Desinfección de agua contaminada empleando ultrasonido de 1MHz. en presencia de nanofibras de Carbono

Abstract

El consumo de agua contaminada ha causado muchas enfermedades y muertes en todo el mundo. El agua puede contener microorganismos patógenos, por ejemplo, Cryptosporidium parvum o Escherichia coli (E. coli), debido a la ineficiencia que presentan los métodos convencionales de desinfección tales como: cloración, ozonificación, etc. El ultrasonido es una técnica alternativa que produce nano-micro burbujas que crecen y colapsan, debido al fenómeno de cavitación. Durante el colapso, las burbujas producen daño en las bacterias por diversos medios tales como: la fatigación mecánica y al ataque químico debido a la formación de radicales (H· y OH·). Cuando se generan radicales libres existe liberación de energía la cual puede ser aprovechada por las nanofibras de carbono (conglomerado de nanotubos de carbono) al ser buenos conductores de energía, con la finalidad de mejorar el tratamiento ultrasónico. Para los tratamientos ultrasónicos se empleó un equipo “Sonicator 730, Mettler Electronics Corp.” a 1MHz de frecuencia, en modo continuo y con intensidad de 2.2 W/cm 2 . Los tiempos de irradiación ultrasónica oscilan de 1 a 20 minutos, en muestras de 100 mL. Se uso solución base de KI 0.06M para comprobar la presencia de radicales libres. Se monitoreó la temperatura y el pH (equipo portátil WTW pH 330). Para las pruebas microbiológicas, se empleó un cultivo de Escherichia coli (E. coli), el cual fue irradiado por 2, 4 y 10 minutos, con y sin la presencia de nanotubos de carbono. En los tratamientos ultrasónicos, la temperatura aumenta con y sin nanotubos de carbono. Se presentó un incremento en el efecto del ultrasonido sobre la temperatura del sistema en presencia de nanotubos de carbono de 0.8°C en comparación con el sistema en ausencia de nanotubos. El comportamiento del pH en las soluciones con y sin nanotubos de carbono, incrementa con respecto al tiempo. La diferencia de pH en los primeros minutos fue ≈ 0.45, conforme pasa el tiempo la diferencia de pH entre las soluciones con y sin CNT va disminuyendo hasta llegar a 0.09 al final de los 20 minutos de tratamiento. El efecto del ultrasonido en presencia de nanotubos de carbono en la acción bactericida para E. coli es más eficiente, superior al 90%, que sin la presencia de nanotubos de carbono, menor al 90%.