Efectos reguladores de las sustancias poliméricas extracelulares sobre la nucleación y la cinética de crecimiento de...

Área de la Ciencia:

• Química del medio ambiente Química del medio ambiente
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Ingeniería Química Ingeniería Química.

Sus antecedentes:

• La cristalización de la estruvita (MgNH4PO4·6H2O) es crucial para la recuperación del fósforo y el control de la escala en los sistemas de aguas residuales.
• Las sustancias poliméricas extracelulares (EPS) en el lodo activado pueden influir en los procesos de precipitación mineral.
• Comprender el papel de las diferentes fracciones de EPS es clave para optimizar la formación de estruvita.

Objetivo del estudio:

• Investigar los distintos efectos de las fracciones solubles (S-EPS), ligeramente unidas (LB-EPS) y fuertemente unidas (TB-EPS) en la nucleación homogénea de la estruvita y la cinética de crecimiento.
• Aclarar los mecanismos por los cuales las fracciones de EPS modifican la cristalización de la estruvita en condiciones controladas.

Principales métodos:

• Extracción de S-EPS, LB-EPS y TB-EPS de los lodos activados municipales.
• Monitoreo del tiempo de inducción de la estruvita (IT), la tasa de nucleación (NK) y la tasa de crecimiento (K) bajo pH y composición constantes.
• Caracterización de cristales de estruvita modificados por EPS utilizando espectroscopia infrarroja con transformación de Fourier (FTIR), difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS).

Principales resultados:

• LB-EPS acortó significativamente el tiempo de inducción y aumentó las tasas de nucleación, facilitando la formación de núcleos.
• TB-EPS prolongó el tiempo de inducción pero mejoró el crecimiento de los cristales, produciendo cristales de estruvita prismáticos más regulares.
• S-EPS exhibió sólo efectos menores en la nucleación de la estruvita y la cinética de crecimiento.
• Se confirmó la interacción de EPS con las superficies cristalinas, principalmente a través de grupos que contienen oxígeno y nitrógeno, sin alterar la fase de estruvita.

Conclusiones:

• Diferentes fracciones de EPS ejercen distintas influencias en la nucleación y el crecimiento de la estruvita, afectando la cinética de la cristalización.
• Las interacciones de EPS con las superficies cristalinas juegan un papel crítico en la modificación de los procesos interfaciales durante la formación de la estruvita.
• Estos hallazgos proporcionan información para controlar la recuperación de fósforo y mitigar el escalamiento en el tratamiento de aguas residuales a través de una gestión personalizada de EPS.