Modelado y parametrización de una columna de adsorción para la remoción de níquel utilizando ingeniería de procesos asistida por computador
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Modelado y parametrización de una columna de adsorción para la remoción de níquel utilizando ingeniería de procesos asistida por computador
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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 P... Ver más

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Revista EIA

1794-1237

2463-0950

González Delgado, Ángel Darío

Tejada Tovar, Candelaria Nahir

Villabona Ortiz , Ángel

Vergara Villadiego, Juan Carlos

Olivella Henao, Elkin Enrique

UNIVERSIDAD EIA

10.24050/reia.v21i42.1778

21

2024-07-01

4226 pp. 1

18

Colombia

Biomateriales

CAPE

Cinética

Curva de ruptura

Evaluación

Níquel (II)

Isotermas

Parámetros

Simulación

Tratamiento de Aguas

Revista EIA - 2024

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Modeling and parametrization of an adsorption column for nickel removal using computer-aided process engineering
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 tiempode ruptura y saturación del proceso, mientras que, aumentar la altura del lecho presenta unincremento en el tiempo de ruptura y saturación. Por otro lado, la concentración no afecto demanera significativa a la eficiencia del proceso.
Heavy metals are pollutants that are generated by different activities, one of which is thedumping of wastewater by industries into bodies of water, which represents a great threatto 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 thearea of influence. Nickel is a heavy metal that is used in different types of industries suchas battery production. This generates different harmful effects on the human body, such asthe cardiovascular or digestive system when exposed in large quantities. The objective of thepresent study is to use Computer Aided Process Engineering (CAPE) to model an operationalcolumn on an industrial scale aimed at the adsorption of Nickel (II) in aqueous solution takingadvantage of the biomass of Theobroma cacao L. Consequently, Aspen Adsorption softwarewas used to carry out multiple simulations of an adsorption column using various industrialconfigurations, with the aim of performing a parametric sensitivity analysis. In the resultsobtained, 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 efficienciesof up to 95.8%. The best conditions for the simulation in the adsorption column were aninlet 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 ruptureand saturation time of the process, while increasing the bed height presented an increase inthe rupture and saturation time. On the other hand, concentration did not significantly affectthe efficiency of the process.
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21
42
Núm. 42 , Año 2024 : Tabla de contenido Revista EIA No. 42
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4226 pp. 1
18
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Villabona Ortiz , Ángel
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description_eng Heavy metals are pollutants that are generated by different activities, one of which is thedumping of wastewater by industries into bodies of water, which represents a great threatto 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 thearea of influence. Nickel is a heavy metal that is used in different types of industries suchas battery production. This generates different harmful effects on the human body, such asthe cardiovascular or digestive system when exposed in large quantities. The objective of thepresent study is to use Computer Aided Process Engineering (CAPE) to model an operationalcolumn on an industrial scale aimed at the adsorption of Nickel (II) in aqueous solution takingadvantage of the biomass of Theobroma cacao L. Consequently, Aspen Adsorption softwarewas used to carry out multiple simulations of an adsorption column using various industrialconfigurations, with the aim of performing a parametric sensitivity analysis. In the resultsobtained, 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 efficienciesof up to 95.8%. The best conditions for the simulation in the adsorption column were aninlet 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 ruptureand saturation time of the process, while increasing the bed height presented an increase inthe rupture and saturation time. On the other hand, concentration did not significantly affectthe efficiency of the process.
author González Delgado, Ángel Darío
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references Agarwal, A., Upadhyay, U., Sreedhar, I. & Anitha, K. L. (2022) 'Simulation studies of Cu(II) removal from aqueous solution using olive stone', Cleaner Materials, 5, p. 100128. doi: 10.1016/j.clema.2022.100128.
Ahmed, S., Unar, I. N., Khan, H. A., Maitlo, G., Mahar, R. B., Jatoi, A. S., Memon, A. Q. & Shah, A. K. (2020) 'Experimental study and dynamic simulation of melanoidin adsorption from distillery effluent', Environmental Science and Pollution Research, 27(9), pp. 9619–9636. doi: 10.1007/s11356-019-07441-8.
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