Pereskia Aculeata COMO COAGULANTE.pt.Es

"UNIVERSIDAD DE LA TECNOLOGÍA PROGRAMA FEDERAL PARANA Posgrado en Tecnología PROCESO químicas y bioquímicas alexsandro Lucca EXTRACCIÓN, CARACTERIZACIÓN Y APLICACIÓN biopolímero PLANTA Pereskia aculeata MILLER COMO AUXILIAR / FLOCULANTE proceso de tratamiento coagulante DE AGUA disertación PATO BLANCO 2017 " alexsandro Lucca EXTRACCIÓN, CARACTERIZACIÓN Y APLICACIÓN biopolímero PLANTA Pereskia aculeata MILLER COMO AUXILIAR coagulante / FLOCULANTE Proceso de tratamiento DE AGUA Tesis presentada como requisito parcial para el grado de Maestría en Química y Tecnología del proceso bioquímico, el Programa de Posgrado en Tecnología de Procesos Químicos y Bioquímicos, universidad tecnológico Federal de Paraná. Área de Concentración: Biotecnología. Asesor: Dr. Raquel Dalla Costa Co-supervisor de Rocha :. Sirlei Dr. Dias Teixeira. PATO BLANCO 2017 L934e Lucca, Alexandro. Extracción, caracterización y aplicación de biopolímero planta Pereskia aculeata Miller como un coagulante / agua auxiliar en el proceso de tratamiento. / Alexsandro Lucca. - 2017. 71 f. : Ilo. ; 30 cm. Asesor: Prof. .. El Dr. Raquel Dalla Costa da Rocha. Coorientador: Prof. Drª.Sirlei Dias Teixeira. Tesis (MS) - Universidad Tecnológica Federal de Paraná. Programa de Estudios de Posgrado en Química y Tecnología de los procesos bioquímicos. Pato Branco, PR, 2017. Bibliografía: f. 58-71. 1.Ora-pro-Nobis. 2. mucílago. 3. Sulfato de aluminio. 4. La floculación / coagulación. I. Rocha, Rachel Dalla Costa, de, orientar. II. Teixeira, SIRLEI Días, coorient. III. Universidad Tecnológica Federal de Paraná. Programa de Estudios de Posgrado en Química y Tecnología de los procesos bioquímicos. IV. Título. Forma catálogo elaborado por Maria Silveira Juçara CDD 22. ed. 630 CRB-9/1359 Biblioteca Campus UTFPR Pato Branco Ministério de Educación Universidad Tecnológica Federal de Paraná Campus Pato Branco Programa de Posgrado en Tecnología Química y procesos bioquímicos APROBACIÓN DE TÉRMINO # 61 disertación Título EXTRACCIÓN, CARACTERIZACIÓN Y APLICACIÓN DE LA PLANTA biopolímero Pereskia aculeata molinero COMO AUXILIAR coagulante / floculante en tratamiento de agua. Autor Alexsandro Lucca Este documento fue presentado a las 9 am el 25 de abril de 2017, como requisito parcial para obtener el título de Máster en QUÍMICOS los procesos tecnológicos y bioquímicos - línea de investigación en biotecnología - en el Programa de Posgrado en Tecnología Química y de Procesos bioquímicos. El autor ha sido acusado por la encargada del examen que suscribe, que, después de la discusión, considerado el trabajo aprobado. __________________________________ Prof .. Dra. Raquel ______________________________________ Dalla Costa da Rocha - Prof. El Dr. Rodrigo Brackmann - UTFPR / PB UTFPR / examinador Presidente PB _____________________________________ Prof .. El Dr. Leila Cristina Moraes Konradt. - UEMS / oro examinador El formulario de aprobación firmado es en la coordinación de PPGTP Desde la Coordinación Prof. Dra. Cristiane Regina Budziak Parabocz Coordinador del Programa de Postgrado Tecnología de Procesos Químicos y Bioquímicos - PPGTP " GRACIAS Gracias, en primer lugar, a Dios, para iluminar mi camino y por darme fuerza para moverse siempre hacia adelante. Estoy muy agradecido por mis padres para el estímulo, apoyo, afecto y beca concedida durante todo el curso. Para el Prof. Dr. .. Raquel Dalla Costa da Rocha por la orientación de este trabajo, por la paciencia, la comprensión, mediante el conocimiento transmitido, y su apoyo en mis momentos difíciles de mi afecto y admiración eterna. Para el Prof. Dr. .. Sirlei Dias Teixeira por la co-dirección y la estrecha colaboración en la toma de decisiones de este trabajo. A los miembros del soporte defensa. Por Wendell da Silva Santos, por su comprensión y por su contribución en desarrollo de la extracción y análisis. Para mi esposa y amiga Aline Lucca por el apoyo, el apoyo y la comprensión de tiempos difíciles. Por último, agradezco a todos los que de alguna manera contribuyó a la este trabajo. . " "Dios nos, todos los días, una nueva página en el libro de la vida del tiempo da. Lo que ponemos en él, corre por nuestra cuenta ". (Chico Xavier) " RESUMEN Lucca, Alexsandro. Extracción, caracterización y aplicación de biopolímero de la planta ( P. aculeata Miller), como un coagulante / floculante auxiliar en el proceso de tratamiento de agua. 71 2017. f. Disertación (Maestría en Química y Tecnología de los procesos bioquímicos), Universidad Tecnológica Federal de Paraná. Pato Branco, 2017. En medio de la gran biodiversidad de la flora, la ora-pro nobis ( Pereskia aculeata Miller) despierta un interés especial debido a la gran cantidad de mucílago en sus hojas. plantas mucilaginosas se estudian por algún tiempo en el tratamiento / proceso de coagulación floculación en el agua, con la intención de reducir o incluso tener éxito el uso de sulfato de aluminio. El mucílago es un biopolímero con gran capacidad de formar geles, soluciones viscosas y sistemas de estabilización de emulsión. El presente estudio tuvo como objetivo evaluar el rendimiento de los procesos de extracción del mucílago, mucílago caracterizar la no aclarada y aclaró y aclaró aplicar el biopolímero P. aculeata, en el proceso de coagulación / floculación. Para este fin se secaron las láminas en estufa hasta peso constante fue tomada extracción de mucílago en solución acuosa mediante dos metodologías diferentes, evaluando así la caracterización del rendimiento de la morfología por microscopia electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (XRD), composición estructural por transformada de Fourier determinación de infrarrojos (FT-IR) del pH del potencial de carga cero y el comportamiento térmico por análisis termogravimétrico (TG / DSC). Para la evaluación de la coagulación y floculación, el biopolímero se evaluó en agua pato río blanco mediante el ensayo de prueba Jar evaluar la eficacia de eliminación de la turbidez, la eliminación de sustancias húmicas y aromático. La extracción del mucílago se evaluó en los rendimientos de producción, donde la extracción a 95 ° C (30 min) mostró un rendimiento tres veces mayor que la extracción a 60 ° C (6 horas). La caracterización morfológica mostró una estructura amorfa, y la adhesión de la esponja de partículas más pequeñas a la superficie de partículas más grandes, lo que indica un material higroscópico que puede ser utilizado como un coagulante, siendo similar a otros mucílagos de búsqueda, en los aspectos de grupos funcionales y comportamiento térmico. la P. aculeata fue confirmado como una ayuda en el proceso de coagulación / floculación en relación a los parámetros e intervalos estudiados, son más eficaces en combinación con sulfato de aluminio. Como se cultiva fácilmente planta, no tóxico y relativamente de bajo coste para la extracción de su biopolímero es una alternativa prometedora para el tratamiento de aguas residuales y reducir el uso de sulfato de aluminio en el proceso de floculación / coagulación. palabras clave: Pereskia aculeata. Mucílago. sulfato de de aluminio. La floculación / coagulación. " RESUMEN Lucca, Alexsandro. Extracción, caracterización y aplicación del biopolímero de la planta ( Pereskia aculeata Miller) como un coadyuvante de la coagulación / floculación en el proceso de tratamiento de agua. 71 2017. f. Disertación (Maestría en Tecnología de Procesos Químicos y Bioquímicos), Universidad Tecnológica Federal de Paraná. Pato blanco, 2017. En medio de la gran biodiversidad de la flora brasileña, la Pereskia aculeata (Pereskia aculeata Miller) despierta especial interés debido a la gran cantidad de mucílago en sus hojas. plantas de mucílago se han estudiado durante algún tiempo en el proceso de floculación / coagulación en tratamientos de agua, con la intención de reducir o incluso tener éxito el uso de sulfato de aluminio. El mucílago es un biopolímero con gran formadores de geles, soluciones viscosas y sistemas de emulsión de estabilización. El propósito de este estudio fue evaluar el rendimiento de la mucílago en procesos de extracción, y para caracterizar el mucílago aclarado aclarado y aclarado para aplicar el biopolímero de P. aculeata en el proceso de coagulación / floculación. Para esto, las hojas se secan horno hasta peso constante, el mucílago se extrajo en solución acuosa mediante dos metodologías diferentes, Evaluar el rendimiento, la caracterización de la morfología por microscopia electrónica de barrido (SEM) y difractometría de rayos X (XRD) (FTIR) Determinación del potencial de pH carga cero y comportamiento térmico por análisis termogravimétrico (TG / DSC). Para la evaluación de la coagulación y floculación, evaluado fue el biopolímero en agua del pato río blanco en las pruebas por prueba de jarra Evaluación de la eficacia de la eliminación de la turbidez, aromático y eliminación de sustancias húmicas. La extracción del mucílago se evaluó en el rendimiento de la producción, en el que la extracción a 95 ° C (30 min), produjo el rendimiento los tres veces más alta que la extracción a 60 ° C (6 horas). La caracterización morfológica mostró una estructura amorfa, y con la adhesión esponjoso de partículas más pequeñas a la superficie de partículas más grandes, que indican materiales higroscópicos pueden utilizarse Que como coagulante, siendo similar a otros mucílagos estudiadas, en aspectos de grupos funcionales y comportamiento térmico. P. aculeata se confirmó a una ayuda en el proceso / floculación de coagulación en relación con los parámetros e intervalos estudiados, siendo más efectiva en combinación con sulfato de aluminio. Como es un proceso fácil de crecer, planta no tóxico con relativamente bajo coste para la extracción de su biopolímero, es la alternativa prometedora en el tratamiento de agua y mediante la reducción de los efluentes de la utilización de sulfato de aluminio en la floculación / coagulación . ser más eficaces en combinación con sulfato de aluminio. Como es un proceso fácil de crecer, planta no tóxico con relativamente bajo coste para la extracción de su biopolímero, es la alternativa prometedora en el tratamiento de agua y mediante la reducción de los efluentes de la utilización de sulfato de aluminio en la floculación / coagulación . ser más eficaces en combinación con sulfato de aluminio. Como es un proceso fácil de crecer, planta no tóxico con relativamente bajo coste para la extracción de su biopolímero, es la alternativa prometedora en el tratamiento de agua y mediante la reducción de los efluentes de la utilización de sulfato de aluminio en la floculación / coagulación . palabras clave: Pereskia aculeata. El mucílago, sulfato de aluminio. La floculación / coagulación. " LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Esquema de tratamiento de agua para el consumo humano ¡Error! indicador no definido. 0 Figura 2 - agrupamiento de partículas coloidales en la coagulación ¡Error! ningún indicador establecer. 1 Figura 3 - pasos involucrados en la floculación: a) de mezcla, b) adsorción, c) reordenamiento cadenas de adsorbida d) floculación) ....................... .. ¡Error! Marcador no definido. 3 Figura 4 - (a) Láminas y flores (b) P. aculeata Miller l ¡Error! indicador no establecer. 7 Figura 5 - P. aculeata Mill., Cactaceae. la sección transversal de la lámina, que muestra la sistema de recubrimiento. s: estoma, p: epidermis ¡Error! Marcador no definido. 9 Figura 6 - P. aculeata Molino, Cactaceae -. Hoja. Vista frontal de la epidermis de la hoja, la cara adaxial mostrando estomas. ES: estomas. .................................................. ......... 29 Figura 7 - P. aculeata Mill., Cactaceae. Sección transversal de la nervadura central, indicando la presencia de drusas y células oxalato mucilaginosa calcio. dr: El calcio drusas oxalato, p: epidermis, mu: 30 celular mucilaginosa ........................ Figura 8 - diagrama de flujo del proceso de extracción, caracterización y aplicación de mucílago P. aculeata Miller ................................................. ............................... 34 Figura 9 - biopolímero sin clarificación (a) y biopolímero clarificado (b) .............................................. .................................................. ............. 41 Figura 10 - punto de carga cero de muestras de biopolímeros de P. aculeata Miller sin clarificación (SC) y aclarado (BC) ................................... 42 Figura 11 - espectro de FT-IR de las muestras del polímero liofilizado: biopolímero clarificado (BC) y sin aclaración biopolímero (SC) ....................................... ........ 43 Figura 12 - micrografías de biopolímero liofilizada sin clarificación en diferente Las amplificaciones: (a) x50, (b) x120 y (c) x300 .................................. 44 .............................. Figura 13 - las micrografías liofilizado a diferentes biopolímero clarificados Las amplificaciones: (a) x50, (b) x120 y (c) x300 .................................. ........................... 45 Figura 14 - difractograma de rayos X del biopolímero no aclarado ......................... 46 Figura 15 - difractograma de rayos X del biopolímero aclarado ................................ 46 Figura 16 - Análisis termogravimétrico P. aculeata .............................................. 47 " Figura 17 - Gráfico de las curvas de contorno para el R254 variable respuesta debido a las interacciones entre las variables (a) [B] y la CCA, y (b) [B] y en el proceso CTF coagulación / floculación por los biopolímeros superficie del agua P. aculeata molinero ................................................................................................................................. . 53 LISTA DE TABLAS Tabla 1 - Límites de parámetros microbiológicos establecidos por la turbidez y Legislación brasileña ................................................ .................................................. . 17 Tabla 2 - Ejemplos de algunas condiciones de calidad del agua dulce proporcionadas en la Resolución CONAMA n la 357 del 17 de marzo de 2005 ........................................... 19 Tabla 3 - niveles de las variables de acuerdo con el DCCR 39 ........................ Tabla 4 - Promedio de rendimientos de los procesos de extracción mucílagos ...... 40 Tabla 5 - Las especificaciones de calidad de los ríos de agua dulce de clase II, prevista en el Resolución CONAMA n la 357 del 17 de marzo de 2005 ........................................... ...... 49 Tabla 6 - proceso CCRD para la coagulación / floculación de biopolímeros P.aculeata Miller ................................................. .................................................. ..... 50 Tabla 7 - Efectos principales, los efectos de interacción, y de regresión coeficientes interacciones de la SS variables ............................................. ....................................... 51 Tabla 8 - Análisis de varianza para SS .......................................... ........................ 52 " RESUMEN 1. INTRODUCCIÓN ................................................ .................................................. ..... 12 OBJETIVOS 2 ................................................ .................................................. ......... 14 2.1 OBJETIVO GENERAL ............................................... .............................................. 14 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................... ................................ 14 3 TEÓRICO ............................................... ...................................... 15 3.1 AGUA ................................................ .................................................. ................ 15 3.2 procesos utilizados en tratamiento de aguas ............................... 16 3,3 coagulación y floculación .............................................. ........................ 20 3.3.1 reactivos usados ​en el proceso de coagulación / floculación ....................... 24 3.3.2 Pereskia aculeata MILLER ................................................. .............................. 27 MÉTODO 4 ................................................ .................................................. 34 .. 4.1 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Pereskia aculeata ........................................ ..... 35 4,2 mucílago procesos de extracción sequías HOJAS .......... 35 4.2.1 Proceso ............................................. .................................................. ........ 35 4.2.2 Método B ............................................. .................................................. ........ 36 4.3 Caracterización de LIOFILIZADA mucílago SIN y clarificación EXTRAÍDO DE PROCESO aclarado con mayores ingresos ........... 37 4.3.1 Determinación del potencial de pH de carga cero (pH PZC) ....................................... 37 4.3.2 Determinación de grupos funcionales ........................................... .................... 37 de difracción (XRD) ....................................... 4.3.3 de rayos X ................................... 37 4.3.4 Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) ........................................ ............ 38 4.3.5 Análisis Térmico ............................................. .................................................. . 38 4.4 biopolímero PARA TRATAMIENTO DE AGUA EN ...................... 38 5 RESULTADOS Y DISCUSIÓN .............................................. ............................... 40 5.1 mucílago EXTRACCIÓN .............................................. .............................. 40 5.2 Determinación del potencial de PH ZERO LOAD (PH PZC) .................. 41 5.3 Determinación de grupos funcionales ............................................. 42 .. 5.4 CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS ............................................... .............. 44 5,5 difracción de rayos ............................................. ............................... 45 5.6 Análisis térmico ............................................... ............................................. 47 6.0 EVALUACIÓN EN AGUA proceso de tratamiento .......................... 49 7.0 FINAL ............................................... ................................. 55 8.0 PROPUESTAS FUTURAS ............................................... ..................................... 57 " Referencias ................................................. .................................................. ...... 58 12 1. INTRODUCCIÓN El agua es esencial para la vida humana y debería estar disponible en cantidad y calidad para la población mundial. Sin embargo, en los últimos años, tiene vuelto escasos en todo el mundo y, a menudo no apta para el consumo. la aumento de la urbanización, aumento de la carga de productos químicos que son utilizados en la agricultura y contaminación del medio ambiente aumenta considerablemente los recursos hídricos, y cómo es un recurso limitado y sin ayuda, es necesario énfasis en su protección, conservación y gestión sostenible, teniendo en cuenta cualquier acción que se inflige a los cursos de agua, será de una manera u otra afectar a la calidad del agua, lo que requiere un tratamiento eficaz y económicamente viable (RICHTER; Azevedo, 1991;. Braga et al, 2005; VICTORINO, 2007). El tratamiento de agua para el consumo humano es extremadamente necesario, debido a la gran carga de contaminación de los ríos y lagos. En este tratamiento, dos pasos son extremadamente importantes procesos, de coagulación y floculación que consta de partículas pequeñas fisicoquímicas que agregan escamas que forman, que luego se decantado (Gleick et al, 2009 ;. Calijuri; Cunha, 2013). En vista de la necesidad de desarrollar nuevos métodos de tratamiento, o hacerlos más viables, existe como alternativa el uso de coagulación / floculación de agentes coagulantes naturales, tales como los encontrados en plantas de cactus (SANCHEZ-Martin et al, 2010a; Morisada, et al, 2011.). Una amplia biodiversidad de plantas se encuentra en Brasil, que son utilizado sus propiedades y características para diversos fines, a saber, alimentos, medicamentos, medio ambiente, entre otros. La gran extensión de nuestro país termina la participación de diversos tipos de clima, lo que permite el desarrollo de esta multitud de plantas, tanto nativas como crecido. Al ser una de esas plantas, P. aculeata Miller (Pereskia aculeata), planta que pertenece a la familia Cactaceae. Ella es conocida por su uso en la cocina y la ornamentación del jardín. Con el objetivo de explorar otra planta potencial existe hacer una encuesta en cuanto a su composición y caracterización química. Debido a la presencia de altas cantidades de mucílago en Pereskia aculeata, que Tiene una alta capacidad de formar geles, soluciones viscosas o estabilizar 13 sistemas de emulsión, el trabajo tiene como objetivo analizar el potencial de este mucílago como coagulante o floculante para el tratamiento de agua el consumo humano. 14 2 OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GENERAL Extraer mucílago presente y caracterizar las hojas secas de P. aculeata Miller con el fin de estudiar el potencial de este biopolímero en el proceso de coagulación / floculación para tratamiento de agua. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Para evaluar la eficiencia del mucílago proceso de extracción; • Caracterizar el biopolímero no aclarado y aclarado en términos estructurales, comportamiento morfológico y térmica; • Evaluar la eficiencia de los procesos de las plantas mucilaginosas coagulación / floculación para tratamiento de agua por la planificación Experimental. 15 3 TEÓRICO 3.1 AGUA En el informe de la UNESCO, Brasil es una situación cómoda, como la disponibilidad de los recursos hídricos. Pero uno de los recursos esenciales para la supervivencia de los seres humanos sufre una severa crisis de suministro. Se estima que alrededor del 40% de la población mundial sufre con la situación actual estrés hídrico. Se trata de personas que viven en regiones donde el suministro de agua anual está a menos de 1.700 metros cúbicos per cápita umbral consideran seguros por la UNESCO. En este caso, la falta de agua es frecuente y, como un factor agravante, la perspectivas para el futuro es de gran escasez (UNESCO, 2015b). El agua potable es un recurso natural limitado y esencial para la vida humana, animal o vegetal, y un componente importante para asegurar la integridad y la sostenibilidad de los ecosistemas globales. Esta característica respuestas necesidades básicas del hombre, siendo un elemento clave en desarrollo económico, social y cultural (UNESCO, 2015a). La necesidad de utilizar algún tipo de tratamiento para las aguas destinadas al el consumo humano es bastante antiguo. Los egipcios celebraron técnico tratamiento rudimentario de agua para fines potable por decantación cisternas. Con el tiempo, los conceptos de la relación entre el agua y la salud humana se consolidaron junto con avances en el conocimiento en diversas áreas de la ciencia, por lo que la investigación en torno a la Tratamiento de aguas y mantenimiento para el uso de la población se convierten suma importancia (Gleick et al., 2009). La calidad del agua natural se define por un conjunto de características siendo éstos, física, biológica, química y radiológica. Estas características son adquirido durante los ciclos dihidro geológicos y bioquímicos en la naturaleza (Gleick et al., 2009; Calijuri; Cunha, 2013). Garantizar el acceso al agua es sumamente importante, por lo tanto, es esencial para mantener la biodiversidad de los organismos y la supervivencia de la especie humana, con el crecimiento continuo de la expansión de la población creciente humana 16 actividades demográficas y económicas en la industria y la agricultura, o una fuente de agua superficial puede ser considerado seguro para el consumo, independientemente de la fuente de origen siempre se requiere algún tipo de tratamiento antes de la usado (RICHTER; Azevedo, 1991;. REBOUCAS et al, 2002; Tundisi, 2006; LION et al., 2014). 3.2 Los procesos utilizados en tratamiento de aguas En los procesos diarios de las actividades humanas, es esencial, el uso estrategias efectivas para el control de la contaminación del agua. Incluso después de su captura en una fuente que cumpla con los patrones de captación, es necesario utilizar una tratamiento apropiado con el fin de garantizar la salud de los consumidores. Para ello, la calidad de las aguas siempre debe cumplir con los estándares Potabilidad, establecidos por los organismos competentes sobre la base de criterios destinada a garantizar la salud del consumidor. En Brasil tenemos la Ordenanza de 2914 12 de diciembre de 2011 del Ministerio de Salud (BRASIL 2011b; Calijuri; Cunha, 2013) que adopta criterios físicos, químicos, organolépticos, bacteriológicos y radiológica definición de los valores máximos permitidos (PMV) y el establecimiento de frecuencia mínima de muestreo. La Tabla 1 muestra los datos de normas microbiológicas y turbidez mínimo, para el tratamiento de agua para el consumo humano de acuerdo con Ordenanza 2914 del 12 de diciembre de 2011 del Ministerio de Salud de Brasil (Brasil, 2011b). 17 Tabla 1 - Límites de parámetros microbiológicos y turbidez establecidos por la legislación brasileña I - AGUA microbiológicas estándar para el consumo humano Tipo de agua parámetro PMV (1) agua potable Escherichia coli ( 2) Ausencia en 100 ml A la salida del tratamiento Las bacterias coliformes ( 3) Ausencia en 100 ml Escherichia coli Ausencia en 100 ml soluciones de sistemas Sólo una muestra entre las alternativos o colectiva muestras examinadas en el que abastezcan a mes, puede presentar positivo en el Sistema Las bacterias menos de 20.000 coliformes ( 4) distribución (depósitos y de red) habitantes agua tratada Sistemas o soluciones Ausencia en 100 ml de 95% alternativas que se de las muestras examinadas adaptan a partir de 20 en el mes. 000 habitantes II - STANDARD turbidez del agua después de la filtración o pre-Desinfección La desinfección (para las aguas subterráneas) 1,0 uT ( 5) 95% de las muestras rápido (tratamiento completo o filtración directa) Filtración 0,5 uT ( 5) 95% de las muestras ( 6) filtración de arena lenta 1,0 uT ( 5) 95% de las muestras ( 6) Notas: (1) valor máximo permitido, (2) indicador de la contaminación fecal; (3) indicador de la eficiencia del tratamiento; (4) indicador de integridad del sistema de distribución (depósito y de red); (5) Unidad de turbidez; (6) Véase metas progresivas como § 2 párrafo del artículo 30 del Decreto 2914 de la EM. Fuente: Brasil (2011b). Para lograr los parámetros necesarios para el uso del agua para el consumo humano, la misma necesidad de pasar por una secuencia de operaciones Ellos trabajan juntos para mejorar sus características. Para ello, las aguas son dirigida a plantas de tratamiento específicos, plantas de tratamiento de aguas agua (ETAS) (BRASIL, 2011a; EDZWALD; Tobiason, 2010). Un tratamiento de agua (ETA) transforma el agua cruda a través de diversos procesos en el agua potable. Pero el uso de diversos agentes generar subproductos químicos indeseables, tales como lodos (TSUTIYA; Hirat, 2001; EDZWALD; Tobiason, 2010). Para establecer los procedimientos adecuados para el tratamiento de agua es tener en cuenta los parámetros esenciales de calidad de agua cruda, entre ellos, el pH es una variación impactante en los componentes químicos del agua y la eficiencia de procesos de tratamiento, el agua con bajo pH pueden ser corrosivos o agresivo dentro de las tuberías de distribución de agua tratada y agua con pH alto tienden a formar incrustaciones; medidas de alcalinidad de la capacidad 18 neutralizar los ácidos en agua es a partir de su contenido que se establece dosificación productos químicos utilizados, en las condiciones naturales del agua presente alcalinidad suficiente para reaccionar con el sulfato de aluminio, ya que muy es Se crea una baja alcalinidad artificial es la adición de cal hidratada cuando es muy Alta agua acidificada para que llegue suficiente contenido para la reacción con sulfato de aluminio. dureza Se produce debido a la existencia de iones de metal y Bi agua trivalente, especialmente iones de Ca 2+ y Mg 2+ que determina la procesos utilizados en el sistema de procesamiento. De manera similar a la alcalinidad, Afecta a la elección del método de control de la corrosión. El oxígeno disuelto (OD) es gran importancia en la regulación de las condiciones de oxidación-reducción, y especiación química de un gran número de componentes del agua (VON Sperling 1996; Funasa, 2004; EDZWALD; Tobiason, 2010). La turbidez es una medida de la materia en partículas presente en el agua. afecta elección de los métodos de clarificación y puede determinar si existe la necesidad de el tratamiento previo del agua antes de otros procesos. Se corresponde con el grado de intervención del paso de la luz a través del agua por la existencia de sólidos suspensión, tales como arena, limo, arcilla y restos orgánicos tales como algas, bacterias y El plancton (BRASIL, 2004; VON SPERLING; Chernicharo DE LEMOS, 2005; EDZWALD; Tobiason, 2010). Los sólidos disueltos totales (TDS) es una medida del contenido sales y minerales del agua, que puede afectar tanto a las necesidades de tratamiento, en términos de procesos y operaciones, como la aceptabilidad de un resorte como una fuente de suministro. La presencia de materia orgánica natural (NOM) en agua conecta la formación de subproductos de la desinfección, esta característica aumenta la demanda de bienes de oxidantes y coagulantes, siendo capaz de influir procesos de tratamiento múltiples. Una parte significativa e importante de MON es Las sustancias húmicas formados, que también confieren color a las aguas naturales. lata Se caracteriza por varias medidas indirectas tales como el carbono orgánico total (TOC), absorbancia de luz ultravioleta (UV254) y color verdadero. Los altos niveles de MON y su capacidad para formar subproductos (trihalometanos, cloraminas etc.) durante el tratamiento de desinfección, demostraron una desafiar el mundo debido a sus características carcinogénicas y mutagénico (Chow et al, 2005;. ALVAREZ-PUEBLA et al, 2006 ;. Xue et al, 2011 .; QIN et al., 2015). 19 Otro componente importante de (MON) son compuestos aromáticos con ultravioleta absorbancia de luz (UV280), que pueden ser contaminantes productos farmacéuticos, pesticidas, los estrógenos naturales y sintéticos o subproductos Industrial que se encuentra fácilmente en los cuerpos de agua y efluentes, infectar prácticamente todas las fuentes de suministro, por su lipofilicidad o hidrofobicidad, dichos compuestos pueden ser los bioconcentran la cadena alimentaria siendo capaz de provocar altos niveles de toxicidad cuerpo humano cuando se expone durante largos períodos de tiempo (Almeida et al, 2007, Locatelli, 2011;. Montagner, JARDIN, 2011). Tabla 2 guarnecida por los datos de la Resolución CONAMA n la 357 13 Mayo de 2011, muestra algunos ejemplos de patrones de turbidez, color y pH El MH 2914 (Brasil, 2005). Tabla 2 - Ejemplos de algunas condiciones de calidad del agua dulce previstas en la Resolución CONAMA No. la 357 de 17 de marzo de 2005. parámetro unidad clase 1 2 3 4 turbiedad (UT) ** ≤40 ≤75 ≤75 (2) cierto color L mgPt 1 (1) ≥75 ≥75 (2) pH 6a9 Coliformes, toxicidad, aceites y grasas y otros * Ver el texto completo de la Resolución CONAMA 357 (Brasil, parámetros. 2005) Notas: (1) nivel de color natural de la masa de agua en mgPt / L; (2) no hay límites. ** UT - unidad de turbidez Fuente: Brasil (2005). En la figura 1 las capas considerados como convencionales están representados en agua hincapié en las operaciones de tratamiento y los procesos de frecuencia. 20 La adición de Quick Mix coagulación Y la corrección del pH coagulantes floculación decantación pH Corrección / FILTRACIÓN agresividad DESINFECCIÓN Figura 1 - Esquema de tratamiento de agua para el consumo humano (las flechas representan las operaciones unitarias más comunes y procesos). Fuente: Adaptado de Vieira et al, (2007) .. Dentro de los procesos de tratamiento de agua, la coagulación y floculación Son de importancia fundamental, ya que juegan un papel crucial en la cadena de procesos de tratamiento de agua (LETRA; YACOUMI, 2010; EDZWALD; Tobiason, 2010). 3.3 coagulación y floculación La coagulación es el proceso de partículas de desestabilización coloidal y en suspensión, esta reacción se lleva a cabo mediante la adición de acciones físicas y química, donde las partículas más pequeñas en partículas más grandes chocan (LETRA; YACOUMI, 2010; Libanio, 2010). elementos de los coloides son formados por tamaños que van desde 1 nm (10- 7) 0,1 nm (10- 8) y causa color y turbidez (MASLIYAH; Bhattacharjee, 2006; Bache; GREGORY, 2007). Tienen propiedades eléctricas mediante la creación de una fuerza repulsiva que evita que los sistemas de aglomeración y sedimentación 21 Ellos se refieren generalmente con coloidales o hidrófobos suspensoides (DI BERNARDO; Dantas, 2005; EDZWALD; Tobiason, 2010). coagulantes químicos se añaden al agua para estimular la agregación de sólidos en suspensión con la intención de facilitar la formación de partículas de modo que más grande o pellet puede ser eliminado por métodos físicos, La coagulación es el mecanismo que genera el desequilibrio estas partículas colidais haciendo que las partículas aumentan de tamaño debido a la colisión entre estas partículas (Metcalf; Eddy, 2003; BORCHATE et al, 2014 ;. Wilson, 2014). El coagulamente que se utiliza por lo general más a menudo en el tratamiento del agua es sulfato de aluminio Al 2 ( SO 4) 3, cuando se añade agua a los óxidos de formulario de aluminio hidratado, causando la neutralización de cargas ocurrir y formación de escamas (Figura 2) que forman los precipitados, se requiere la alcalinidad para la ocurrencia de la reacción de sulfato de aluminio se añade por esta razón cal hidratado para el control de pH, la reacción de sulfato de aluminio se demuestra a continuación (RAVINA; MORAMARCO, 1993; LETRA; YACOUMI, 2010). Figura 2 - partículas coloidales de agrupación de coagulación Fuente: Adaptado de Sasaki (2015). 22 Es una desestabilización que si la adición de productos químicos para neutralización frente a las fuerzas eléctricas, para invalidar la energía repulsiva (Coagulación) (Metcalf, Eddy, 2003; BORCHATE et al, 2014 ;. Wilson, 2014). Algunos mecanismos principales actúan en el proceso de coagulación, que son: la capa difusa que provoca la compresión de estos partículais desestabilizadores coloide mediante la adición de iones de carga opuesta, esta adición de iones de causas el aumento de densidad de carga en el diámetro capa disminuyendo difusa la generación de rendimiento de las partículas por compresión de la coagulación (DI Bernardo; Dantas, 2005). La desestabilización de la dispersión coloidal se produce en la adsorción y neutralización cargas y consta de las interacciones entre el coagulante y las partículas libres en el humor acuoso, disminuyendo la barrera de energía y la formación de copos estables. en que mecanismo coagulante necesario tener la carga opuesta del coloide que ocurre permitiendo neutralización de carga de aglutinación (RAVINA; MORAMARCO, 1993; DI BERNARDO; Dantas, 2005). Scanning implica la adición de mayores dosis de coagulantes químicos típicamente sales de aluminio o de hierro, con la intención de formar escamas más grandes y los sedimentos con mayor facilidad, esta técnica se ha utilizado en más El tratamiento del agua de plantas del tipo completo, la formación de flóculos de mayor tamaño el aumento de la velocidad de sedimentación (RAVINA; MORAMARCO, 1993; DI BERNARDO; Dantas, 2005). La adsorción y de puente se caracteriza por el uso de polímeros que tienen cadenas moleculares grandes, sirven puentes entre la superficie están unidos y las otras partículas, se utiliza con el mecanismo de adsorción y proporcionar una neutralización de la carga más rápida sedimentación (RAVINA; MORAMARCO, 1993; DI Bernard, 1993). La segunda etapa, la floculación, es un grupo de coloides "Descargada" eléctrico hasta que se produce la formación de flóculos, y que para depositarlos a una velocidad apropiada. La aglomeración se vuelve más sencillo, con agitación suave, facilitando de esta manera el contacto entre las escamas, sin la fragmentación se produce (EDZWALD; Tobiason, 2010; Zemmouri et al, 2012.). la uso de polímeros iónicos como agentes floculantes es evidente a partir de sus funciones características son fáciles de usar, solubilizado inmediatamente sistemas acuosa que no afectan el pH del medio son altamente efectivos en pequeña 23 cantidades, copos formados son fuertes y densa con formas regulares con buenas cualidades de sedimentación (Mahvi; Razavi, 2005; Razali, 2011.). La Figura 3 muestra los pasos que implican la floculación de partículas usando adsorbente polímero. Figura 3 - pasos involucrados en la floculación: a) mezclar, b) adsorción, c) la cadena de reordenación de adsorbida d) floculación). Fuente: BOLTO; GREGORY (2007). La floculación se produce el contacto entre las impurezas que son inestables y metal precipitado para formar aglomerados que luego serán eliminado por sedimentación, flotación o filtración, y no se requiere intensa agitación y la mezcla rápidamente (Letterman 1999). El proceso de coagulación, floculación y sedimentación comienza en la cámara mezcla rápida que crea las condiciones para rápidamente, coagulantes dispersándose por todo el agua de la masa d '. Al salir de la cámara de mezcla, el agua pasa a la cámara de floculación. En esto, los copos (semilla copos generados en la coagulación) se añadirán por partículas de adsorción en forma disuelta o coloidal. Al salir de la cámara de floculación, el agua va para decantadores, donde la velocidad es muy pequeña, por lo que la copos de sedimento. De esta manera ellos están arrastrando (y permite) 24 partículas hasta que se encuentran con el fondo del decantador, para constituir llamado lodo químico (formado por la adición de coagulantes, comúnmente antinatural) (una letra, 1999; Libanio, 2010; Calijuri; Cunha, 2013). Según Dennett et. al, (1996), Edwards y Amirtharajah (1985), el eficiencia en el proceso de coagulación / floculación en la eliminación de la materia orgánica depende de las concentraciones de estas sustancias húmicas en agua, que coagulante se utiliza y la coagulación pH, también indicar que la eliminación más eficaz de de color se produce a intervalos de pH más bajos (de pH 4 a 5,5) que los generalmente utilizado para la eliminación de la turbidez (pH 6 a 8). 3.3.1 reactivos utilizados en el proceso de coagulación / floculación Los reactivos químicos más comúnmente utilizados en el proceso de coagulación son coagulantes generalmente que consiste en sulfato de aluminio o cloruro férrico como producir hidróxidos insolubles y gelatinosos generando una floculación parciales se también se utiliza la coagulación de arcilla de bentonita, silicato de sodio auxiliar o se añade el carbón activado en el agua con la intención de mejorar y acelerar proceso de coagulación, debido a la alta densidad de estos materiales velocidad sedimentación es alta (ABREU-LIMA, 2007; Libanio, 2010; TZOUPANOS; Zouboulis, 2008; Calijuri; Cunha, 2013). El agua reservada para el abastecimiento público de agua es común tener uno aluminio residual no sólo por su frecuencia en la absorción de agua fuente así como por el uso periódico de coagulantes a base de sales de aluminio tratamiento (PORTELLA et al 2003;. DE ALMEIDA Neto et al, 2016.). Sin embargo el uso de estos productos químicos, especialmente de aluminio, puede tener varias consecuencias ambientales, implicaciones para la salud humana como de Alzheimer y otras enfermedades con propiedades cancerígenas (sacerdote et al., 1988; Bondy 2010; Darbre et al., 2013). 25 3.3.1.1 aluminio El aluminio (Al) es el tercer elemento más abundante en la Tierra está presente en todas las aguas superficiales, tales como sulfato de aluminio, o sales de aluminio. La posible contribución al contenido de la adición de Al en el agua tratada y los efectos conocidos o sospechosos en la salud humana han despertado el interés y preocupación dentro de la comunidad científica (Crisponi et al., 2012). La mayoría de las aguas naturales contienen cantidades casi imperceptible de metal; Sin embargo, el uso de aluminio en sistemas de purificación agua conduce a cantidades no tan insignificantes este ion metálico por el sistema de Agua potable y especiación tiene que ser tomada en cuenta (Crisponi et al., 2012). Estudios como Exley (2013), citan las principales vías de absorción aluminio en el cuerpo humano. Cada una de las superficies externas del cuerpo, especialmente la piel, nariz, pulmón y tracto gastrointestinal, es una absorción de aluminio a través del cuerpo y un factor que contribuye directamente a la carga corporal total de aluminio. Históricamente estos cuatro principales vías de impacto no se consideraron las barreras a la absorción y acumulación sistémica posterior de aluminio, mientras que lo que realmente son importantes contribuyentes a la carga corporal total de aluminio y, más importante, que son también los mismos objetivos para las actividades biológicas y, por lo tanto, la toxicidad, de aluminio ( Exley, 2013). Wang et al. (2013) sugiere que la acción de aluminio también se conoce como tener un perfil genotóxico, causando modificaciones de la cromatina y el ADN. Darbre et al. (2013), pone de relieve la evidencia reciente que une la acumulación de aluminio en cuerpo humano con la etiología del cáncer de mama. "La presencia de aluminio en el pecho humano también puede cambiar la ruptura microambiente de mama causando la ruptura con el metabolismo del hierro, el daño oxidativo a los componentes celulares, respuestas inflamatorias y los cambios en la motilidad celular" (Darbre et al., 2013). 26 La exposición humana al aluminio es inevitable, ya que es presente en una amplia gama de productos y se utiliza en varios campos. Sin embargo, Existe una gran preocupación con respecto al aluminio que se tragó tanto en los alimentos y en el agua (Bondy 2010). Debido a diversos problemas relacionados con el consumo excesivo de de aluminio, es esencial para reducir su uso. Varios son los biopolímeros investigado en el tratamiento de agua, con el principal objetivo de la coagulación y floculación, la mejora que se evidencia en la formación de escamas que los hacen más resistente (Abreu-LIMA, 2007; Mangrich et al, 2013 ;. Zhang et al. 2016). Algunos de los biopolímeros más estudiados son de: jarra oleifera ( DA SILVA et al, 2003), el zarzo negro (TANAC, 2008; .. Mangrich et al, 2013), y el quitosano (Konradt-Moraes et al., 2005). estos biopolímeros pueden constituir aliados potenciales al considerar que el exceso El aluminio puede causar problemas para el cuerpo humano, así como contribuir la reducción de los costes de tratamiento del agua. 3.3.1.2 biopolímeros Los biopolímeros son polímeros que se producen a partir de un cuerpo vivo puede ser (proteína, ácido nucleico o polisacárido), biomaterais Se componen de materiales bioactivos, ya que tienen la capacidad de interactuar con tejidos naturales, que pueden ser naturales o sintéticos (Borschiver et al. 2008; RUDIN; Choi, 2012). Varios polímeros se mencionan en la literatura, como la polilactida (PLA), la polihidroxialcanoato (PHA), y goma de xantano, el PLA es un poliéster hecho por síntesis química se basa en el ácido láctico producido por la fermentación bacteriana de glucosa que se toma de la de maíz, el PHA es parte de una amplia gama de poliésteres generados por biosíntesis por bacterias hidratos de carbono de caña de azúcar, maíz o Los aceites vegetales eliminan principalmente de la soja y de palma, PA son polisacáridos alterado químicamente o no, siendo extraída del almidón que se retira de maíz, patata, trigo o yuca, uno que se extrae por exopolisacárido microorganismo basado en hidratos de carbono se elimina de la de maíz o 27 la caña de azúcar es la goma xantana que tiene una amplia aplicación en la industria alimentaria, cosméticos y se estudia en la exploración de petróleo (Pradella, 2006; Borschiver et al., 2008). Se utilizan en la investigación en el tratamiento del agua desde los años 50 en en particular, como la coagulación ayudante y floculación, con la gran ventaja su uso como una ayuda en el desarrollo de copos más grandes y más fuertes ccm mayor capacidad para resistir las fuerzas de cizallamiento (Abreu Lima, 2007). Muchos polímeros naturales son evaluados como auxiliares en los procesos coagulación y floculación, con su uso, además de ofrecer mejoras a calidad del agua tratada, los beneficios para el medio ambiente y para la salud de consumidores, por la reducción del uso de coagulantes de metal que Están presentes en concentraciones más bajas en el agua tratada para ser tragadas y lodos de plantas de tratamiento, probablemente todavía habrá causado una mayor facilidad para la disposición final de los lodos generados. Sin embargo, hay varios lagunas de conocimiento acerca de la aplicación de los biopolímeros, especialmente de origen vegetal, para el tratamiento de efluentes industriales (DA SILVA et al., 2003). 3.3.2 Pereskia aculeata MILLER La Pereskia aculeata (Figura 4), el nombre popular de la especie Pereskia aculeata Miller, perteneciente a la familia Cactaceae y es una planta de flores con Eudicotiledonea hojas, tallos, frutos y semillas morfológicamente bien caracterizados (Garcia et al., 2000; DUARTE; Hayashi, 2005; Lopes et al., 2008; Queiroz, 2012). Es una planta que pertenece al reino Plantae, clase Equisetopsida C. Agardh, subclase Magnoliidae Novákex Tajt superorden Caryophyllanae Tajt. orden Caryophyllales Juss. ex Bercht. Y J. Presl, familia Cactaceae Juss y el género Pereskia Molino (trópicos, 2015). 28 (A) (B) Figura 4 - (a) Láminas y flores (b) P. aculeata Miller Fuente: Archivo personal. estudios morfoanatómicos Duarte y Hayashi (2005) y Squena et al., (2014) se describe la P. aculeata Miller, como una planta que ofrece simple hoja, verde y jugosa. Cada hoja tiene alrededor de 7 cm de largo y 3 cm de ancho, son simétricas con elíptica, ápice agudo-acuminado, solamente la nervadura central es agudo, el peciolo es corto y simétrica, son uniestratificadas, cubierto por una cutícula espesa y suave, Phyllotaxis se alterna, que tienen espinas cerca del peciolo. género Pereskia Se diferencia de otros cactus suculentas por la presencia de hojas normales dificultando así el reconocimiento como un miembro de la familia. Las figuras 5 y 6 muestran secciones de la lámina que muestra el sistema de y el recubrimiento de las epidermis de la hoja. 29 Figura 5 - P. aculeata Mill., Cactaceae. la sección transversal de la lámina, que muestra el sistema de revestimiento. s: estoma, p: epidermis. Fuente: Squena et al. (2014). Figura 6 - P. aculeata Molino, Cactaceae -. Hoja. Vista frontal de la epidermis de la hoja, el lado adaxial, mostrando estomas. ES: estomas. Fuente: Squena et al. (2014). Las hojas tienen un gran número de células que contienen mucílago y cristales de oxalato que son característicos de la familia Cactaceae. Para los cristales de oxalato de diversas funciones se asignan, como defensa contra los ataques de mecánica herbívoros, reservas de calcio y el mantenimiento del equilibrio iónico. (Figura 7) (Garcia et al. 2000; FRANCESCHI; HORNER Jr., 1980). 30 Figura 7 - P. aculeata Mill., Cactaceae. Sección transversal de la nervadura central, que indica la presencia de drusas y células oxalato mucilaginosa calcio. dr: calcio drusas oxalato, p: epidermis, mu: célula mucilaginosa. Fuente: Squena et al. (2014). género Pereskia Se considera un antepasado de cactus, que comprende 17 especies, incluyendo arbustos frondosos y plantas leñosas cuyos tallos no son suculenta (Nobel, 2002; Edwards y Donoghue, 2006). Se clasifican como jugosa, ya que presentan una alta capacidad almacenamiento de agua en uno o más órganos. La mayoría tienen un Cactaceae sistema de enraizamiento ancho y poco profundo que permite una rápida absorción de agua después de la lluvia, la raíz es crucial en el crecimiento (Nobel, 2002; Edwards y Donoghue, 2006; Shishkova et al., 2013). género Pereskia Se considera el menos evolucionado de la familia. en general hay una contracción de las raíces, manteniendo así la planta cerca de la superficie del suelo (Mauseth, 1999; Shishkova et al, 2013.). En algunos países, la especie se considera una mala hierba debido a su alta dispersabilidad y bajo requerimiento de agua, lo que hace que la planta altamente adaptable y fácil de cultivar (Paterson et al., 2009). En Brasil, la tasa de dispersión de la planta es alta, alcanzando casi todos los estados (Tofanelli; Resende, 2011; Zappi et al, 2015) .: 31 Popularmente, uso médico se conoce en algunas partes de Brasil, y la investigación científica ha confirmado el potencial de las hojas como anti- inflamatoria, la curación y anti-tumor (ROYO et al, 2005;. Valente et al., 2007; SARTOR et al., 2010). En la medicina popular, las hojas son ampliamente utilizados en la relajación cambios inflamatorios y la restauración de la piel en casos de la quema de los frutos ya presentes y propiedades expectorantes antissifilíticas (Santos et al., 2011). la P. aculeata Miller. Es una planta tropical que integra la flora nativa (Tofanelli; Resende, 2011) como nativo y no endémica para Zappi et al. (2015). En Brasil se conoce como la mayoría Pereskia aculeata, aunque pueden ser sinónimo de la designaciones lobrobó, vid-santa, viejos bosques, vid-limón, espina-negro, espina-de-santo-Antonio y se levantó de madera. Se utiliza como alimento humano y también como una medicina herbal populares (DUARTE; Hayashi, 2005; SILVA JR et al., 2010). Es rico en biopolímero comestible formado a partir de arabinogalactano, por lo que es una fuente potencial de aditivos para la industria farmacéutica y alimentaria (MISERICORDIA; Landaluze, 2001). la Pereskia aculeata Miller se consume en la cocina regional de Brasil y pone de manifiesto el alto contenido de proteína y mucílago de sus hojas (MISERICORDIA; Landaluze, 2001; DUARTE; Hayashi, 2005). 3.3.2.1 mucílago La literatura encontró varios nombres para el término mucílago como gomas, coloides hidrófilos (o hidrocoloides) o polisacáridos soluble en agua (JAHANBIN et al., 2012) El mucílago se utilizan para diversas aplicaciones debido a su gran capacidad para formar geles, soluciones viscosas o como agentes emulsionantes (Mirhosseini; EN MEDIO, 2012; CEVOLI et al, 2013.). Por lo general, su origen es de origen vegetal, teniendo grande potencial para ser usado en las industrias de cosmética, alimenticios y farmacéuticos con los usos más variados, por ejemplo, agentes espesantes, 32 agentes gelificantes, tales como modificadores de la textura y agentes de unión (DEORE; KHADABADI, 2008; KOOCHEKI et al., 2009; LAI; LIANG, 2012). Su gama es amplia en la naturaleza, microbiano, animal o vegetal. La composición del mucílago depende de su origen y tipos de polisacáridos que lo componen, ya que los polisacáridos pueden tener varios tener características y funciones diferentes (RENARD et al., 2012). De acuerdo con Robert Hine y Elisabeth Martin en el Diccionario de Biología. El mucílago en el sentido botánico es una secreción rica en polisacárido. Retiene el agua creciente en volumen. Es en alta concentración, en las raíces acuáticas para su protección, que implican algunas semillas, etc. En el sentido farmacológico, una sustancia resultante solución viscosa de cierto materiales en agua. gran grupo polisacáridos complejos, frecuentemente presentes en paredes de células de plantas acuáticas y de semillas capas de algún otro especies. El mucílago es rígido cuando se seca y húmeda cuando está mojado. tiene una función de anclaje de protección y, posiblemente, en plantas (HINE; MARTIN, 2005). Prajapati et al. (2013) describen algunos de los atributos y ventajas materiales naturales obtenidos de plantas tales como la biodegradabilidad, baja coste, fácil disponibilidad, entre otros. Varias partes de la planta, tales como frutos, semillas, hojas, raíces y exudados de árboles, tienen células de la superficie que son ricos en mucílago, y fibras de proteína (Rana et al., 2011). A medida que el mucílago se considera una agrupación de hidrocoloides, asociado principalmente con polisacáridos y proteínas que exhiben fuerte interacción con el agua (Malviya et al., 2011). Dentro de estas nuevas posibilidades en productos vegetales, tales como estudios potenciales agentes de tratamiento de agua tienen una larga historia. polímeros verduras son una gran opción sostenible para el uso sistemático de coagulantes químicos, son biodegradables, sin causar daño a la salud y tiene un costo más bajo. Coagulantes y / o la coagulación de origen orgánico que tienen base auxiliar taninos y mucílago, los polisacáridos que consiste de base, proteínas y especialmente los almidones tales como, mandioca, arrurruz, almidón de patata 33 (DI Bernard, 1993); almidón taninos gel modificado (Morisada et al 2011); plantas tales como okra ( Abelmoschus esculentus) la Mutamba ( Guazuma ulmifolia) y cacao ( Theobroma cacao) ( DE ABREU; LIMA, 1998), quebracho ( Schinopsis balansae) y Mimosa ( Acacia mearnsii) ( SENGIL; ÖZACAR, 2008; Yurtsever; SENGIL, 2009; SANCHEZ-Martin et al., 2010b), Moringa ( Moringa oleifera) (SANCHEZ-Martin et al. 2010b) coco ( Cocos nucifera) ( FATOMBI et al., 2013). El uso de coagulantes / floculantes para la eliminación de la turbidez, color y materia orgánica han llevado a cabo con éxito para el tratamiento de agua superficie para producir agua potable (SANCHEZ-Martin et al., 2010a). 34 4 METODOLOGÍA Los pasos para el estudio de las actividades de la capacidad de mucílago P. aculeata Miller describe se muestran en el diagrama de flujo en la Figura 8. • Colección de hojas • desinfección • lavado con agua PREPARACIÓN • secado MUESTRA • molienda • evaluación de desempeño: • proceso • proceso B EXTRACCIÓN • Fisicoquímica • térmica • Los grupos funcionales caracterización • morfológica • diseño factorial completo 2 3 6 incluyendo los puntos axiales y los puntos centrales • Las variables independientes: la concentración de biopolímero, coagulación y floculación tiempo • Variables respuestas de turbidez, compuestos que absorben a 254 nm APLICACIÓN (medición indirecta de sustancias húmicas) y compuestos que EXTRACTO absorben a 280 nm (medida indirecta aromáticos) Figura 8 - diagrama de flujo del proceso de extracción, caracterización y aplicación de mucilaginosa P. aculeata molinero 35 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA 4.1 Pereskia aculeata Las muestras de Pereskia aculeata ( P. aculeata Miller) se recogieron en el verano en la región occidental de Paraná. Un espécimen de cupones de la planta fue depositado en el Herbario Universidad Tecnológica Federal de Paraná, con el número 959 HPB. Las láminas se lavaron con agua corriente, inmerso en solución de hipoclorito de sodio en 200 ul L 1 durante un período de 10 minutos y se lavó con agua destilada. Después de los lavados, se seca en un horno con circulación de aire (Sterilifer- SXCR40) a 40 ° C hasta peso constante. El material seco se molió en molino cuchillos (FT Willye STAR-50) de acuerdo con la metodología propuesta por De Almeida et al. (2014). 4,2 mucílago proceso de extracción de las hojas secas Para la extracción se evaluaron ambos casos, adaptado de dos metodologías con el fin de seleccionar el proceso con mayor rendimiento de mucílago. 4.2.1 Método A El procedimiento (A) se adapta de métodos de Alzueta et al. (2002) y Amin et al. (2007). Cuando se tritura el material seco se añadió agua (MS) destilada en la proporción 2,5: 1 (L agua destilada: kg DM), mantenido a una temperatura de 95 ° C y agitación constante debajo de la placa de calentamiento (Logen) durante 30 minutos, decantación posterior a 50 ° C durante 15 minutos. El sobrenadante se filtró a través de un tamiz 50 de malla (Bertel). La solución de extracción se clarificó a 50 ° C con peróxido de hidrógeno (H 2 la 2) (30%) en una proporción de 5: 1 (M 2 la 2: solución extractiva - v / v), haciendo que el extracto clarificado (DENG et al., 2012). 95% de etanol en la relación de 2,5: 1 (etanol: extracto 36 Clarificado - v / v) se añadió al extracto clarificado para la precipitación de biopolímero. Y con el fin de separar el sobrenadante, la muestra se centrifugó a 4000 rpm (Hermle). 4.2.2 Método B En el procedimiento (B), la hoja de la extracción del mucílago se adaptó a partir de estudios Lima junior et al. (2013): MS se añadió a agua destilada en la proporción 2,5: 1 (L agua destilada: kg DM), mantenido a una temperatura de 60 ° C y la agitación constante durante 6 horas bajo placa de calentamiento (Logen). El sobrenadante se filtró a través de 50 tamiz de malla (Bertel). El sobrenadante también se aclaró como adaptación Deng et al. (2012). Como se ha descrito en el punto 4.2.1. Para ambas extracciones, el rendimiento se calculó por la ecuación (1). Los biopolímeros precipitados se enfriaron a - 4 ° C y se liofilizaron (Liotop- L1019). m m 00 (1) En que, A: rendimiento de la extracción (%) M m: mucílago masa obtenida (mg) P: peso (mg) 37 4.3 Caracterización de LIOFILIZADA mucílago SIN y clarificación EXTRAÍDO DE PROCESO aclarado con mayores ingresos 4.3.1 Determinación del potencial de pH de carga cero (pH PZC) En el punto de carga cero (PZC), el pH se determina que las cargas superficie son nulas. En este trabajo, la PCZ se determinó de acuerdo a los estudios de Regalbuto y Robles (2004) y Da Silva Guilarduci et al. (2006), según la cual el se añadió biopolímero (50 mg) a una solución acuosa (50 ml) bajo diferentes Las condiciones iniciales de pH (1 a 12) durante 24 h. Los ajustes de pH se realizaron por adición de HCl y NaOH. 4.3.2 Determinación de grupos funcionales Se realizó la determinación de los grupos funcionales presentes en el biopolímero espectroscopia de infrarrojo medio de la transformada de Fourier. estos Los análisis se realizaron en un espectrofotómetro (Modelo: Perkin Elmer FT-IR Frontier) en el intervalo de 400-4000 cm- 1 con una resolución de 2 cm- 1 comprimidos usando KBr que contiene biopolímeros en proporciones de 1 mg 99 mg, respectivamente. difracción 4.3.3 de rayos X (XRD) Difracción de rayos X (XRD) (Rigaku Miniflex de) barrido de 5 a 80 y Quinto paso de 2θ y una fuente de cobre Ka 30 kV y 30 mA se utilizó para comprobar el grado de cristalinidad del material. 38 4.3.4 Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) Las características morfológicas de la superficie se obtuvieron biopolímetro por Microscopía Electrónica de Barrido - SEM (Modelo: Hitachi TM3000) las extensiones 50, 120 y 300x con el fin de comprobar la morfología y homogeneidad de las partículas. 4.3.5 Análisis Térmico Para el análisis térmico se realizó usando un equipo Shimadzu Thermo Analizador gravimétrico - Modelo RT-50, en una atmósfera de aire sintético (10 ml min- 1) velocidad de calentamiento: 2 ° C min- 1 hasta 600 la titular de C y de la muestra •• alúmina. 4.4 biopolímero PARA TRATAMIENTO DE AGUA EN muestra de agua superficial se recogió en el río que abastece a la ciudad de Pato Branco - Paraná, Brasil (Rio Branco Pato) en el punto de recogida de la compañía suministro. La muestra se almacenó en botellas de polietileno a 4 la C. Rotacional El diseño compuesto central (CCRD) 2 3 ( Niveles 2, 3 puntos puntos centrales y axiales 6) se utilizó para evaluar el rendimiento del biopolímero (Tabla 3) en el proceso de coagulación / floculación en comparación con los factores (variables independiente) aclaró concentración biopolímeros ([B]), tiempo de contacto en coagulación (TC) y el tiempo de contacto en la floculación (TF) y sobre las variables compuestos dependientes, una reducción de la turbidez (RT) eliminar que absorben en 254 nm, como una medida indirecta de sustancias húmicas (R254) y los compuestos absorber a 280 nm como una medida indirecta de sustancias aromáticas (R280). Ellos se determinaron por turbidímetro (Tecnopon TB-1000) y espectrofotómetro UV-Vis (evolución 60S), respectivamente. 39 Tabla 3 - niveles de las variables de acuerdo con la DCCR. niveles codificados y bienes Las variables independientes símbolo - 1.68 -1 0 1 1.68 La concentración de biopolímero (g L- 1) [B] 0.50 1.40 2.75 4.10 5.00 tiempo de coagulación (seg) TC 20 53 100 147 180 tiempo (s) de floculación TF 600 1207 2100 2993 3600 Las pruebas para la evaluación de biopolímero en el proceso de coagulación / floculación de tratamiento de agua se llevaron a cabo en un aparato de Jar de prueba (JT-203 / M6) en vasos con volumen de agua Béckeres de 250 ml. la velocidad de mezcla rápida (120 rpm), la mezcla de baja velocidad (30 rpm), pH de la muestra de agua (6.7), la concentración y el volumen de sulfato de aluminio (0,5 g L- 1 y 1 ml) y el tiempo de establecimiento (1 h) se mantuvieron constantes. El análisis de varianza (ANOVA) se utilizó para evaluar la calidad y el ajuste de los modelos matemáticos generada. 40 5 RESULTADOS Y DISCUSIÓN mucílago 5.1 EXTRACCIÓN El rendimiento medido de extracción de mucílago Pereskia aculeata ( P. aculeata Miller) se muestran en la Tabla 4 en la que (A) se determina celebrado en el 95 la C y (B) 60 la C. Al final de la extracción de los procesos de mucílago las muestras se compararon para evaluar la mayor eficacia de la extracción. Tabla 4 Los rendimientos promedio de los procesos de extracción mucílagos PARÁMETROS El procedimiento (a) El procedimiento (b) P (g) 10000 10000 mg 0,179 0,050 R (%) 1790 0,500 P - masa; m g - masa mucílago obtenido; R - eficiencia de la extracción. Los rendimientos en la extracción de mucílago para las dos condiciones estudiadas (Tabla 4) mostró valores de 1,79% para el (caso A) y 0,50% para (Proceso B). Lo que se ha observado es 3,6 veces mayor rendimiento cuando el La extracción tiene lugar a temperatura más alta (95 ° C), lo que demuestra una mayor eficacia proceso de extracción (A), posiblemente reduciendo significativamente los costes de operación en comparación con el proceso de extracción (B), en el que la planta permanece en suspensión durante 6 horas bajo temperatura constante (60 ° C). Extracciones sido estudiados para las verduras mucilaginosas, tales como semillas de lino, (LUCYSZYN et al., 2015), cactus Oputia ficus-indica, cochenillifer Nopalea, Opuntia humifusa Raf ( MAGALHÃES 2009 HWAN et al., 2013) Morus alba L ( LIN; Lai, 2009), australasicum Asplenium ( LAI; LIANG, 2012), y también con la ora-pro-nobis (LIMA JUNIOR et al, 2013 ;. Carvalho et al, 2014 ;. Concepción et al, 2014)., 41 temperaturas usadas entre 80 y 100 ° C, concluyendo que los cambios en el tiempo extracción y temperaturas por encima de 100 ° C, no indican ganancias significativas el rendimiento de los extractos. La Figura 9 muestra un biopolímero muestra P. aculeata Miller antes de (a) y luego (b) el uso de H 2 la 2 30% en la clarificación . Figura 9 - biopolímero sin aclarar (a) y aclarado biopolímero (b) Fuente: archivo personal 5.2 Determinación del pH LOAD potencial cero (pH PZC) Los resultados obtenidos para el punto de carga cero de biopolímeros sin aclarar (SC) y aclarado (BC) se muestran en la Figura 10, los resultados mostrar que los valores de pH PZC para obtener UB y CB fueron, respectivamente, 5,50 y 5,80 en el pH final se mantuvo constante independiente del pH inicial. 42 Figura 10 - punto de carga cero de muestras de biopolímeros P. aculeata Miller y sin aclaración (SC) y aclarado (BC). Hubo poca diferencia entre el pH final de biopolímeros sin aclarar (SC) y el biopolímero aclarado (BC), y se aclaró el pH ligeramente superior. El punto de carga cero puede predecir los grupos de ionización superficies funcionales y su interacción electrostática con sustancias en el agua (WAN NAGH et al, 2002;.. Santos et al, 2008). sustancias catiónicas tienden a se aglomera cuando el pH es más alto que el pH neutro de carga, mientras aniónico a esta aglomeración se produce a pH más bajo. El punto de carga cero encontrado (5.80) para el biopolímero clarificado (CB) (Figura 10) está cerca de otro biopolímeros utilizados en el tratamiento de agua y aguas residuales, como por quitosano (5.59), acacia (6,7), y Moringa oleifera ( 6,96) (Singh, Singh 2011; Saini et al., 2016). 5.3 Determinación de grupos funcionales Los principales grupos funcionales de muestras liofilizadas, el biopolímero clarificado y el biopolímero sin aclaración, Ellos fueron identificados usando 43 Espectroscopia en la región de Fourier de infrarrojos medio de transformación (IV- TF), los espectros obtenidos se muestran en la Figura 11. Figura 11 - espectro de muestras de polímero FT-IR: biopolímero aclarado (BC) y sin clarificación biopolímero (SC). Mediante la comparación de los espectrogramas de los biopolímeros IR P. aculeata Miller, con espectrogramas en la literatura, los polímeros mostraron Las características típicas de los polisacáridos en presencia de los componentes proteínico, como la goma árabe (Wang et al., 2014), la goma de acacia (Singh, Singh, 2011), alginato y quitosano (reinas et al, 2014)., oliefera Moringa y goma Pereskia aculeata Miller (Concepción et al., 2014). Ellos se observaron absorciones en la región 800-1200 cm- 1 debido a la vibración de anillo aromático solapado con la vibración de la conexión hidroxilo vibración y conexiones glucósidos. Estas bandas en esta posición y con intensidad media, constituyen en una especie de impresión digital un polisacárido. los espectrogramas bandas característica también entre 3450 y 3300 cm- 1 que se puede atribuir a vibración de estiramiento del grupo OH, para ambas muestras (BC y SC). bandas en el intervalo de 2926 cm- 1 y 2853 cm- 1 corresponden a la deformación axial asimétrica ( • la CH 2) simétrica y la tensión axial ( • s CH 2) respectivamente (SILVERSTEIN; Webster, 2000) y puede corresponder a las unidades de monosacáridos (Tavares et al., 2011). Bandas a 1343 cm- 1 puede corresponder a estirar 44 de CH resultado cercano a la encontrada por WANG; HE. (2002). vincula NH (Grupo amino) se puede observar en 1646 cm- 1 resultados similares a observado por Reinas et al. (2014) en espectrograma de infrarrojos quitosano. tramo -COC- se puede ver en la banda a 1100 cm @ 1 que es observado en polisacáridos (CAI; Kim, 2008; Baptista et al, 2017.). Como Razavi et al., (2014) y Lima junior et al., (2013), la existencia de y grupos carboxilo de proteínas, permiten una interacción con agua, ayudando para formar geles. El estudio mostró goma de pistas propias y bandas de polisacáridos, y que a partir de este análisis y mediante la comparación con la literatura y se puede decir que el biopolímero estudiado es una glicoproteína porque hidratos de carbono presentes en su constitución (Singthong et al., 2009; MAGHCHICHE et al., 2010; JUNIOR LIMA et al, 2013 .; Concepción et al., 2014). 5.4 CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS Las características morfológicas se obtuvieron por microscopía electrónicas de barrido partículas relativamente cristalinos, que comprueba si, sin tener variable y prevalente forma de constitución. estas características Se presentan en las Figuras 12 y 13 (para microscopía sin el biopolímero aclaración y aclarado biopolímeo, respectivamente). Figura 12 - las micrografías de biopolímero liofilizadas a diferentes aumentos sin aclaración: (a) x50, (b) x120 y (c) x300. 45 Figura 13 - las micrografías de biopolímero aclarado liofilizadas a diferentes aumentos (a) x50, (b) x120 y (c) X300. Las imágenes, verificados por microscopía electrónica de barrido de biopolímero sin aclaración y el biopolímero presenta en clarificados Las figuras 12 y 13 muestran diferentes estructuras de punto de vista morfológico. La estructura del biopolímero sin clarificación (Figura 12) se incrementa y uniforme Ellos muestran poca adhesión entre las partículas, lo que demuestra la contaminación otras sustancias tales como la clorofila. En la Figura 13 (biopolímero clarificada) hay una gran atracción y adherencia de partículas más pequeñas a la superficie de partículas más grandes, que indican que estas estructuras organizadas durante el proceso de liofilización. Esta fuerte adhesión aumenta la viscosidad del material y su aspecto esponjoso que es también característica de un material higroscópico, similar a quitosano, la SG Tanfloc (Tanac®), goma guar y goma de kondagogu, que se utilizan en el tratamiento de agua (Wang et al, 2002, 2006 ;. VINOD et al, 2008 ;. MONTEIRO y col., 2009; RENAULT et al., 2009; JUNIOR LIMA et al, 2013 .; Concepción et al., 2014). 5,5 difracción de rayos X La caracterización por difracción de rayos X es de gran importancia para determinar el grado de cristalinidad de una muestra. Un buen floculante / coagulante Usted necesita tener características amorfas, puntos de cristalinidad, posiblemente puede estar relacionada con la composición química, peso molecular y la tacticidad, pero también puede tener una cristalización de los azúcares amorfos (Ross, 1998) 46 sólo para proporcionar una mayor adhesión entre las partículas que son suspensión en tratamiento de agua, la optimización de los procesos de floculación y coagulación. Las figuras 14 y 15 representan la difracción no biopolímero aclarado y aclarado respectivamente. Figura 14 - diagrama de difracción de rayos X del biopolímero no aclaró Figura 15 - de difracción de aclarado de rayos x biopolímero En ambos difractogramas, existe la formación de un anillo característico compuestos amorfos, con los puntos cristalinos pueden ser posiblemente 47 se refiere a químicamente, tacticidad y el peso molecular de las ramas, pero también puede tener una cristalización de los azúcares amorfos cuando en comparación con otros biopolímeros estudios de la goma y la formación de anillo es característica, la consecución de un resultado similar, indicando que la goma natural es completamente amorfo en la naturaleza, con todas las características econtrando un semi cristalino requerida (Ross, 1998; Danko et al, 2008 ;. Cozic et al. 2009; Concepción et al., 2014), cuando se aplica este tipo de compuesto, Se muestra cómo un floculante bueno / coagulante. 5.6 Análisis Térmico El uso de análisis termogravimétrico (TGA) permite delimitar tiras temperaturas en las que los productos pueden estar expuestos y sin se produce la degradación, la lo que dañaría la estructura del material. Un conjunto de técnicas en las que un característica física se evalúa durante el tiempo que la muestra se somete a una programa con control de temperatura (Bannach et al., 2011). El rendimiento térmico del biopolímero extraído puede verse en la figura 16. Figura 16 - Análisis termogravimétrico P. aculeata, a) biopolímero no clarificado (SC), b) biopolímero (BC clarificada). 48 Se observa la pérdida de peso de las muestras de biopolímeros sin aclarar (SC: 8,4%) y el biopolímero clarificado (BC: 13,8%) por debajo de 175 ° C. esta pérdida Se puede atribuir a la evaporación del agua libre y estructural contenida en el biopolímero. Zohuriaan; Shokrolahi (2004) describen la pérdida de masa similar de la encía árabe, goma xantana, quitosano y alginato de sodio, que corresponde a grupos funcionales hidrófilos aspecto de estos biopolímeros. Como Kittur et al. (2002) tienen un desorden polisacárido higroscópico en la estructura que facilita la hidratación del material. Lo mismo se observa en los estudios con biopolímeros P. aculeata Miller (MISERICORDIA; Landaluze, 2001; Concepción et al., 2014). la pérdida subsiguiente de masa puede estar asociada con la descomposición polisacáridos iniciales (ZOHURIAAN; SHOKROLAHI, 2004), que comienza después de 200 la C y termina a 600 la C (degradación oxidativa de polisacáridos presentes). No se observaron comportamientos similares en la goma árabe, goma xantana, quitosano y alginato de sodio. Por lo general, los procesos tales como la deshidratación, descomposición pirolítica y despolimerización se encuentran en estas etapas, y resultar en la formación de agua (H 2 O), monóxido de carbono (CO) y metano (CH 4) sin embargo, debido a las variaciones en los tipos estructurales y grupos funcionales de los polímeros Las vías de degradación son diferentes (ZOHURIAAN; SHOKROLAHI, 2004), estudios con otras plantas, tales como goma arábiga, (Singh y Singh, 2011), el procera Albizia ( Pachuau et al, 2012), goma árabe (Mothe ;. Rao, 2000) y ya sea con pro Nobis, (Lima junior et al, 2013 ;. Concepción et al, 2014)., llegaron Resultados similares en pérdida de material orgánico de peso con el mismos cambios de temperatura. Los autores también sugieren que el biopolímero Tiene una buena estabilidad térmica. 49 6.0 evaluación en el proceso del tratamiento de aguas El DCCR (Tabla 6) se determinó para investigar la concentración de biopolímero ([B]), tiempo de contacto en la coagulación (CTC) y tiempo de contacto en floculación (CTF) sobre la coagulación tests / biopolímero floculación extrajo con la P. aculeata Miller teniendo en cuenta las variables dependientes: la reducción de la turbidez (RT) la eliminación de compuestos que absorben a 254 nm, como una medida indirecta de sustancias húmicas (R254) y compuestos que absorben a 280 nm, como se mide compuestos aromáticos indirectos (R280). río Pato Branco está clasificado como Clase II (Tabla 5) como resolución Brasileña CONAMA 357/2005, y pueden ser destinados para el suministro a el consumo humano después del tratamiento convencional. La muestra recogida para La realización de las pruebas mostraron pH 6,8 y la turbidez de 56 NTU (Unidad valores nefelométricas de turbidez) dentro del conjunto por la legislación nacional (pH 6,0 a 9,0 y la turbidez <100 NTU) (Brasil, 2005). Los valores obtenidos para la absorbancia UV en 254 y UV 280 ( 0.086 y 0.077) que corresponden respectivamente a sustancias húmicas y presencia aromático en la muestra recogida. Tabla 5 - Las especificaciones de calidad de los ríos de agua dulce de clase II se establece en la Resolución CONAMA n la 357 de 17 de marzo de 2005. El agua que puede estar comprometida a) el suministro para el consumo humano después del tratamiento simplificado. b) la protección de las comunidades acuáticas. c) la recreación de contacto primario como la natación, el esquí acuático y el buceo, como resolución CONAMA n la 274, 2000; d) el riego de las verduras que se comen crudas y frutas que se desarrollan cerca del suelo y se comen crudas sin quitar la película. e) la protección de las comunidades acuáticas en las tierras indígenas. Fuente: Brasil (2005). Las sustancias húmicas son materiales orgánicos de descomposición de plantas y animales y puede ser carboxilo, hidroxilo fenol, y (Puebla-Alvarez et al, 2006 ;. QIN et al, 2015.). Causar efectos desagradables 50 porque el colorante (color amarillo) también puede reaccionar con el generador de cloro carcinógenos (trihalometano) (Xue et al., 2011). sustancias absorber los rayos UV 280, son compuestos aromáticos, muchos recalcitrantes como contaminantes farmacéuticos (ibuprofeno, diclofenaco, etc.) (Almeida et al., 2004), textiles (colorantes con dobles enlaces) (NAGEL-Hassemer et al., 2012) o derivados de lignina demás contaminantes de las áreas de la industria pulpa y papel (Barros; Nozaki, 2002) o naturales tales como restos de plantas. Tabla 6 - proceso CCRD para la coagulación / floculación de biopolímeros P. aculeata Miller. niveles codificados niveles reales resultados [B] CTF RT R254 R280 prueba [B] CTC CTF CTC (s) (G L- 1) (S) (%) (%) (%) 1 - 1.00 - 1.00 - 1.00 1.40 53 1207 83.04 88.37 19.48 2 1.00 - 1.00 - 1.00 4.10 53 1207 81.07 00.00 00.00 3 - 1,00 1,00 - 1.00 1.40 147 1207 85.18 86.05 14.65 4 1.00 1.00 - 1.00 4.10 147 1207 84.29 00.00 00.00 5 - 1.00 - 1.00 1.00 1.40 53 2993 80.71 65.12 57,14 6 1.00 - 1.00 1.00 4.10 53 2993 78.57 13.95 00.00 7 - 1,00 1,00 1.00 1.40 147 2993 81.43 72.09 05.19 8 1.00 1.00 1.00 4.10 147 2993 86.43 75.58 00.00 9 - 1.68 0.00 0.00 0.50 100 2100 79.29 94.19 94.81 10 1.68 0.00 0.00 5.00 100 2100 75.00 10,47 68.83 11 0.00 - 1.68 0.00 2.75 20 2100 71.25 10,47 41.56 12 0.00 1.68 0.00 2.75 180 2100 69.11 22.09 49.35 13 0.00 0.00 - 168 2.75 100 600 68.21 47.67 80.52 14 0.00 0.00 1.68 2.75 100 3600 85.54 25.58 51.95 15 0.00 0.00 0.00 2.75 100 2100 80.54 31.40 57,14 16 0.00 0.00 0.00 2.75 100 2100 83.04 22.09 50.65 17 0.00 0.00 0.00 2.75 100 2100 81.96 30.23 48.05 51 Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, los puntos centrales presentan pequeña variación en las respuestas, lo que indica una buena reproducibilidad proceso. El pH se mantuvo constante en el curso del experimento con el biopolímero P. aculeata Miller de acuerdo con los valores iniciales. Según los resultados, la eficacia en la reducción de la turbidez osciló entre 68,21% (prueba 13) 86,43% (ensayo 8) y compuestos que absorben a 254 nm 00,00% (ensayos 2 y 4) a 94,19% (prueba 09), mientras que para la eliminación de Los compuestos que absorben a 280 nm iban desde 00,00% (Pruebas de 2, 4, 6 y 8) a 94,81% (Test 9). Los conjuntos de datos para la reducción de la turbidez y R280 eran y se sometieron a análisis estadístico mostró ninguna variación significativa en cualquier variable independiente. Sin embargo, está claro que los porcentajes La eliminación de la turbidez está por encima de 70%, puede ser satisfactorio Proceso para la coagulación / floculación del biopolímero P. aculeata Miller. R280 Para la eliminación, había dos absorciones superiores a 80% (pruebas 9 y 13), También puede ser proceso de tratamiento satisfactorio con biopolímero en estos casos. En la Tabla 7 se puede efectos de los valores estimados observó, coeficientes de regresión, las interacciones con parámetros significativos y no Además significativo para el error asociado con los efectos y los coeficientes así como la valor de p para la variable de respuesta R254. En el análisis de las estimaciones de los efectos Fueron considerados valores significativos para el intervalo de confianza del 95% (P <0,05). Tabla 7 - efectos principales, los efectos de interacción, interacciones y los coeficientes de regresión para varios nivel de SS. (Continuación) factores efecto error t cal Coeficiente p-valor error estándar coeficiente medio * 26.932 9098 2959 0,021 26.932 9098 [B] (L) * - 53.170 8550 - 6218 0000 - 26.585 4275 [B] (Q) * 23.828 9420 2529 0,039 11.914 4710 CTC (G) 12.576 8550 1470 0,184 6288 4275 CTC (Q) - 1716 9420 - 0,182 0,860 - 0,858 4710 52 Tabla 7 - Efectos principales, los efectos de interacción, interacciones y de regresión coeficientes para la SS variables. (Conclusión) factores efecto error t cal Coeficiente p-valor error estándar coeficiente CTF (L) 2229 8550 0,260 0,801 1114 4275 FTL (Q) 12700 9420 1348 0,219 6350 4710 [B] x CTC 14.245 11.167 1275 0,242 7122 5583 [B] x CBC * 31.685 11.167 2837 0,025 15.842 5583 CTC x CTF 17.730 11.167 1587 0,156 8865 5583 L: recto; Q: cuadrática * Factores estadísticamente significativa (p <0,05). El R254 fue influenciada considerablemente por la concentración de factores biopolímeros y tiempo de contacto en la floculación, a nivel de significación del 5%. la Se generaron coeficientes significativos [B] lineal y cuadrático valor p 0,000 (L) y 0,039 (Q), respectivamente. El análisis estadístico mostró que sólo interacción entre los factores [B] x CTF fue significativa (valor p 0,025). uso conjunto de datos (Tabla 8) fue capaz de generar los modelos codificados describir los procesos de reducción de compuesto que absorben a 254 nm en los grupos estudiados y los examinaron en términos de ajustar la calidad (Tabla 8). Tabla 8 - Análisis de varianza SS Cambiar la fuente GL SQ QM F Calc F calc / pestaña modelo 1 13.247,54 13.247,54 56.33 12.55 residuo 16 3762.49 235,16 total 17 17.010,03 GL: grado de libertad; SQ: suma de los cuadrados; QM: Mean Square. R 2 = 0,8974; F 0,05: 1; 16 = 4.49. La relación del modelo de varianza varianza del residuo F calc / pestaña, mostró que este modelo era altamente predictiva (F Calc >> F TAB). El coeficiente de determinar, R 2 para el modelo generado era 0,8974, lo que indica que 89,74% de 53 variabilidad en los datos puede explicarse por el modelo propuesto, y también lo es considerar satisfactoria. Los datos R254 fueron sometidos a regresión lineal múltiple y el modelo R254 relacionada función cuadrática de las variables independientes en [B] y -CTC [B] - CTF (ecuación 2 y 3), mientras que no hay parámetros significativos, y significativo se puede hacer. 2 DC 6288 0.858CC 2 7. 22 CC ( 254 ( 26 932 26 585 .94 2 254 ( 26 932 26 585 .94 .4°C 6.350 C 2 5.842 C ( Los gráficos de las curvas de contorno, originarios a partir del modelo (Ecuación 1 y 2) muestran la influencia significativa en las variables dependientes R254 (Figura 17). (B) (A) Figura 17 - Gráfico de las curvas de contorno para la respuesta R254 variable debido a las interacciones entre las variables (a) [B] y la CCA, y (b) [B] y CTF en el proceso de coagulación / floculación por los biopolímeros superficie del agua P. aculeata Miller. El comportamiento del proceso (Figura 15) indica que los valores elegidos el punto mínimo de la concentración de biopolímeros (0,50 g L 1) y menos tiempo de contacto para el proceso de floculación (600 s) conducen a una reducción adicional de compuestos orgánicos tales como sustancias húmicas, que absorben a una 54 longitud de onda 254 nm, siendo este el tiempo para cualquier comportamiento en contacto con el proceso de coagulación de estudio. De acuerdo con la Tabla 6 Prueba 09 había la más alta eficiencia, observó reducciones de más de 79,0% a 94,0% y a TA durante compuestos orgánicos y R254 R280, mostrando que no son propiedades importantes de biopolímeros P. aculeata Miller para su uso en el proceso de coagulación / floculación. 55 7.0 FINAL Investigaciones llevadas a cabo utilizando la P. aculeata Miller dirigió las siguientes observaciones finales: • Se evaluaron dos procesos con diferentes temperaturas para la extracción del mucílago con la intención de cuantificar cuál de procesos es más eficaz en el proceso de extracción A utilizando la temperatura (95 ° C) y como el tiempo de contacto fue de 30 minutos más eficiente la extracción de mucílago con un rendimiento 0,179 Mg ser 3,6 veces mayor que la temperatura utilizada para procesar B de (60 ° C), manteniendo el extracto de la planta en suspensión durante 6 horas, y obtenido un rendimiento de extracción 0,050 Mg. • pH de carga cero del biopolímero sin clarificación era 5,50 y el biopolímero aclarado era 5,80, siendo uno junto al otro biopolímeros utilizados en el tratamiento de agua y aguas residuales. • Espectroscopia en la región de infrarrojo medio por Transform Fourier (FT-IR) mostró que el biopolímero P. aculeata molinero atributos específicos que poseen de polisacáridos con grupos carboxilo y proteína, y una glicoproteína por la presencia de carbohidratos en su constiuição demostrando que el contacto biopolímero agua, contribuye a la formación de geles. • Las características morfológicas forma obtenida por microscopía electrónica de barrido demostrando diferencias entre el biopolímero clarificado y ninguna aclaración de su estructura y de adhesión, posiblemente sido aclarada por contaminção el biopolímero, la biopolímero clarificada mostró una mayor adhesión entre las partículas confirmando las características higroscópicas del material. • En de rayos X se confirmaron características de difracción material amorfo que tiene los puntos de cristalización que proporcianam mayor adhesión entre las partículas. • El análisis termogravimétrico ha mostrado que el biopolímero tiene un gran equilibrio térmico, teniendo poca pérdida de peso hasta 175 la C Se puede deshidratar y se rehidrata fácilmente. 56 • De acuerdo con los resultados obtenidos en el proceso de evaluación agua Pato Branco River, la reducción de la turbidez tenía variaciones 65,21% a 86,43%, la reducción de sustancias que se adsorben en el intervalo 254 nm y 280 nm de oscilación fue de entre 00,00% a 94,0% en reducción de los compuestos orgánicos, siendo considerado satisfactoriamente a El uso de biopolímero en combinación como sulfato de aluminio (Al 2 ( SO 4) 3). El biopolímero se confirmó como un buen coagulante / floculante, uno Puesto que la estructura del material, que resultó con una alta capacidad de adhesión partículas. Además, es una planta fácil de cultivar, no tóxico, relativamente costo abajo a la extracción de su mucílago. Por lo tanto, es una posibilidad prometedora tratamiento de agua disminuyendo de ese modo la entrada del sulfato de aluminio organismo humano, ampliamente utilizado en el tratamiento de agua para el consumo , enfermedades prevenidas humanos correlacionadas con exceso de ella en el cuerpo. 57 8.0 Propuestas para la futura Para estudios posteriores, podría ser interesante probar el biopolímero Del Pereskia aculeata, como floculación auxiliar y tratamiento de filtración aguas residuales en combinación con otros coagulantes, poniendo a prueba el biopolímero como junto con coagulantes químicos coagulantes para evaluar la eliminación del color, en el tratamiento de aguas residuales para la reutilización y reducir los microorganismos, promover utilizar de biopolímero de la ora-pro nobis en vertedero industrial, comprobando la eficacia del proceso. 58 Referencias ABREU-LIMA, GJ El uso de polímero natural tal como okra ayudar tratamiento de floculación y filtración de agua y de aguas residuales. 2007. 154 f. 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