Ekstrakt roślinny w modelowej zawiesinie
Koagulacja zmniejsza trwałość zawiesiny drobnych cząstek, a flokulacja łączy je w większe skupienia, które łatwiej opadają. Choque-Quispe i współautorzy porównali preparaty z Neoraimondia arequipensis, Echinopsis pachanoi i kaktusa podanego jako Opuntia ficus. Materiał pochodził z rejonu Santa Rosa w dystrykcie Talavera w Peru, z wysokości 3000 m. Lokalizacja zbioru materiału do doświadczenia nie wyznacza naturalnego zasięgu gatunku.[Choque-Quispe i wsp. 2020, s. 90–91]
Pędy pozbawiono cierni i rozdrobniono z wodą. Sok po przesączeniu mieszano z 96-procentowym etanolem w stosunku 1:2. Wytrącony materiał przemywano, suszono i rozdrabniano. Badanie dotyczyło tego przygotowanego ekstraktu. Nie oznaczono w nim struktury poszczególnych polimerów ani ich udziału w mechanizmie agregacji cząstek.[Choque-Quispe i wsp. 2020, s. 91]
Zawiesinę modelową przygotowano z kaolinu i wody. Aktywność flokulacyjną oceniano optycznie po dodaniu roztworu ekstraktu i roztworu żelaza(III), po 15 sekundach mieszania oraz pięciu minutach osiadania. Pomiar absorbancji wykonywano przy 550 nm. Osobno oznaczano początkowe i końcowe zmętnienie oraz cechy fizykochemiczne wody. Taki układ porównuje preparaty w ściśle określonym medium laboratoryjnym.[Choque-Quispe i wsp. 2020, s. 91–92]
Trzy stężenia roztworu Neoraimondia
Dla N. arequipensis porównano roztwory ekstraktu oznaczone jako 1%, 2% i 3%. Stężenia te opisują dodawany roztwór preparatu. Końcowa zawartość suchego ekstraktu w całej próbce zależy dodatkowo od objętości tego roztworu i objętości wody. Autorzy zestawili średnie i odchylenia standardowe, nie podając jednoznacznie liczby powtórzeń dla tych wyników.[Choque-Quispe i wsp. 2020, s. 91–92, tabela 1]
| Roztwór ekstraktu | Usunięcie zmętnienia | Wskaźnik flokulacji | pH | BZT, mg O₂/l |
|---|---|---|---|---|
| 1% | 92,64 ± 0,33% | 28,41 ± 0,94 | 6,75 ± 0,03 | 3,08 ± 0,02 |
| 2% | 92,79 ± 0,18% | 30,36 ± 0,11 | 6,93 ± 0,04 | 3,32 ± 0,02 |
| 3% | 92,78 ± 0,09% | 30,38 ± 0,11 | 7,02 ± 0,01 | 3,34 ± 0,03 |
Wyniki usunięcia zmętnienia dla wszystkich trzech stężeń miały tę samą literę w teście Tukeya przy poziomie istotności 5%. Zwiększenie stężenia od 1% do 3% nie dało zatem wykazanego statystycznie przyrostu usuwania zmętnienia. Wskaźnik flokulacji wzrósł pomiędzy 1% i 2%, a warianty 2% i 3% również należały do tej samej grupy statystycznej. Obydwie miary opisują różne aspekty odpowiedzi zawiesiny.[Choque-Quispe i wsp. 2020, s. 92, tabela 1]
Zmętnienie i zapotrzebowanie tlenu
Biologiczne zapotrzebowanie tlenu, BZT, opisuje ilość tlenu zużywaną w procesach biologicznego rozkładu substancji obecnych w próbce. W wodzie początkowej wynosiło 0,57 mg O₂/l. Po dodaniu preparatu N. arequipensis wartości wzrosły do około 3,08–3,34 mg O₂/l. Usuwaniu cząstek mineralnej zawiesiny towarzyszyło więc zwiększenie tej miary obciążenia wody. Sama duża redukcja zmętnienia nie wystarcza do opisania całego rezultatu oczyszczania.[Choque-Quispe i wsp. 2020, s. 92–94, tabela 1]
W doświadczeniu pH wody wzrastało wraz ze stężeniem preparatu. Początkowo wynosiło 6,61, a po zastosowaniu roztworów N. arequipensis od 6,75 do 7,02. Równoległe śledzenie pH i BZT pokazuje, że dodawany materiał oddziałuje na więcej parametrów niż widoczna przejrzystość wody.[Choque-Quispe i wsp. 2020, s. 92, tabela 1]
Przewidywanie optymalizacji a wynik pomiaru
Autorzy dopasowali równania regresji i użyli narzędzia Solver, aby dobrać dawkę przy ograniczeniach dla parametrów wody. Dla N. arequipensis tabela optymalizacji podaje przewidywane usunięcie zmętnienia 92,419% przy dawce opisanej jako 0,246% roztworu jednoprocentowego. To rozwiązanie pochodzi z modelu, a nie z osobnej, opisanej próby potwierdzającej tę dawkę. Przewidywane pH 6,558 jest też niższe od minimalnego ograniczenia 6,6 wpisanego w tej samej tabeli.[Choque-Quispe i wsp. 2020, s. 92–93, tabele 2–3]
Badanie dokumentuje przydatność ekstraktu do agregowania cząstek kaolinu w warunkach modelowych. Nie obejmuje skuteczności wobec mikroorganizmów ani oceny pozostałości ekstraktu pod kątem jakości wody do spożycia. Dla tej pracy udokumentowanym wynikiem jest redukcja zmętnienia wraz z pomierzonymi zmianami parametrów fizykochemicznych.[Choque-Quispe i wsp. 2020, s. 91–94]
Optimization of the flocculating capacity of natural coagulants in water treatment
Choque-Quispe D., Ligarda-Samanez C. A., Ramos-Pacheco B. S., Solano-Reynoso A. M., Choque-Quispe Y., Peralta-Guevara D. E., Quispe-Quispe Y., Optimization of the flocculating capacity of natural coagulants in water treatment, DYNA, 2020, 87(212):90-95, doi: 10.15446/dyna.v87n212.80467
Ekstrakty z trzech kaktusów porównano w modelowej zawiesinie kaolinu. Praca podaje zmętnienie, wskaźnik flokulacji, pH, przewodnictwo i biologiczne zapotrzebowanie tlenu oraz przewidywania regresji dla dobranych dawek.