018
Fecha aceptación: 3 de abril de 2019
Resumen
El sulfuro presente en el agua residual de la industria del curtido de cueros proviene de la operación de pelambre (depilado de la piel) en concentraciones que afectan significativamente la calidad del agua del cuerpo receptor debido a la toxicidad del vertimiento produciendo la mortandad de flora y fauna, responsable de la presencia de olores desagradables en el cauce y la notable disminución del oxígeno disuelto en el agua del afluente. En la presente investigación, la remoción de sulfuro es evaluada empleando la técnica cavitación hidrodinámica (CH), un proceso de oxidación avanzada analizado desde diferentes parámetros de operación como pH inicial del agua residual y presión de entrada para un tiempo de reacción fijo de 90 minutos; parámetros de diseño fueron establecidos mediante el uso de dos prototipos, variando el número y diámetro de orificios en el punto de estrangulamiento con el objetivo de determinar las condiciones óptimas del reactor para el tratamiento de este tipo de contaminante en las aguas residuales. Se obtuvo una remoción máxima del 32,6 % de la concentración inicial de sulfuro sin aplicar algún tipo de catalizador o reactivo químico; de igual modo se realizó un análisis costobeneficio debido a la eficiencia de la tecnología aplicada en comparación con la energía requerida por el reactor empleado, donde se observa una disminución del 198 % del costo total del tratamiento actual. Finalmente, la cavitación hidrodinámica es una tecnología sustentable para la industria del curtido de cueros.
Palabras clave: Aguas Residuales de Pelambre; Cavitación Hidrodinámica; Curtiembre; Oxidación Avanzada; Sulfuro.
Abstract
Sulfide present in the wastewater from industrial tanneries is resulting from unhairing (depilated of the skin) in concentrations that affects significantly the water system due to its toxicity, producing the mortality of flora and fauna, responsible for the presence of unpleasant odors in the riverbed and decreasing the dissolve oxygen in the water of the receiver stream. In the present research, removal of sulfide is evaluated using hydrodynamic cavitation (HC). An advanced technology is analyzed by different parameters as initial pH solution and inlet pressure, set in two prototypes established for a reaction time of 90 minutes. Design parameters as number and diameter of holes in the constriction are estimated according on the degradation extent with the objective of knowing best reactor characteristics for wastewater treatment applying this technique. A maximum extent of sulfide oxidation of 32.6% was reached without using any further reagents; cost - benefit analysis had been discussed in the present investigation due to the enhance of cavitation hydrodynamic reached compared with the energy required by the reactor observing a shortfall of 198% related with the conventional treatment, HC was found as a sustainable technology for tannery industries.
Keywords: Advanced Oxidation; Hydrodynamic Cavitation; Liming Wastewater; Sulfur; Tannery.
Resumo
Na presente investigação, a remoção de enxofre é avaliada usando a técnica de cavitação hidrodinâmica (HC), um processo de oxidação avançada, analisado a partir de diferentes parâmetros de funcionamento como o pH inicial da pressão de águas residuais e da entrada para um tempo de resposta fixo de 90 minutos; parâmetros de projeto foram estabelecidos através da utilização de dois protótipos, variando o número e o diâmetro dos furos no ponto de estrangulamento com o objetivo de determinar as condições ideais para o tratamento deste tipo de contaminante do reator a águas residuais. Obteve um máximo de afastamento de 32,6% da concentração inicial de enxofre sem aplicar qualquer catalisador ou reagente químico; da mesma forma um análise custo-benefício devido a eficiência da tecnologia aplicada em comparação com a energia necessária pelo reator utilizado, mostrando uma diminuição de 198% do custo total do tratamento atual. Finalmente, cavitação hidrodinâmica é uma tecnologia sustentável para o indústria de curtimento de couro.
Palavras-chave: Águas Residuais de Calagem; Hidrodinâmica da Cavitação; Curtume; Avançado de Oxidação; Sulfídrico.
Introducción
En la actualidad, el sector dedicado a la producción de cuero, es decir, al procesamiento de piel de animal (normalmente bovino) en un material perenne que ha sido criticado debido a la magnitud del impacto ambiental que genera en el ecosistema (1),(2),(3). El recurso hídrico es el principal afectado por este tipo de industria, puesto que es utilizado en cada una de las etapas del proceso productivo y alterado con sustancias agresivas entre las cuales se puede mencionar ácido fórmico, cloruro de sodio, sulfuro de sodio, cloruro de amonio, sulfato de amonio, sulfato de cromo entre otros (4),(5) compuestos que posteriormente son liberados en las aguas residuales de los distintos procesos, causando afectaciones en la flora, fauna y en la salud del ser humano como irritación cutánea y ocular (6) en caso de no recibir un tratamiento previo efectivo que garantice la calidad del vertimiento. En Colombia, la actividad industrial de curtido de pieles llegó a los municipios de Villapinzón y Chocontá a mediados de los años 50 (7) ubicándose en la sabana norte de la capital del país con 110 curtiembres que ocupan el primer lugar en producción mensual de cuero en Colombia (8),(9). Las curtiembres asentadas en el corredor vial que une a los municipios de Chocontá y Villapinzón se encuentran sobre la cuenca del río Bogotá, catalogado como uno de los más contaminados a nivel mundial (10), y para el caso de las aguas residuales del sector curtidor, es preciso señalar que le aportan un alto potencial contaminante, caracterizado por altas concentraciones de sólidos, materia orgánica carbonácea y nitrogenada, sulfuros y compuestos de amonio.
Una de las actividades principales que se debe realizar en el curtido de pieles, es la de remover el pelo de la piel animal para poder continuar el proceso. A esta actividad se le llama pelambre o depilado, y para lograr el decapado de la piel, se utiliza sulfuro de sodio, dando lugar a la presencia de sulfuro en las aguas residuales del proceso. El sulfuro, mejor llamado hidrogeno de sulfuro, es un ácido diprótico y en las aguas residuales del proceso de pelambre se encuentra presente tanto en forma de H2S, S2- y HS- y, aunque el sulfuro o azufre se encuentra presente en la mayoría de los ecosistemas acuáticos, en el caso de las aguas residuales de pelambre o decapado puede ser vertido a concentraciones del orden de 1500 mg L-1 (11),(12). Este contaminante es tóxico y precursor de serios problemas que acarrean mortandad de flora y fauna, así como también da lugar a olores desagradables en el cauce que en casos extremos causan irritación cutánea y ocular por citar algunos (6),(13)social y económico de la industria de curtido y preparado de cueros en Colombia, el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial- MAVDT, en asocio con el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales- IDEAM y con la colaboración de la Mesa Nacional del Sector de Curtido y Preparado de Cueros, elaboraron este documento como instrumento orientador a las pequeñas, medianas y grandes empresas del sector, en el uso de medidas de prevención, mitigación, tratamiento y valoración de sus impactos ambientales y sociales. La guía está compuesta por seis (6). Por otro lado, dependiendo del estado de oxidación del azufre, de la concentración y del tipo de exposición (ingesta, inhalación, contacto con ojos y piel), los compuestos de equilibrio del sulfuro pueden generar irritación en fosas nasales, edema pulmonar, convulsiones, inconsciencia e incluso pueden ocasionar la muerte (14). Además, genera corrosión en las tuberías de desagüe (15) y condiciones anaerobias puesto que disminuye el oxígeno disuelto en el cauce, generando a su vez, que este pierda la calidad del servicio ambiental para lo cual está destinado.
Parámetros como la demanda química de oxígeno (mg L-1), cloruros (mg L-1 de Cl), pH, oxígeno disuelto (mg L-1) y sulfuros (mg L-1) son relacionados directamente con la actividad del procesamiento de cuero (16). La normatividad colombiana ha establecido altos estándares para los parámetros de control del vertimiento de aguas residuales provenientes de curtiembres sobre la cuenca del río Bogotá debido a la gran población de industrias presentes a lo largo del cauce, fijando para sulfuros verter máximo 1 mg por cada litro de agua residual (17), reto bastante ambicioso, tanto para la autoridad ambiental como para la comunidad científica.
El tratamiento convencional de las aguas residuales en una curtiembre para el agua procedente de la etapa de pelambre, consiste en airear el agua alrededor de 14 horas para lo cual se hace uso de un soplador o blower, que generalmente cuenta 5,220 W de potencia, forjando un ambiente oxidante en el agua residual; sin embargo, no es suficiente para remover la considerable cantidad de sulfuro presente, por lo cual a esta operación es necesario agregarle manganeso en forma de sulfato de manganeso, catalizador que acelera el proceso, dejando una concentración final de sulfuros alrededor de los 150 mg/L en 10 horas de oxidación. Por otro lado, es preciso mencionar que los costos del tratamiento de solamente este tipo de agua son bastante elevados, según los datos recolectados en las empresas que permitieron el desarrollo del presente trabajo, el valor del tratamiento alcanza los $2,32 USD por cada m3 de agua residual tratada, sin contar las aguas residuales procedentes de las otras actividades del proceso productivo. Para concluir, el tratamiento actual que se realiza en las curtiembres para el agua de pelambre deja varias desventajas para el gremio, puesto que, si bien no logra el objetivo de remover lo requerido por la normativa, genera sulfatos no solo por la reacción de oxidación sino por la adición del catalizador, el costo del tratamiento es alto, lo que da lugar a la búsqueda de nuevas alternativas que satisfagan tanto la normatividad vigente, la protección del ecosistema y represente una alternativa de tratamiento amigable para la economía del sector industrial.
El propósito de la presente investigación es evaluar la cavitación hidrodinámica (CH) como alternativa de tratamiento para el agua residual de pelambre, con el fin de determinar la disminución de la concentración de sulfuro en un tiempo determinado de experimentación, identificando si dicho proceso es sostenible para el sector curtidor. La CH es una de las técnicas de oxidación avanzada, AOP por sus siglas en inglés (Advanced Oxidation Process), que consisten en la producción de radicales hidroxilos para la oxidación de los contaminantes y opera bajo condiciones (temperatura, presión, pH) específicas según la sustancia a tratar (18),(19),( 20). Este tipo de tecnología se ha desarrollado a partir de la década de los 70 y ha alcanzado una amplia aceptación a nivel mundial por su eficiencia (21). La CH es una tecnología verde relativamente nueva que promueve, a través de una caída súbita de presión y asimismo, el aumento de la temperatura, la degradación, remoción y/o mineralización de sustancias presentes en el agua (22) y consiste en una oxidación acompañada por la producción de radicales OH*, ocasionados por la variación de la velocidad y presión del fluido, lo cual favorece la formación, crecimiento e implosión de microburbujas en el seno del líquido (21),(23) de manera que se presenta una mezcla gas-líquido, de modo que dentro de las burbujas se presentan puntos críticos de temperaturas muy altas, dependiendo de la naturaleza de los gases contenidos en el líquido, dando lugar a gradientes de temperatura de hasta 10,000 K (23),(24),(25). En la aplicación de la cavitación hidrodinámica en un reactor experimental, se debe tener en cuenta que la generación de microburbujas o cavidades, precursoras del efecto y el cambio súbito de presión, son generadas por una reducción de área en la geometría de la tubería. En algunos casos, como Padoley et al. (24), Bagal y Gogate (18) y Saharan et al. (26), se ha empleado un sistema venturi para generar la caída de presión, mientras que en la mayoría de casos (27),(28),(29),(30), se emplea una placa perforada con cierto número de orificios, tal y como se realizó en la presente investigación, debido a que el dispositivo utilizado simplemente requiere el cambio de las placas perforadas para modificar el área libre permitido para el flujo del líquido, puesto que a menor área la intensidad de la cavitación incrementa y asimismo aumentan sus beneficios (31),(32). De igual manera, es importante mencionar que la geometría del orificio en la placa perforada ha sido estudiada por varios autores como Balasundaram y Harrison (33), entre otros (34),(35), y han concluido que el orificio debe ser circular puesto que dan lugar a condiciones más favorables de degradación de los contaminantes estudiados. El presente trabajo busca aplicar la cavitación hidrodinámica como técnica de oxidación avanzada al sulfuro, contaminante altamente perjudicial como se ha descrito previamente y establecer parámetros óptimos para su degradación.
Materiales y métodos
Materiales
El agua residual del proceso de pelambre o depilado de pieles fue recolectada de la Curtiembre Comercializadora Caribú ubicada en el Municipio de Villapinzón, Cundinamarca (Colombia). Una vez el proceso de pelambre o decapado de la piel finalizó en la curtiembre, el agua residual se recolectó y almacenó en un contenedor de polietileno con capacidad de 1000 L, el tiempo máximo de almacenamiento del agua fue de 6 horas. Las muestras de agua residual tomadas a lo largo de los ensayos fueron almacenadas en frascos color ámbar y boca ancha, fabricados en polietileno de alta densidad y con capacidad de 0,09 L, con tapón de rosca para evitar la entrada o salida de aire. Los demás insumos o reactivos químicos empleados fueron soluciones de hidróxido de sodio (NaOH) 6 N y ácido clorhídrico (HCl) 6 N. Estos dos reactivos se emplearon para realizar el ajuste de pH inicial del agua residual según el requerimiento del ensayo a realizar, previo al inicio del ensayo. Todos los reactivos empleados fueron grado analítico Merck Millipore. Para la realización de las diluciones se hizo uso de agua ultra pura obtenida en un purificador de agua ELGA que proporciona agua Tipo II, es decir de conductividad con concentraciones de COT entre 50 y 60 ppb, el cual suministra agua con una conductividad menor a 0,2 µS cm-1.
Diseño experimental
El cavitador hidrodinámico fue diseñado a modo de sistema cerrado con recirculación. La bomba se conecta al fondo del tanque y se hace circular el agua residual a través del sistema de reducción de área para lograr la cavitación y retornar el agua al taque. Se construyeron dos prototipos: el primero se representa Figura 1 (A-1). Este modelo incluye un tanque de almacenamiento de 65 L de capacidad, una bomba regenerativa de 372,85 W de potencia, 343,22 kPa de presión y diámetro de succión y descarga de 2,54 cm. Esta bomba puede suministrar un caudal máximo de 0,5 L s-1. El segundo prototipo fue conformado por un tanque con capacidad de 1000 L llenado al 60%. La bomba para hacer circular el agua residual posee una potencia de 1471 W, con 539,35 kPa de presión que puede suministrar un caudal máximo de 0,37 L s-1. Continuando con el diseño del sistema, la descarga del agua sucede de forma vertical y una vez el fluido es expulsado de la bomba, se encuentra con un manómetro tipo bourdon con margen de error de ±0,5% de la escala, seguido por una placa perforada hecha en bronce, en la cual la reducción de área de las perforaciones ocasionan la cavitación hidrodinámica, como se evidencia en la Figura 1 (B), representando una reducción del área transversal de flujo del 78% (B - 1 utilizada para el primer prototipo) y 90% (B - 2 para el segundo prototipo) con 2 y 3 orificios respectivamente, cada uno de 4 mm de diámetro. El manómetro inicial, la placa y un manómetro que mide la presión después de la contracción están sujetados por una tubería plástica transparente de 0,5 m de longitud y una pulgada de diámetro, como se puede observar en la Figura 1 (A - 2), con el objetivo de visualizar las burbujas formadas a partir del efecto de cavitación hidrodinámico que se forma por la contracción. Finalmente, el ducto transparente es conectado a una manguera espiralada de material PVC que conduce el agua sin generar cambios bruscos de dirección en el recorrido y de ese modo favorecer que la velocidad de flujo en el ducto sea constante.
Figura 1. Esquema del diseño del cavitador hidrodinámico.
Metodología experimental
Cada experimento fue realizado en campo, es decir, en las instalaciones de la curtiembre Comercializadora Caribú. La duración de cada ensayo fue de 90 minutos con el fin de someter al proceso de cavitación hidrodinámica 50 L de agua residual en el primer prototipo y 600 L para el segundo prototipo. El agua utilizada para los ensayos no fue tratada previamente, es decir, el agua no tuvo un proceso de filtración previo para retirar solidos suspendidos. Ademas, se realizó toma de muestras y aforo de caudal cada 15 minutos, para un total de 7 muestras por ensayo. Los tanques no contaban con sistema de ajuste de temperatura y el pH inicial de la muestra de agua residual fue ajustado con (HCl), o (NaOH) según fuera el caso. Para determinar el pH se empleó un multiparámetro microprocesador portátil marca Hatch. Las variables analizadas fueron la potencia de la bomba, teniendo variación de 745,7 W (0,5 hp) y 1471 W (2 hp) y el pH inicial del agua residual, el cual fue variado entre 10,0 y 14,0.
Las muestras fueron conservadas bajo el protocolo establecido, siguiendo las instrucciones que el método empleado sugiere. Cada muestra fue debidamente rotulada y almacenada en un lugar oscuro a 7 °C de temperatura y transportadas al laboratorio. El tiempo máximo de almacenamiento fue de tres días antes de ser analizadas. Cada ensayo tuvo dos réplicas, es decir que se realizaron tres ensayos por cada juego de variables designada.
Métodos analíticos
Las muestras fueron tomadas y almacenadas según lo diseñado, para luego ser analizadas en el laboratorio de química analítica de la Universidad Libre de Colombia. Para iniciar los análisis, las muestras fueron sometidas a centrifugación durante 10 minutos con una velocidad de 60 RPM, a fin de eliminar interferencias en el método seleccionado para el análisis de sulfuros. La concentración de sulfuros fue determinada empleando el método No. 4500-S2- F consignado en el libro Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (36). Las demás variables, fueron analizadas conforme a los protocolos definidos en el libro señalado previamente. El número de muestras a tomar por cada ensayo fue establecido tomando como base la bibliografía consultada, teniendo en cuenta que en la mayoría de ensayos en los cuales se emplea cavitación hidrodinámica se toma un tiempo entre 60 minutos y 120 minutos (26),(37), por lo cual se adoptó un tiempo en el intervalo previamente hallado (90 min) y se decidió tomar muestra cada 15 minutos debido a que facilita la lectura en la gráfica de tendencia.
Resultados y discusión
Efecto del pH inicial
El pH inicial de la solución o fluido es un parámetro de alta relevancia para la degradación de contaminantes químicos en el agua, en especial cuando el contaminante puede existir en el medio acuoso en tres formas solubles, sulfuro de hidrogeno (H2S), ion bisulfuro (HS-) y el ion sulfuro (S2-) (38). El pH de la solución determina el equilibrio de las especies de sulfuro en el agua residual, para pH menor de 7,5 (Ecuación 1). En el fluido predominará la especie H2S, única capaz de pasar de estado acuoso a fase gaseosa quedando libre en la atmosfera (38), siendo causante de olores fuertes y desagradables, además de afectar la salud humana, hecho por el cual se debe evitar el tratamiento de este tipo de agua residual a pH ácido o menor a 7,5. Para pH mayor de 7,5, prevalecen en el equilibrio las especies que tienen iones negativos libres, facilitando la oxidación de estas, de modo que el azufre pueda llegar a un estado oxidativo +6, es decir, prevalece la formación de ion sulfato en el medio (Ecuación 2). La concentración inicial de sulfuros en el agua residual empleada para los ensayos de tratamiento fue de 1650 mg L-1.
Los ensayos fueron llevados a cabo a pH entre 10,0 y 14,0, considerando el ultimo valor como el más próximo al pH característico del agua residual de pelambre/decapado. Como se puede observar en la Figura 2, después de 90 min de cavitación hidrodinámica, se evidencia que a pH 14,0, el porcentaje de remoción de sulfuros es más elevado 29,4 % para el tratamiento en el primer prototipo y 32,6 % para el segundo prototipo, en comparación con los ensayos realizados a pH de 10,0, para el cual los porcentajes de remoción de sulfuro para el primer y segundo prototipo fueron del 10,7 % y 30,1 % respectivamente, de manera que es valido indicar que la remoción de sulfuro presenta una clara dependencia del pH del agua residual y se favorece la oxidación de sulfuro a pH alto, hecho que se aprecia para los dos prototipos empleados en los ensayos.
Por otra parte, es importante resaltar que el efecto observado del pH se ha reportado en otras investigaciones (18),(20),(39) en las cuales se reporta que la eficiencia de remoción de los contaminantes por CH varía en función del pH. Algunas sustancias se degradan mejor en condiciones básicas, mientras que para otras sustancias, como por ejemplo el plaguicida Metil Paratión (20), es preferible realizar el tratamiento en un medio ácido.
Efecto de la presión del sistema
Con relación a la potencia aplicada en cada prototipo, el efecto que esta tiene sobre la concentración de sulfuro en el agua residual se presenta en la Figura 2. Se observa que, a mayor potencia de la bomba, la concentración de sulfuros disminuye en mayor proporción, es decir aumenta la remoción de sulfuros. Sin embargo, no es significativo el cambio en la concentración observado para el ensayo realizado a pH 14,0 en el prototipo 1 (372,85 kW) con respecto a la concentración final para el ensayo a pH 10,0 en el prototipo 2 (1471 kW). La concentración final de sulfuros en estos ensayos fue de 1164,5 mg L-1 y 1154 mg L1, respectivamente, de manera que el aumento de la potencia aplicada compensa el efecto del pH en la oxidación de sulfuros debido a los resultados observados donde el delta de diferencia de remoción es de 10,5 mg de sulfuro, hecho que sustenta lo observador por Thanekar et al. en la degradación de cabamazepina empleando cavitación hidrodinámica (40). De igual manera, se evidencia la relación de la presión de entrada con la remoción del contaminante, de modo que a mayor presión de entrada se favorece la cavitación hidrodinámica en el medio, debido a que las cavidades o microburbujas implotan de forma más violenta generando mayor cantidad de radicales hidroxilos que fortalecen el ambiente oxidante en el medio, llegando a una mínima concentración de sulfuros en el agua de 1112,6 mg L-1 para el ensayo ejecutado en el segundo prototipo (539,35 kPa) y a pH 14,0. Varios autores han reportado el efecto de la presión de entrada sobre la degradación de diferentes contaminantes (20),(24) sin obtener una presión óptima que maximice de forma significativa los beneficios de la técnica. Por lo tanto, el pH del agua residual es el parámetro que predomina la eficiencia de reacción. Los resultados indican que existe una interacción con la presión aplicada al sistema y dicha presión.
Figura. 2. Efecto del pH en relación con la potencia del sistema para la degradación de 1650 mg L-1 de sulfuro
Análisis de las características hidráulicas
En los prototipos empleados, la cavitación hidrodinámica es inducida por medio de una placa perforada que reduce el área transversal, el número de orificios en cada placa brindan la posibilidad de maximizar la cavitación cuando se incrementa el número y se reduce el área de estos (29). Las características hidráulicas del aparato son estudiadas para corroborar la eficiencia de la cavitación hidrodinámica inducida por medio de parámetros de diseño como el caudal, número y área de orificios, presión de entrada y salida, entre otros. El número de cavitación es uno de los parámetros adimensionales de mayor uso puesto que define que tan favorables son las condiciones del sistema para que ocurra la cavitación en condiciones óptimas, y se define en la ecuación 3, para la cual es la presión después del punto de cavitación, es la presión de vapor del líquido y es la velocidad de flujo a través del orificio (23).
El efecto del número de cavitación en la técnica aplicada toma lugar cuando el líquido atraviesa el área del plato o placa perforada, de modo que una fracción del fluido tiende a pasar a fase vapor debido a la súbita caída de presión, dando lugar a la formación e cavidades o burbujas de vapor, de modo que la cavitación resulta proporcional a la velocidad con que el líquido atraviesa el punto de reducción de área de flujo, es decir, el número de orificios y el diámetro de estos son de alta importancia para maximizar el efecto de la cavitación. Por lo tanto, a pesar que el número de cavitación por sí solo no es un parámetro (41), se puede concluir que a menor número de cavitación, es mayor la intensidad de la cavitación en el sistema, generando mejores resultados en la remoción de contaminantes como se aprecia en los reportes realizados por Sivakumar y Pandit (37), y otros investigadores (18),(42), los resultados obtenidos por estos investigadores indican mayor degradación para valores bajos del número de cavitación. En el presente estudio, para el prototipo 2, el número de cavitación alcanza un valor de 0,33, resultado favorable en comparación con el número de cavitación alcanzado en el prototipo 1 (0,76) y puede ser atribuido a la diferencia del área transversal entre uno y otro. Por otro lado, Badve et al. (29) señalan que la cavitación es ideal a números de cavitación igual o menores a 1, y aunque el número de cavitación es un parámetro decisivo para el diseño del sistema de tratamiento, el efecto de cavitación hidrodinámica es la razón por la cual la oxidación del contaminante toma lugar en el medio. Otro parámetro relevante es el número de ciclos que se realizó por cada ensayo, es decir, el número de veces que la totalidad del agua pasó a través de la placa perforada o punto de cavitación, siendo de 6 y 9 veces el número de pasos para el prototipo 1 y el prototipo 2, respectivamente. Debe indicarse que a mayor número de veces que el agua es recirculada a través de la zona de cavitación, el líquido entra en contacto con mayor cantidad de radicales hidroxilos, de modo que se incrementa el efecto de la cavitación sobre la degradación de contaminantes, por lo cual, los resultados obtenidos en la presente investigación pueden ser atribuidos de igual manera al número de ciclos de cavitación, puesto que la remoción es mayor en ambos casos de pH para el prototipo 2, prototipo para el cual el número de ciclos fue mayor.
Tabla 1. Características de flujo y números de cavitación.
* Temperatura de referencia 15 °C.