Resumen de Modelado y parametrización de una columna de adsorción para la remoción de níquel utilizando ingeniería de procesos asistida por computador

Ángel Darío González Delgado, Candelaria Tejada Tovar, Ángel Villabona Ortiz, Juan Carlos Vergara, Elkin Enrique Olivella Henao

• español

  Los metales pesados son contaminantes que se generan por diferentes actividades siendo una de estas el vertimiento de aguas residuales por parte de las industrias en cuerpos de agua lo cual representa una gran amenaza para la biota acuática y terrestre, así como la salud. Estos contaminantes son persistentes, bioacumulables y no biodegradables, generando un efecto negativo en la cadena trófica de la zona de influencia. El níquel es un metal pesado que se emplea en diferentes tipos de industrias como las productoras de baterías. Este genera diferentes efectos nocivos en el cuerpo humano, como en el sistema cardiovascular o el digestivo cuando hay exposición en grandes cantidades. El objetivo del presente estudio es emplear la Ingeniería de Procesos Asistida por Computador (CAPE por sus siglas en inglés) para modelar una columna operativa a escala industrial tendiente a la adsorción Níquel (II) en solución acuosa aprovechando la biomasa de Theobroma cacao L. Por consiguiente, se empleó el software Aspen Adsorption para llevar a cabo múltiples simulaciones de una columna de adsorción utilizando diversas configuraciones a nivel industrial, con el objetivo de realizar un análisis de sensibilidad paramétrica. En los resultados obtenidos, se evidencia que el modelo Langmuir- modelo cinético de resistencia lineal global (LDF) utilizado para simular la columna de adsorción en la eliminación de Níquel (II) logra eficiencias de hasta un 95.8%. Las mejores condiciones para la simulación en la columna de adsorción fueron un caudal de entrada de 300 m3/día, una altura del lecho de 5 m y una concentración inicial de 2000 mg/L. Además, se observó que el aumento del caudal de entrada condujo a una disminución en el tiempo de ruptura y saturación del proceso, mientras que, aumentar la altura del lecho presenta un incremento en el tiempo de ruptura y saturación. Por otro lado, la concentración no afecto de manera significativa a la eficiencia del proceso.

• English

  Heavy metals are pollutants that are generated by different activities, one of which is the dumping of wastewater by industries into bodies of water, which represents a great threat to aquatic and terrestrial biota, as well as health. These contaminants are persistent, bioaccumulative and non-biodegradable, generating a negative effect on the food chain in the area of influence. Nickel is a heavy metal that is used in different types of industries such as battery production. This generates different harmful effects on the human body, such as the cardiovascular or digestive system when exposed in large quantities. The objective of the present study is to use Computer Aided Process Engineering (CAPE) to model an operational column on an industrial scale aimed at the adsorption of Nickel (II) in aqueous solution taking advantage of the biomass of Theobroma cacao L. Consequently, Aspen Adsorption software was used to carry out multiple simulations of an adsorption column using various industrial configurations, with the aim of performing a parametric sensitivity analysis. In the results obtained, it is evident that the Langmuir model - global linear resistance kinetic model (LDF) used to simulate the adsorption column in the elimination of Nickel (II) achieves efficiencies of up to 95.8%. The best conditions for the simulation in the adsorption column were an inlet flow rate of 300 m3/day, a bed height of 5 m and an initial concentration of 2000 mg/L. Furthermore, it was observed that increasing the inlet flow led to a decrease in the rupture and saturation time of the process, while increasing the bed height presented an increase in the rupture and saturation time. On the other hand, concentration did not significantly affect the efficiency of the process.