Impacto de la crioconcentración en la recuperación de fósforo de las aguas de drenaje agrícola
Tutor/a - Director/a
Estudiante
Mendoza Barboza, Jose Carlos
Tipo de documento
Projecte Final de Màster Oficial
Fecha
2024
rights
Acceso abierto
Editorial
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Resumen
Cryoconcentration is a technique used to concentrate fluids by removing water through ice formation. In this work, the techniques of progressive stirred cryoconcentration (PFC) and block cryoconcentration assisted by centrifugation (CBFC) were applied to concentrate phosphorus from agricultural runoff water from the Agrópolis canal (Viladecans). For the PFC technique, the influence of temperature, stirring, and experiment time was evaluated using the statistical tool of Design of Experiments with Minitab software. The effect of the three factors on the response variables: Concentration Index (IC) and Mean Distribution Coefficient (K) was studied. In the case of CBFC, the effect of time and centrifugation speed on the same response variables was analyzed. Through a 23 Factorial Analysis for PFC and 22 for CBFC, the process conditions were evaluated. The levels set for the three PFC factors were: temperature (-12 ºC, -4 ºC), stirring (400 rpm, 1200 rpm), and time (20 min, 60 min). The levels for the two CBFC factors were: time (10 min, 40 min) and centrifugation speed (1000 rpm, 4000 rpm). In total, the Complete Factorial Design consisted of 24 experiments performed in triplicate for PFC and 12 for CBFC. The results showed that in PFC, temperature and time had a significant effect on IC, while stirring speed was the most influential factor for K. In CBFC, centrifugation speed had a greater impact on IC, and the interaction between centrifugation speed and time was the most determining factor for K. Finally, the CBFC technique achieved a higher IC compared to PFC.
La crioconcentració és una tècnica utilitzada per concentrar fluids mitjançant l'eliminació d'aigua a través de la formació de gel. En aquest treball es van aplicar les tècniques de crioconcentració progressiva agitada (PFC) i crioconcentració per bloc assistida per centrifugació (CBFC) per concentrar fòsfor de les aigües d'escorrentia agrícola d'un canal de drenatge d'Agrópolis (Viladecans). Per a la tècnica PFC, es va avaluar la influència dels factors temperatura, agitació i temps de l'experiment a través de l'eina estadística de Disseny d'Experiments utilitzant el programari Minitab. Es va estudiar l'efecte dels tres factors sobre les variables resposta: Índex de Concentració (IC) i Coeficient Mitjà de Distribució (K). En el cas de CBFC, es va analitzar l'efecte dels factors temps i velocitat de centrifugació sobre les mateixes variables resposta. Mitjançant una Anàlisi Factorial 23 per PFC i 22 per a CBFC, es van avaluar les condicions del procés. Els nivells establerts per als tres factors de PFC van ser: temperatura (-12 ºC, -4 ºC), agitació (400 rpm, 1200 rpm) i temps (20 min, 60 min). Els nivells establerts per als dos factors de CBFC van ser: temps (10 min, 40 min) i velocitat de centrifugació (1000 rpm i 4000 rpm). En total, el Disseny Factorial Complet va constar de 24 experiments realitzats per triplicat per a PFC i de 12 per a CBFC. Els resultats van mostrar que a PFC, la temperatura i el temps van tenir un efecte significatiu sobre l'IC, mentre que la velocitat d'agitació va ser el factor més determinant per a K. A CBFC, la velocitat de centrifugació va tenir un major impacte sobre l'IC i la interacció entre velocitat de centrifugació i temps va ser el factor més determinant per a K. Finalment, la tècnica CBFC va obtenir un millor IC en comparació amb PFC.
La crioconcentración es una técnica utilizada para concentrar fluidos mediante la eliminación de agua a través de la formación de hielo. En este trabajo se aplicaron las técnicas de crioconcentración progresiva agitada (PFC) y crioconcentración por bloque asistido por centrifugación (CBFC) para concentrar fósforo de aguas de escorrentía agrícola de un canal de drenaje de Agrópolis (Viladecans). Para la técnica PFC, se evaluó la influencia de los factores temperatura, agitación y tiempo del experimento a través de la herramienta estadística de Diseño de Experimentos empleando el software Minitab. Se estudió el efecto de los tres factores sobre las variables respuesta: Índice de Concentración (IC) y Coeficiente Medio de Distribución (K). En el caso de CBFC, se estudió el efecto de los factores tiempo y velocidad de centrifugación sobre las mismas variables respuesta. A través de un Análisis Factorial 23 para PFC y 22 para CBFC, se evaluaron las condiciones del proceso. Los niveles establecidos para los tres factores de PFC fueron: temperatura (-12 ºC, -4 ºC), agitación (400 rpm, 1200 rpm) y tiempo (20 min, 60 min). Los niveles establecidos para los dos factores de CBFC fueron: tiempo (10 min, 40 min) y velocidad de centrifugación (1000 rpm y 4000 rpm). En total, el Diseño Factorial Completo constó de 24 experimentos realizados por triplicado para PFC y de 12 para CBFC. Los resultados mostraron que en PFC, la temperatura y el tiempo tuvieron un efecto significativo sobre el IC, mientras que la velocidad de agitación fue el factor más determinante para K. En CBFC, la velocidad de centrifugación tuvo un mayor impacto sobre el IC y la interacción entre velocidad de centrifugación y tiempo fue el factor más determinante para K. Finalmente, la técnica CBFC obtuvo un mejor IC, en comparación con PFC.
