Evaluación del potencial de adsorción de las fibras de queratina

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Universidad de La Salle Universidad de La Salle 
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle 
Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería 
1-1-2005 
Evaluación del potencial de adsorción de las fibras de queratina Evaluación del potencial de adsorción de las fibras de queratina 
en la remoción de compuestos químicos contaminantes en la remoción de compuestos químicos contaminantes 
presentes en las aguas - hierro presentes en las aguas - hierro 
Nayda Sildey Romero Buitrago 
Universidad de La Salle, Bogotá 
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Romero Buitrago, N. S. (2005). Evaluación del potencial de adsorción de las fibras de queratina en la 
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1 
EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE ADSORCIÓN DE LAS FIBRAS DE 
QUERATINA EN LA REMOCIÒN DE COMPUESTOS QUÍMICOS 
CONTAMINANTES PRESENTES EN LAS AGUAS 
–HIERRO- 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NAYDA SILDEY ROMERO BUITRAGO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA 
BOGOTÀ D.C. 
2005 
ii 
EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE ADSORCIÓN DE LAS FIBRAS DE 
QUERATINA EN LA REMOCIÓN DE COMPUESTOS QUÍMICOS 
CONTAMINANTES PRESENTES EN LAS AGUAS 
–HIERRO- 
 
 
 
NAYDA SILDEY ROMERO BUITRAGO 
 
 
 
Trabajo de Grado para optar al título de 
Ingeniera Ambiental y Sanitaria 
 
 
 
Directora 
MARTHA LUCÍA MALAGON 
Ingeniera Química 
 
 
Asesor 
WILLIAM ANTONIO LOZANO 
Ingeniero Ambiental y Sanitario 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA 
BOGOTÀ D.C. 
2005 
v 
 
 
 
 
 
 Nota de Aceptación 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Presidente del Jurado 
 
 
 
 
 Jurado 
 
 
 
 
 Jurado 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bogotá D.C., Abril de 2005 
 
vi 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Al Señor Jesús por brindarme la constancia y 
perseverancia para lograr levantarme frente a cada caída. 
A papá y mamá por su esfuerzo invaluable, apoyo y confianza. 
 
A mi hijo por ser simplemente la motivación de mí existir, 
la luz y el camino que guía mi progreso, 
por quien hoy vivo y muero. 
 
A Mauricio por su apoyo y confianza en mis capacidades. 
A toda mi familia que de una u otra manera 
han aportado a mi crecimiento y desarrollo como persona. 
 
NAYDA ROMERO 
 
 
 
 
 
 
vii 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
 
La autora expresa sus agradecimientos a: 
 
Toda mi familia por su apoyo incondicional, su esfuerzo y acompañamiento en 
todo mi proceso de superación, por ser el brazo de apoyo para levantarme en cada 
caída, a ellos quienes han estado, están y estarán siempre a mi lado. 
 
A WILLIAM LOZANO, por permitirme investigar sobre su idea, y compartir conmigo 
todos sus conocimientos profesionales y personales, por creer en mí. 
 
A la Universidad de la Salle por su apoyo y respaldo a la investigación realizada. 
 
A la Profesora MARTHA LUCÍA MALAGÓN por creer en la investigación, por 
respaldar a cabalidad todas las decisiones tomadas y aportar todos sus 
conocimientos al proyecto. 
 
A la Corporación Autónoma Regional de Chivor, en especial a su Director LUIS 
ERNESTO SABOYA y al Subdirector de Gestión Ambiental JUAN PABLO LIZARAZO, 
quienes aprobaron el uso de las instalaciones para poder desarrollar el proyecto, 
además por su interés y admiración al proyecto propuesto y desarrollado. 
 
Al Jefe de Laboratorio, por su buena voluntad al desarrollo de la investigación, a 
todo el personal de la corporación que creyó en el proyecto. 
 
A todas las personas que no creyeron ni apoyaron el proyecto y limitaron su 
desarrollo, por su actitud, impulsaron mi perseverancia para lograr mis objetivos. 
 
 
 
 
 
 
vi 
CONTENIDO 
 
1 GENERALIDADES 3 
1.1 ADSORCIÒN 3 
1.1.1 DESCUBRIMIENTO DEL FENÓMENO 5 
1.1.2 TIPOS DE ADSORCIÓN. 6 
1.1.3 NATURA LEZA DE LOS ADSORBENTES Y SUS USOS. 6 
1.1.4 LA ADSORCIÓN EN LÍQUIDOS. 9 
1.1.5 USOS DE LA ADSORCIÓN. 10 
1.1.6 CONSIDERACIONES GENERA LES DEL MANEJO DE LAS PRUEBAS EN LABORATORIO. 13 
1.2 LA QUERATINA 15 
1.2.1 CLASIFICACIÓN DE LA QUERATINA. 16 
1.2.2 FASES DE LAS FIBRAS DE QUERATINA. 16 
1.2.3 COMPOSICIÓN DE LA QUERATINA. 18 
1.2.4 PA RTES DEL CABELLO O FIBRAS DE QUERATINA. 19 
1.2.5 PROPIEDADES DE LA QUERATINA. 22 
1.3 ANTECEDENTES DEL USO DE LAS FIBRAS DE QUERATINA COMO 
ADSORBENTE. 25 
1.4 HIERRO 27 
1.4.1 EL HIERRO EN LA HISTORIA. 27 
1.4.2 GENERA LIDADES DEL HIERRO. 27 
1.4.3 ¿POR QUÉ SE PUEDE PRESENTAR EL HIERRO EN LAS AGUAS? 29 
1.4.4 IMPORTANCIA AMBIENTA L Y SANITARIA 32 
2 METODOLOGÍA Y DISEÑO EXPERIMENTAL. 33 
2.1 UBICACIÓN DEL PROYECTO. 33 
2.2 LA QUERATINA COMO ADSORBENTE. 34 
2.3 DET ERMINACIÓN DE PARÁMETROS A EVALUAR EN LA INVESTIGACIÓN. 36 
2.4 ELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS A EVALUAR. 37 
2.5 OBT ENCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LA QUERATINA. 41 
2.6 TIPO DE ESTUDIO. 44 
2.7 METODOLOGÍA DE LA OBSERVACIÓN. 44 
2.8 INSTRUMENTOS Y EQUIPOS USADOS. 45 
2.9 CURVA DE CALIBRACIÓN DEL ESPECTROFOTÓMETRO. 48 
2.10 DISEÑO DE LAS COLUMNAS DE ADSORCIÓN. 51 
2.11 CONSIDERACIONES HIDRAULICAS DE LAS UNIDADES DE ADSORCIÓN 53 
2.18 PREPARACIÓN DE LAS SOLUCIONES EMPLEADAS A DIFERENTES 
CONCENTRACIONES DE HIERRO. 56 
vii 
3 PARÁMETROS DE EVALUACIÓN 63 
3.1 LA QUERATINA COMO ADSORBENTE FRENTE A DIFERENTES 
CONCENTRACIONES 63 
3.1.1 OPERACIÓN DEL PILOTO. 66 
3.2 DIFERENTES CANTIDADES DE QUERATINA ADSORBENTE FRENTE A UNA 
CONCENTRACIÓN DETERMINADA 68 
3.2.1 DETERMINACION DE CANTIDADES 68 
3.2.2 DETERMINACIÓN DE CONCENTRACIONES. 70 
4 RESULTADOS Y ANALISIS 73 
4.1 RESULTADOS 73 
4.1.1 RESULTADOS PARA CONCENTRACIÓN DE CONTAMINANTE 73 
4.1.2 RESULTADOS PARA DIFERENTES CANTIDADES DE ADSORBENTE O VOLUMEN DE QUERATINA. 76 
4.2 CURVA DE CALIBRACIÓN PARA LA CORRECCIÓN DE RESULTADOS. 79 
4.2.1 CO RREC C IÓ N DE RESULTA DO S REGISTRADOS PARA EL PRIMER PARÁMETRO “CONCENTRACIÓN 
DEL CONTAMINANTE”. 81 
4.2.2 CO RREC C IÓ N DE RESULTA DO S REGISTRADOS PARA EL SEGUNDO PARÁMETRO “CANTIDAD DE 
ADSORBENTE”. 85 
4.3 ANALISIS DE RESULTADOS. 89 
4.3.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS PARA EL PARÁMETRO: CONCENTRACIÓN DE CONTAMINANTE. 89 
4.3.2 ANÁLISIS DE RESULTADOS PARA EL PARÁMETRO: CANTIDAD DE ADSORBENTE. 98 
4.4 ISOTERMAS DE ADSORCION 101 
5 VALIDACIÓN ESTADÍSTICA DE LOS DATOS OBTENIDOS 108 
5.1 CONCENTRACIÓN DEL CONTAMINANTE 108 
5.2 CANTIDAD DE ADSORBENTE. 113 
5.2.1 CONCENTRACIONES MEDIAS 113 
5.2.2 CONCENTRACIONES ALTAS 116 
 
CONCLUSIONES 117 
RECOMENDACIONES 119 
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 121 
REFERENCIAS ELECTRONICAS 123 
ANEXOS 124 
 
 
viii 
LISTA DE TABLAS 
 
TTTAAABBBLLLAAA 111... PPPRRRIIINNNCCCIIIPPPAAALLLEEESSS AAA DDDSSSOOO RRRBBBEEENNNTTTEEESSS DDDEEE UUUSSSOOO GGGEEENNNEEERRRAAALLL ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...777 
TTTAAABBBLLLAAA 222... CCCOOO MMMPPPOOOSSSIIICCC IIIÓÓÓNNN QQQUUUÍÍÍMMMIIICCCAAA DDDEEE LLLAAA QQQUUUEEERRRAAATTTIIINNNAAA...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 111888 
TTTAAABBBLLLAAA 333... CCCOOOMMMPPPUUUEEESSSTTTOOOSSS DDDEEELLL HHHIIIEEERRRRRROOO... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 222999 
TTTAAABBBLLLAAA 444... CCCOOO MMMPPPUUUEEESSSTTTOOOSSS QQQUUUÍÍÍMMMIIICCCOOOSSS SSSEEELLLEEECCCCCCIIIOOONNNAAADDDOOOSSS ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 444000 
TTTAAABBBLLLAAA 555... PPPUUUNNNTTTOOOSSS CCCUUURRRVVVAAA DDDEEE CCCAAALLLIIIBBBRRRAAACCCIIIÓÓÓNNN... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 444888 
TTTAAABBBLLLAAA 666... DDDOOO SSSIIIFFF IIICCCAAACCCIIIÓÓÓNNN PPPAAA RRRAAA EEESSSTTTAAANNNDDDAAARRRIIIZZZAAA RRR PPPHHH... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 444999 
TTTAAABBBLLLAAA 777... RRREEESSSUUULLLTTTAAADDDOOOSSS PPPAAA RRRAAA LLLAAA CCCUUURRRVVVAAA DDDEEE CCCAAA LLLIIIBBBRRRAAACCCIIIÓÓÓNNN... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 444999 
TTTAAABBBLLLAAA 888... RRRAAANNNGGGOOOSSS DDDEEE CCCOOONNNCCCEEENNNTTTRRRAAACCCIIIÓÓÓNNN AAA EEEVVVAAALLLUUUAAARRR PPPAAARRRAAA HHHIIIEEERRRRRROOO... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 555666 
TTTAAABBBLLLAAA 999... CCCOOO NNNCCCEEENNNTTTRRRAAACCCIIIOOONNNEEESSS EEENNN MMMGGG///LLL DDDEEE FFFEEE222 (((SSSOOO444))) 333 HHHIIIDDDRRRAAA TTTOOO... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 555888 
TTTAAABBBLLLAAA 111000... DDDEEETTTEEERRRMMMIIINNNAAACCCIIIÓÓÓNNN DDDEEELLL VVVOOOLLLUUUMMMEEENNN DDDEEELLL EEESSSTTTÁÁÁNNNDDDAAA RRR ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 666000 
TTTAAABBBLLLAAA 111111... LLLEEECCCTTTUUURRRAAA EEESSSPPPEEECCCTTTRRROOOFFFOOOTTTOOOMMMÉÉÉTTTRRRIIICCCAAA DDDEEE LLLAAASSS CCCOOONNNCCCEEENNNTTTRRRAAACCCIIIOOONNNEEESSS DDDEEE HHHIIIEEERRRRRROOO ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 666222 
TTTAAABBBLLLAAA 111222... DDDIIISSSTTTRRRIIIBBBUUUCCCIIIÓÓÓNNN DDDEEE DDDIIIFFF EEERRREEENNNTTTEEESSS CCCAAA NNNTTTIIIDDDAAADDDEEESSS DDDEEE QQQUUUEEERRRAAATTTIIINNNAAA... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 666888 
TTTAAABBBLLLAAA 111333... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN PPPAAA RRRAAA CCCOOO NNNCCCEEENNNTTTRRRAAACCCIIIOOONNNEEESSS MMMEEEDDDIIIAAASSS... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 777222 
TTT AAA BBBLLLAAA 111444... RRREEESSSUUULLLTTTAAA DDDOOO SSS EEESSSPPPEEECCC TTTRRROOO FFF OOO TTTOOO MMMÉÉÉTTTRRRIIICCC OOO SSS VVV AAA RRRIIIAAA BBBLLLEEE::: CCCOOO NNNCCC EEENNNTTTRRRAAA CCC IIIÓÓÓ NNN DDDEEELLL 
CCCOOONNNTTTAAAMMMIIINNNAAANNNTTTEEE ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 777444 
TTTAAABBBLLLAAA 111555... RRREEESSSUUULLLTTTAAADDDOOOSSS PPPOOO RRRCCCEEENNNTTTAAAJJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN “““ CCCAAANNNTTTIIIDDDAAADDD DDDEEE AAADDDSSSOOORRRBBBEEENNNTTTEEE”””... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 777666 
TTTAAABBBLLLAAA 111666... CCCOOO RRRRRREEECCCCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOONNNCCCEEENNNTTTRRRAAACCCIIIOOONNNEEESSS DDDEEE EEENNNTTTRRRAAADDDAAA ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 888111 
TTTAAABBBLLLAAA 111777... CCCOOO RRRRRREEECCCCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOONNNCCCEEENNNTTTRRRAAACCCIIIOOONNNEEESSS DDDEEE SSSAAA LLLIIIDDDAAA ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 888222 
TTTAAABBBLLLAAA 111888... RRREEESSSUUULLLTTTAAADDDOOOSSS FFFIIINNNAAALLLEEESSS CCCOOO RRRRRREEEGGGIIIDDDOOOSSS ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 888333 
TTTAAABBBLLLAAA 111999... CCCOOONNNCCCEEENNNTTTRRRAAACCCIIIOOONNNEEESSS MMMEEEDDDIIIAAASSS CCCOOO RRRRRREEEGGGIIIDDDAAASSS PPPOOO RRR LLLAAA CCCUUURRRVVVAAA DDDEEE CCCAAALLLIIIBBBRRRAAACCCIIIÓÓÓNNN... ... ... ... ... ... ... ... 888555 
TTTAAABBBLLLAAA 222000... CCCOOONNNCCCEEENNNTTTRRRAAACCCIIIOOONNNEEESSS AAA LLLTTTAAASSS CCCOOO RRRRRREEEGGGIIIDDDAAASSS ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 888666 
TTTAAABBBLLLAAA 222111... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOO RRRRRRIIIDDDAAA 111... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 888999 
TTTAAABBBLLLAAA 222222... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOO RRRRRRIIIDDDAAA 222... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 999000 
TTTAAABBBLLLAAA 222333... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOO RRRRRRIIIDDDAAA 333... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 999000 
TTTAAABBBLLLAAA 222444... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOO RRRRRRIIIDDDAAA 444... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 999111 
TTTAAABBBLLLAAA 222555... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAAJJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOO RRRRRRIIIDDDAAA 555... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 999111 
ix 
TTTAAABBBLLLAAA 222666... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOO RRRRRRIIIDDDAAA 666... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 999222 
TTTAAABBBLLLAAA 222777... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOO RRRRRRIIIDDDAAA 777... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 999222 
TTTAAABBBLLLAAA 222888... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOO RRRRRRIIIDDDAAA 888... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 999333 
TTTAAABBBLLLAAA 222999... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOO LLLUUUMMMNNNAAA 111 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 999444 
TTTAAABBBLLLAAA 333000... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOO LLLUUUMMMNNNAAA 222 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 999555 
TTTAAABBBLLLAAA 333111... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOO LLLUUUMMMNNNAAA 333 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 999666 
TTTAAABBBLLLAAA 333222... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN CCCOOO LLLUUUMMMNNNAAA 444 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 999777 
TTTAAABBBLLLAAA 333333... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN PPPAAA RRRAAA CCCOOO NNNCCCEEENNNTTTRRRAAACCCIIIÓÓÓNNN MMMEEEDDDIIIAAA (((222...111444 MMMGGG///LLL FFFEEE))) ... ... ... ... ... ... ... 999888 
TTTAAABBBLLLAAA 333444... PPPOOORRRCCCEEENNNTTTAAA JJJEEE DDDEEE RRREEEMMMOOOCCCIIIÓÓÓNNN PPPAAA RRRAAA CCCOOO NNNCCCEEENNNTTTRRRAAACCCIIIÓÓÓNNN AAALLLTTTAAA (((333...777333 MMMGGG///LLL FFFEEE))) ... ... ... ... ... ... ... ... ... 999999 
TTTAAABBBLLLAAA 333555... DDDAAATTTOOOSSS IIISSSOOOTTTEEERRRMMMAAA DDDEEE AAA DDDSSSOOO RRRCCCIIIÓÓÓNNN PPPAAA RRRAAA CCCOOONNNCCCEEENNNTTTRRRAAACCCIIIÓÓÓNNN DDDEEE HHHIIIEEERRRRRROOO ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 111000222 
TTTAAABBBLLLAAA 333666... DDDAAA TTTOOOSSS IIISSSOOO TTTEEERRRMMMAAA DDDEEE AAADDDSSSOOO RRRCCCIIIÓÓÓNNN PPPAAARRRAAA CCCAAANNNTTTIIIDDDAAADDD DDDEEE AAA DDDSSSOOO RRRBBBEEENNNTTTEEE...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 111000555 
TTTAAABBBLLLAAA 333777... AAANNNÁÁÁ LLLIIISSSIIISSS EEESSSTTTAAADDDÍÍÍSSSTTTIIICCCOOO “““TTT TTTEEESSSTTT””” ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 111000999 
TTTAAABBBLLLAAA 333888... AAANNNÁÁÁ LLLIIISSSIIISSS EEESSSTTTAAADDDÍÍÍSSSTTTIIICCCOOO CCCOOONNNCCCEEENNNTTTRRRAAACCCIIIÓÓÓNNN MMMEEEDDDIIIAAA ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 111111333 
TTTAAABBBLLLAAA 333999... AAANNNÁÁÁ LLLIIISSSIIISSS EEESSSTTTAAADDDÍÍÍSSSTTTIIICCCOOO CCCOOONNNCCCEEENNNTTTRRRAAACCCIIIÓÓÓNNN AAA LLLTTTAAASSS ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 111111666 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
x 
 
LISTA DE GRÁFICOS 
 
GRÁFICA 1. CALIBRACIÓN ESPECTROFOTOMÉTRICA PARA HIERRO ................................50 
GRÁFICA 2. CURVA DE CALIBRACIÓN. ...............................................................50 
GRÁFICA 3. COMPORTAMIENTO DE LAS FIBRAS DE QUERATINA. ..................................75 
GRÁFICA 4. CONCENTRACIONES MEDIAS DE SALIDA PARA CADA COLUMNA ......................77 
GRÁFICA 5. CONCENTRACIONES ALTAS DE SALIDA PARA CADA COLUMNA ........................77 
GRÁFICA 6. CURVA DE CALIBRACIÓN DEL ESPECTROFOTÓMETRO .................................79 
GRÁFICA 7. COMPARATIVO DE RESULTADOS LEÍDOS Y CORREGIDOS............................84 
GRÁFICA 8. COMPARATIVO DE RESULTADOS LEÍDOS Y CORREGIDOS PARA CONCENTRACIONES 
MEDIAS (0.48 – 0.81) .........................................................................87 
GRÁFICA 9. COMPARATIVO DE RESULTADOS LEÍDOS Y CORREGIDOS PARA CONCENTRACIONES 
ALTAS (0.67 –1.46) ............................................................................88 
GRÁFICA 10. COMPORTAMIENTO DE REMOCIÓN COLUMNA 1......................................94 
GRÁFICA 11. COMPORTAMIENTO DE REMOCIÓN COLUMNA 2......................................95 
GRÁFICA 12. COMPORTAMIENTO DE REMOCIÓN COLUMNA 3......................................96 
GRÁFICA 13. COMPORTAMIENTO DE REMOCIÓN COLUMNA 4......................................97 
GRÁFICA 14. COMPORTAMIENTO REMOCIÓN CONCENTRACIÓN MEDIA (2.14 MG/L FE) .......98 
GRÁFICA 15. COMPORTAMIENTO REMOCIÓN CONCENTRACIÓN ALTA (3.73 MG/L FE) ....... 100 
GRÁFICA 16. ISOTERMA DE ADSORCIÓN. CONCENTRACIÓN DE CONTAMINANTE HIERRO ...... 103 
GRÁFICA 17. ISOTERMA DE ADSORCIÓN. CANTIDAD DE ADSORBENTE........................... 106 
GRÁFICA 18. CANTIDAD DE QUERATINA VS REMOCIÓN .......................................... 107 
 
 
 
 
 
 
 
 
xi 
LISTA DE FOTOGRAFÍAS 
 
 
FOTOGRAFÍA 1. ANTRACITA..........................................................................11 
FOTOGRAFÍA 2. INSTALACIONES DE CORPOCHIVOR ............................................33 
FOTOGRAFÍA 3. INSTALACIONES DEL LABORATORIO DE AGUAS....................................34 
FOTOGRAFÍA 4. RECOLECCIÓN DE LAS FIBRAS DE QUERATINA. ...................................41 
FOTOGRAFÍA 5. CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS DE QUERATINA...................................42 
FOTOGRAFÍA 6. HOMOGENIZACIÓN DE LAS FIBRAS DE QUERATINA ...............................43 
FOTOGRAFÍA 7. EEESSSPPPEEECCCTTTRRROOOFFFOOOTTTÓÓÓMMMEEETTTRRROOO..............................................................46 
FOTOGRAFÍA 8. ÁREA DE PESAJE.....................................................................47 
FOTOGRAFÍA 9. MONTAJE PILOTO...................................................................65 
FOTOGRAFÍA 10. COLUMNA DE ADSORCIÓN.........................................................66 
FOTOGRAFÍA 11. LLENADO DE LA COLUMNA DE ADSORCIÓN .....................................67 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xii 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
FFFIIIGGGUUURRRAAA 111... SSSUUUPPPEEERRRFFFIIICCC IIIEEESSS DDDEEE PPPAAA RRRTTTÍÍÍCCCUUULLLAAASSS DDDIIIMMMIIINNNUUUTTTAAASSS YYY DDDEEE PPPAAA RRRTTTÍÍÍCCCUUULLLAAASSSMMMAAAYYYOOORRREEESSS ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...444 
FFFIIIGGGUUURRRAAA 222... CCCAAARRRLLL WWWIIILLLHHHEEELLLMMM SSSCCCHHHEEEEEELLLEEE DDDEEESSSCCCUUUBBBRRRIIIDDDOOO RRR DDDEEE LLLAAA AAADDDSSSOOORRRCCCIIIÓÓÓ NNN... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...555 
FFFIIIGGGUUURRRAAA 333... PPPUUUEEENNNTTTEEESSS EEENNNTTTRRREEE PPPAAA RRRTTTÍÍÍCCCUUULLLAAASSS EEENNN PPPRRREEESSSEEENNNCCC IIIAAA DDDEEE PPPOOO LLLÍÍÍMMMEEERRROOOSSS ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 111222 
FFFIIIGGGUUURRRAAA 444... FFFAAASSSEEESSS DDDEEELLL CCCAAABBBEEELLLLLLOOO OOO FFFIIIBBBRRRAAASSS DDDEEE QQQUUUEEERRRAAATTTIIINNNAAA... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 111777 
FFFIIIGGGUUURRRAAA 555... PPPAAA RRRTTTEEESSS DDDEEE UUUNNNAAA FFFIIIBBBRRRAAA DDDEEE QQQUUUEEERRRAAATTTIIINNNAAA... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 222000 
FFFIIIGGGUUURRRAAA 666... AAAFFFIIINNNIIIDDDAAADDD EEELLLÉÉÉCCCTTTRRRIIICCCAAA DDDEEE LLLAAASSS FFF IIIBBBRRRAAASSS DDDEEE QQQUUUEEERRRAAATTTIIINNNAAA... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 333555 
FFFIIIGGGUUURRRAAA 777... DDDIIISSSTTTRRRIIIBBBUUUCCC IIIÓÓÓNNN DDDEEE LLLOOOSSS EEELLLEEEMMMEEENNNTTTOOOSSS EEENNN LLLAAA TTTAAA BBBLLLAAA PPPEEERRRIIIÓÓÓDDDIIICCCAAA...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 333888 
FFFIIIGGGUUURRRAAA 888... DDDIIIAAAGGGRRRAAAMMMAAA DDDEEE LLLAAASSS PPPAAARRRTTTEEESSS DDDEEE UUUNNNAAA CCCOOO LLLUUUMMMNNNAAA DDDEEE AAA DDDSSSOOO RRRCCCIIIÓÓÓNNN... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 555111 
FFFIIIGGGUUURRRAAA 999... EEESSSQQQUUUEEEMMMAAA DDDEEELLL MMMOOO NNNTTTAAA JJJEEE PPPAAA RRRAAA LLLAAA RRREEEAAALLLIIIZZZAAACCCIIIÓÓÓNNN DDDEEE LLLAAASSS OOOBBBSSSEEERRRVVVAAACCCIIIOOONNNEEESSS ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 666444 
FFFIIIGGGUUURRRAAA 111000... MMMOOONNNTTTAAA JJJEEE PPPIIILLLOOOTTTOOO PPPAAA RRRAAA EEEVVVAAALLLUUUAAACCCIIIÓÓÓNNN DDDEEELLL VVVOOOLLLUUUMMMEEENNN DDDEEE QQQUUUEEERRRAAA TTTIIINNNAAA... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 666999 
FFFIIIGGGUUURRRAAA 111111... MMMOOONNNTTTAAAJJJEEE PPPIIILLLOOOTTT OOO... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 777111 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xiii 
LISTA DE ANEXOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xiv 
RESUMEN 
 
 
Esta investigación tuvo como objeto, conocer la potencialidad de adsorción que 
tienen las fibras de queratina en la remoción de compuestos químicos 
contaminantes (en este caso Hierro) que puedan representar riesgos para el 
equilibrio ecosistémico y, por ende, para la salud humana. 
 
El proyecto es una investigación de tipo experimental, fundamentada en pruebas a 
nivel de laboratorio, donde se prueban las fibras de queratina como alternativa de 
medio adsorbente en columnas de remoción, para la disminución o eliminación de 
compuestos y elementos químicos contaminantes presentes en aguas naturales o 
de origen industrial. 
 
El desarrollo de esta nueva alternativa de descontaminación de aguas se dirigió a 
analizar el comportamiento y la eficiencia de las Fibras de Queratina en la 
descontaminación de las aguas alteradas por la presencia del elemento químico 
Hierro mediante el empleo de un piloto compuesto, de una batería de columnas de 
adsorción y monitoreando, a nivel de laboratorio, las concentraciones de entrada y 
salida del elemento químico, seleccionado de un grupo de contaminantes elegidos 
previamente por su interés ambiental o por su usual presencia en las fuentes 
hídricas de la región. Este elemento químico elegido se prepararó en el laboratorio 
conforme a las concentraciones habitualmente halladas. 
 
Las variables de estudio que se manejaron durante el desarrollo del proyecto 
fueron: concentración del elemento químico y cantidad de adsorbente en peso. El 
parámetro de evaluación del potencial de las Fibras de Queratina es el porcentaje 
de remoción de hierro. 
 
Es evidente, en el recorrido de este documento que lo anteriormente propuesto 
puede ser una de las alternativas más efectivas para la descontaminación de aguas 
que presenten altas concentraciones de hierro, y además sigue siendo 
prometedora solución para la remoción de otro tipo de compuestos, por las 
propiedades de las fibras encontradas durante el proceso de esta investigación. 
 
Existe en este documento todo el recuento del proceso investigativo realizado, 
introduciendo al lector en un historia clara sobre el hierro y el proceso de 
Adsorción, incluyendo las generalidades de las fibras de queratina, además todo el 
procedimiento necesario en el laboratorio para el montaje del piloto. 
 
xv 
Seguido de lo anterior, se describen los resultados con su respectivo análisis y 
gráficas, finalmente el análisis estadístico lo cual conlleva a las conclusiones y 
recomendaciones respectivas generadas de todo el proceso investigativo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
 
 
El hombre por miles de años ha buscado la manera de “limpiar el agua”; en 
principio, lejos de lo que hoy se conoce como actividades industriales, pero 
enfocado siempre hacia el beneficio de la salud propia y de su comunidad. Cuando 
aparecen las actividades industriales, se presenta un nuevo inconveniente que 
empezaría a tener atención especial desde la última mitad del siglo pasado: las 
aguas residuales industriales, las cuales alteran significativamente las fuentes 
hídricas tanto subterráneas como superficiales, generando afectaciones al recurso 
y, posteriormente, al hombre y a todo su entorno. 
 
La contaminación química de las aguas ha venido a ser, en los últimos años, 
protagonista de una problemática de alcance mundial, no sólo por sus 
implicaciones ambientales y por el detrimento de la salud pública, sino también 
porque en miras a su control, los costos de inversión no son, en la mayoría de los 
casos, compatibles con las fuentes de financiación; lo que lleva a muchas 
comunidades al camino del desconocimiento, resignación y aceptación del recurso 
en deficientes condiciones, con la inmediata inclusión de consecuencias que 
repercuten directamente en los consumidores y en los ecosistemas. Por esta 
razón, es prioritario buscar nuevos procesos para el control de la contaminación 
química de las aguas, bajo parámetros de eficiencia y sostenibilidad que garanticen 
su funcionamiento y que no signifiquen un descalabro económico para quienes lo 
apliquen. 
 
Los procesos de tratamiento de aguas han venido evolucionando paralelamente 
con el desarrollo del hombre, siempre basado en el aseguramiento de un agua que 
no implique ningún tipode riesgo para la salud humana y en el control de aquellas 
que podrían, en alguna medida, afectar el medio ambiente. 
 
No obstante, el control de la contaminación hídrica resulta, en muchas ocasiones, 
una meta inalcanzable para las empresas –especialmente las latinoamericanas-, 
para las que el aspecto económico se constituye en un obstáculo en su 
compromiso de proteger el medio ambiente. Adicional a este ya conocido 
inconveniente, se le suma el de aquellas comunidades que, al no tener otra 
alternativa de fuentes de abastecimiento, se ven obligados a consumir el agua 
contaminada. 
2 
En conjunto con lo anterior y bajo otros planteamientos nace la idea de 
implementar una tecnología que permita la remoción de estos compuestos 
contaminantes, ya sean naturales o de origen industrial, por medio de la adsorción 
a través de fibras de queratina. Esta es una idea inédita y novedosa que busca 
mediante su experimentación a nivel de laboratorio, la posibilidad de ofrecer una 
tecnología para la eliminación de algunos de estos compuestos, de manera 
práctica y a bajo costo. 
 
Esta idea que nace de la necesidad de descubrir nuevas y apropiadas tecnologías 
que permitan el desarrollo sano de una comunidad y que ayuden a proteger el 
medio natural donde se desarrollan; se trata inicialmente de una inquietud 
científica que para poder haber sido valorada y determinar su aplicabilidad y su 
viabilidad, tuvo que someterse a un proceso de investigación experimental. De 
esta manera, conforme a los resultados obtenidos, se podría empezar a evidenciar 
una nueva alternativa de descontaminación de los recursos hídricos mediante el 
empleo de tecnologías económicas, que permitan cumplir con facilidad la 
normatividad pertinente y así proteger el medio ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
1 GENERALIDADES 
 
1.1 ADSORCIÓN 
 
La adsorción es la capacidad especial de ciertos sólidos para hacer que sustancias 
específicas de una solución se concentren en la superficie de la misma y de esta 
forma puedan separase, unos de otros, los componentes de soluciones gaseosas o 
líquidas. 
 
En la adsorción de un gas o de un soluto en disolución, las partículas se acumulan 
sobre la superficie de otro material. La sustancia que se adsorbe se denomina 
adsorbato y el material sobre el que lo hace es el adsorbente (el proceso 
inverso a la adsorción se conoce como desorción). La adsorción se distingue de la 
absorción en que esta última implica la acumulación de la sustancia absorbida en 
todo el volumen del absorbente, no solamente en su superficie. 
 
A pesar de que ahora se ha venido implementando la adsorción en diferentes 
procesos, aún no se ha aprovechado en todo su potencial; no obstante se viene 
aplicando especialmente como alternativa para mejorar la calidad del efluente de 
los tratamientos de aguas residuales, así como para remover algunas sustancias 
que dificultan los procesos de potabilización. 
 
Todo esto ha generado un creciente interés hacia el análisis y el estudio detallado 
de este fenómeno y hacia el empleo de diferentes materiales adsorbentes, dentro 
de los cuales se destaca el Carbón Activado. 
 
El proceso de adsorción es considerado un fenómeno fisicoquímico; y el uso del 
término sorción se debe a la dificultad de diferenciar la adsorción física de la 
adsorción química, y se emplea por ejemplo para describir el mecanismo por el 
cual la materia orgánica se adhiere a determinado adsorbente (carbón activo). 
 
En cromatografía de líquidos y gases la adsorción se utiliza para separar los 
componentes de una mezcla. Esta separación se basa en los diferentes grados de 
interacción de cada compuesto con el adsorbente. El mismo principio esta detrás 
del funcionamiento de filtros de uso doméstico e industrial, desde el extractor de la 
cocina hasta las mascarillas antigases. 
 
La propiedad de adsorción depende de la mayor área superficial. Por ejemplo 1 
cm3 de un material adsorbente sólido tiene un área de 6 cm2 de superficie 
4 
adsorbente. El mismo cubo dividido en cubos de 0.001 mm de lado tiene entonces 
un área de superficie total de 10000 tantos más del material adsorbido por el cubo 
sin dividir. (figura 1)1. 
 
Figura 1. Superficies de partículas diminutas y de partículas mayores. 
 
 
 
 
 
 
Un ejemplo claro relacionado con el área superficial es el polvo de almidón 
extendido en una mancha de grasa en un tejido, adsorbe la mancha y se lleva la 
grasa consigo al cepillarlo, a causa de la gran superficie adsorbente de las 
diminutas partículas de almidón. 
 
La adsorción se caracteriza por dos factores: 
 
A) INTENSIDAD DE ADSORCION: que es la fuerza con la cual el material 
adsorbido es retenido por el adsorbente. 
 
B) CAPACIDAD DE ADSORCION: que viene expresada en gramos de sustancia 
adsorbida por cada 100 gramos de adsorbente y es la cantidad que puede captarse 
en determinadas condiciones de temperatura, concentraciones, humedad del aire y 
velocidad de paso. 
 
♠♠ Temperatura: de esta depende la tasa de adsorción. 
♠♠ Concentración: influye directamente sobre la tasa de retención, en cuanto 
mayor sea la cantidad de sustancia a adsorber, mayor será la cantidad de 
adsorbente necesario para el tratamiento. 
♠♠ Humedad: en general la humedad relativa HR. aconsejable es de 70-75%. 
♠♠ Velocidad de paso: es la velocidad con la cual se hace pasar el fluido a 
depurar a través del adsorbente, cuanto menor es la velocidad de paso, la 
retención es mayor. 
 
Los adsorbentes pueden ser productos naturales como la bentonita ó artificiales 
como el carbón activo, geles inorgánicos ó adsorbentes sintéticos, mas adelante se 
trata este tema con profundidad. 
 
1 Figura tomada del libro Química General de Lee – Van Orden. Segunda Edición. Capitulo 23. Pág. 411. 1970 
5 
 
 
En el proceso de adsorción hay aspectos o factores que intervienen de una manera 
significativa, el más importante es la concentración y el más desfavorable la 
temperatura, siendo muy importante la estructura de la molécula a adsorber. Por 
otra parte cabe señalar la selectividad de cada adsorbente hacia ciertos 
adsorbatos, habiendo dado lugar este hecho a la aparición en el mercado de 
adsorbentes específicos para determinados compuestos. Dentro todos los 
adsorbentes posibles, el carbón activo es el más empleado. 
 
 
 
1.1.1 Descubrimiento del fenómeno 
 
 
La adsorción de gases sobre carbón de madera fue observada por primera vez por 
Carl Wilhelm Scheele (1742-
1786): químico sueco, boticario de 
Uppsala y Köping en Suecia y 
descubridor del cloro en 1773. 
 
Figura 2. Carl Wilhelm Scheele 
descubridor de la Adsorción 2. 
 
Él descubrió e identificó el cloro, el 
oxígeno, el fluoruro de hidrógeno, el 
cianuro de hidrógeno, el ácido 
láctico, el cítrico y otros ácidos 
orgánicos. Observó que el dióxido de 
manganeso calentado al rojo vivo, producía un gas que denominó "aire de fuego" 
debido a las chispas que producía en contacto con polvo de carbón caliente. 
 
Aunque los primeros estudios sistemáticos sobre el proceso de adsorción fueron 
realizados por T. de Saussure en 1814. La adsorción de sustancias en disolución 
se conoce por lo menos desde 1785, por los trabajos de T. Lowitz. 
 
 
 
 
2 Gráfico tomado del Website: >>http://www.google/adsorciónhistoria.com 
6 
1.1.2 Tipos de adsorción. 
 
 
Se distinguen dos tipos de fenómenos de adsorción: la adsorción física, o 
fisiadsorción y la adsorción química, o quimiadsorción. La diferencia entre ellas 
radica en el tipo de interacciones entre el adsorbente y el adsorbato. En la 
adsorción Física las interacciones predominantes son de tipo Van der Waals, 
mientras que en la adsorción química las interacciones semejan enlaces químicos. 
 
 Adsorción Física: ó adsorción de “Van der Waals”, es un fenómeno 
fácilmente reversible, como resultado de las fuerzas intermolecularesde atracción 
entre las moléculas del sólido y la sustancia adsorbida. Esta sustancia no penetra 
dentro de la red cristalina ni se disuelve en ella, sino que permanece totalmente 
sobre la superficie. 
 
 Adsorción Química: ó adsorción activada, es el resultado de la interacción 
química entre el sólido y la sustancia adsorbida (adsorbato). La fuerza de la unión 
química puede variar significativamente y puede suceder que no se formen 
compuestos químicos en el sentido usual; pero, la fuerza de adhesión es 
generalmente mucho mayor que la observada en la fisiadsorción. El proceso 
frecuentemente es irreversible; en la desorción, se descubre que la sustancia 
original ha sufrido un cambio químico. 
 
Es común que la interacción química entre el adsorbente y el adsorbato produzca 
cambios en la estructura de los compuestos involucrados. Esto puede modificar su 
reactividad y de ello depende la capacidad catalít ica del adsorbente. 
 
 
 
1.1.3 Naturaleza de los adsorbentes y sus usos. 
 
 
 
Los sólidos adsorbentes por lo general se utilizan en forma granular, los cuales 
varían de tamaño. Los sólidos en relación con su comportamiento como lecho 
adsorbente, deben ofrecer ciertas características según la aplicación que se les 
vaya a dar, por ejemplo: Si se utiliza un lecho fijo a través del cual va a fluir un 
líquido o un gas, por ejemplo, no deben ofrecer una caída de presión del flujo muy 
grande, ni deben ser arrastrados con facilidad por la corriente que fluye. Deben 
7 
tener adecuada consistencia para que no se reduzca su tamaño al ser utilizados o 
para que no se rompan al soportar su propio peso en lechos del espesor requerido. 
 
Si necesitan ser cambiados o removidos con cierta frecuencia de los recipientes 
que los contienen, deben fluir libremente facilitando estas tareas, las cuales son 
propiedades fácilmente reconocibles. 
 
Si necesitan ser cambiados o removidos con cierta frecuencia de los recipientes 
que los contienen, deben fluir libremente facilitando estas tareas, las cuales son 
propiedades fácilmente reconocibles. La siguiente lista presenta los principales 
adsorbentes de uso general: 
 
Tabla 1. Principales Adsorbentes de Uso General 
1.1.3.1 TIPO DE ADSORBENTE 1.1.4.1. DEFINICION Y USOS 
1. TIERRAS DE FULLER. 
Son arcillas naturales, proceden generalmente de Florida y 
Georgia, EUA. Principalmente son silicatos de aluminio y 
magnesio, bajo la forma de atapulguita y montmorillonita. La 
arcilla se calienta y se seca, y durante esta operación desarrolla 
una estructura porosa, es molida y cernida. Los tamaños que se 
consiguen comercialmente van desde grandes gránulos hasta 
polvos finos. Las arcillas son particularmente útiles para 
decolorar, neutralizar y secar productos del petróleo, aceites 
vegetales y animales. Lavando y quemando la materia orgánica 
adsorbida sobre la arcilla durante su utilización, el adsorbente 
puede usarse muchas veces. 
2. ARCILLAS ACTIVADAS. 
Son bentonitas u otras arcillas que no muestran ningún poder 
de adsorción hasta su activación mediante el tratamiento con 
ácido sulfúrico o clorhídrico. Después de este tratamiento, la 
arcilla se lava, se seca y se reduce a un polvo fino. Es útil para 
decolorar productos del petróleo; generalmente se descarta 
después de una sola aplicación. 
3. BAUXITA. 
Es cierta forma de la alúmina hidratada natural que debe 
activarse mediante calentamiento a temperaturas que varían 
entre 450 a 500º F, con el fin de activar su poder de adsorción. 
Se usa para decolorar productos del petróleo y para sacar 
gases; se reactiva mediante calentamiento. 
4. ALUMINA. 
Es un ox ido de aluminio hidratado, duro, que se activa por 
calentamiento para eliminar la humedad. El producto poroso se 
puede conseguir como gránulos o polvos, se usa como 
desecante de gases y líquidos. Se puede reactivar para su 
reutilización. 
5. CARBON DE HUESO. 
Se obtiene mediante la destilación destructiva de huesos 
pulverizados y secos a temperaturas de 600 a 900º C. Se utiliza 
en la refinación del azúcar. Reutilizable después de lavado y 
quemado. 
 
6. CARBONES DECOLANTES. 
Se preparan de diferentes modos. (a) Se mezcla materia 
vegetal con sustancias inorgánicas como cloruro de calcio, se 
8 
carboniza y elimina por lix iviación la materia inorgánica. (b) 
Mezclando materia orgánica, como aserrín, con sustancias 
porosas como piedra pómez; luego se emplea calentamiento y 
carbonización para depositar la materia carbónica en todas las 
partículas porosas. (c) se carboniza madera, aserrín y similares; 
luego se emplea activación con aire o vapor caliente. La lignita y 
el carbón bituminoso también son materias primas. Tiene 
infinidad de utilidades, incluso para la decoloración de 
soluciones de azúcar, sustancias químicas industriales, drogas 
y líquidos de limpieza en seco, purificación de agua, 
refinamiento de aceites vegetales y animales y para la 
recuperación de oro y plata a partir de sus soluciones de 
cianuro. 
7. CARBON ADSORBENTE DE GASES. 
Se prepara por la carbonización de cáscaras de coco, semillas 
de fruta, carbón, lignita y madera. Este debe ser activado, lo 
cual es un proceso parcial de ox idación mediante tratamiento 
con aire o vapor caliente. Se puede conseguir de forma granular 
o lentejas; se utiliza para la recuperación de vapores de 
disolventes en mezclas gaseosas, en máscaras de gas, 
recuperación de hidrocarburos de la gasolina a partir del gas 
natural y para el fraccionamiento de gases de hidrocarburos. Se 
reutiliza con evaporación del gas adsorbido. 
8. CARBON ACTIVADO DE MALLA MOLECULAR. 
Es una forma preparada especialmente con aberturas de poro 
controladas. Los poros pueden admitir, por ejemplo, 
hidrocarburos parafínicos, pero rechazan isoparafinas de 
diámetros moleculares grandes. Útil para fraccionar compuestos 
acetilénicos, alcoholes, ácidos orgánicos, cetonas, aldehídos y 
muchos otros. 
9. ADSORBENTES POLIMÉRICOS SINTÉTICOS. 
Son perlas esféricas porosas, 0.5 mm de diámetro; cada perla 
es un conjunto de microesferas, 10-4 mm de diámetro. El 
material es sintético, fabricado de monómeros polimerizables. 
Son útiles para la adsorción de orgánicos no polares a partir de 
soluciones acuosas. Se regeneran por lix iviación con alcoholes 
o cetonas de bajo peso molecular. 
10. SILICA GEL. 
Es un producto muy duro, granular, muy poroso, se prepara a 
partir del gel precipitado por tratamiento ácido de una solución 
de silicato de sodio. Se usa principalmente para la 
deshidratación del aire y otros gases, en mascaras de gases y 
para el fraccionamiento de hidrocarburos. Se reutiliza por 
evaporación de la materia adsorbida. 
11. MALLAS MOLECULARES. 
Son cristales de zeolitas sintéticos, porosos, aluminosilicatos 
metálicos. Las “ jaulas” de las celdas cristalinas pueden atrapar 
materia adsorbida, el diámetro de los pasadizos, controlado por 
la composición del cristal, regula el tamaño de las moléculas 
que pueden entrar o ser ex cluidas. Por lo tanto, las mallas 
pueden separar de acuerdo con el tamaño molecular, y también 
por adsorción de acuerdo con la polaridad molecular y el grado 
de instauración. Se consiguen industrialmente unos 9 tipos, en 
forma de lentejas, perlas y polvos. Son usados para la 
deshidratación de gases y líquidos, la separación de mezclas de 
hidrocarburos gaseosos y líquidos y otra gran variedad de 
procesos. Se regeneran por calentamiento o elusión. 
Tabla tomada el libro de Operaciones de Transferencia de Masa de ROBERT E. TREYBAL. Universidad de Rhode Island. 
Australia. Volumen 1. Cuarta parte. Pág. 623. 
 
9 
 
1.1.4 La adsorción en líquidos. 
 
 
 
Cuando un adsorbente sólido se sumerge en un líquido puro, la evolución de calor, 
conocida como el calor de humectación, es prueba de que ocurre la adsorción del 
líquido. No obstante, la inmersión no proporciona un método efectivo para medir 
la extensión de la adsorción. El volumen del líquido no muestraun cambio 
apreciable que pudiera utilizarse para medir la adsorción; así mismo, la separación 
del sólido y su respectivo peso no permitirá distinguir entre el líquido que se 
adsorbió y el que está mecánicamente ocluido. Para poder medir el fenómeno de 
manera más precisa, los autores mencionan dos metodologías, conforme al tipo de 
solución. 
 
 
 
• Adsorción del soluto a partir de soluciones diluidas. 
 
 
 
Cuando una solución binaria se mezcla con un adsorbente, ocurre tanto la 
adsorción del soluto como del disolvente. Puesto que la adsorción total no se 
puede medir, se determina en su lugar la adsorción relativa o aparente. El 
procedimiento acostumbrado es tratar un volumen conocido de solución con un 
peso conocido de adsorbente, v volumen solución / masa adsorbente. Como 
resultado de la adsorción preferente de soluto, se observa que la concentración de 
soluto del líquido cae del valor inicial Co al valor final en el equilibrio C* masa 
soluto / volumen líquido. La adsorción aparente de soluto, despreciando cualquier 
cambio de volumen en la solución, es v (Co – C*) masa soluto adsorbido / masa 
adsorbente. Esto es satisfactorio para soluciones diluidas cuando es pequeña la 
fracción del disolvente original que puede adsorberse. 
 
 
 
• Adsorción a partir de Soluciones Concentradas. 
 
 
 
Cuando la adsorción aparente de soluto se determina en el rango completo de 
concentraciones de disolvente puro o soluto puro, este último se adsorbe más 
10 
fuertemente con relación al disolvente. Al aumentar las concentraciones de soluto, 
el grado de adsorción de soluto puede seguir aumentando en realidad, puesto que 
la concentración de un líquido que consiste únicamente en soluto puro no 
experimenta cambio alguno al agregar el adsorbente. Cuando tanto el disolvente 
como el soluto se adsorben en casi la misma extensión puede suceder que el 
soluto se adsorba más frecuentemente que el disolvente, que los dos se adsorban 
igual; la adsorción aparente cae a cero, que el disolvente se adsorba más 
fuertemente. En consecuencia, al agregar el adsorbente a estas soluciones, la 
concentración de soluto en el líquido aumenta; la cantidad v (Co – C*) indica una 
solución aparente negativa de soluto. 
 
 
 
1.1.5 Usos de la adsorción. 
 
 
1.1.5.1 La adsorción en los procesos de tratamientos de agua. 
 
 
 
En la actualidad está ampliamente introducido el empleo de carbón activo en 
diversos campos de la industria tales como la industria de los azucares, la industria 
química, la industria farmacéutica etc. y, además, se está incrementando su uso 
cada vez más en el tratamiento de aguas residuales, potables y de proceso 
industrial, ya que, el carbón activo, es la sustancia adsorbente por excelencia 
“hasta el momento”. Esta elevada capacidad de adsorción de diversas sustancias, 
junto con la gran facilidad y rapidez de eliminación del medio tratado y la 
posibilidad de, una vez agotado, ser regenerado para su reutilización, permite un 
tratamiento eficaz y económico en múltiples aplicaciones, en muchas de las cuales 
hasta hoy se creía como un producto insustituible. 
 
En las plantas de tratamiento de agua potable y de aguas residuales, el Carbón 
Activado se utiliza ampliamente, como ya se mencionó, en dos presentaciones: 
 
 
 
 
 
 
11 
Fotografía 1 . A ntracita 
El Carbón Activo en grano o antracita como se muestra en la 
Fotografía 1.(Izquierda)3, que puede usarse en el tratamiento 
de agua potable sustituyendo a los filtros de arena. Y otra 
presentación es el conocido como Carbón Coke (que viene en 
trozos grandes) y se usa como complemento del usado en 
filtros, en una segunda etapa. En el primer caso, el carbón 
activo en grano actúa como filtro mecánico y adsorbente, mientras que en el 
segundo caso solo funcionaría como adsorbente con una mayor eficiencia en la 
retención de microcontaminantes; el Carbón Coque se usa tanto al inicio del 
tratamiento, como después del proceso dependiendo de la sustancia química o la 
característica que se quiera remover. 
 
Una de las funciones del carbón activo en el tratamiento de aguas es la eliminación 
de concentraciones residuales de agentes oxidantes como cloro y ozono, y de los 
derivados cancerígenos, trihalometanos, originados en estos tratamientos. El 
carbón activo actúa adsorbiendo estos productos o catalizando su paso a formas 
reducidas inofensivas. 
 
Estos agentes oxidantes pueden dañar el carbón activo que, para esta aplicación, 
debe presentar una gran dureza, siendo los carbones de hueso de aceituna y 
cáscara de coco los más recomendables. 
 
El carbón activo retiene materia orgánica, algas, detergentes, pesticidas, y en 
general todos los compuestos que causan problemas de olores y sabores en las 
aguas destinadas al abastecimiento de poblaciones. Adicionalmente es bueno 
anotar que sobre el carbón activo granular puede además favorecerse el desarrollo 
de colonias bacterianas que contribuyan a la eliminación de materia orgánica. 
 
Cuando las aguas presentan problemas por la presencia de iones hierro y 
manganeso, el tratamiento consiste en la oxidación bien con oxígeno atmosférico 
bien con agentes oxidantes y un posterior contacto en carbón activo o antracita. 
 
Las principales aplicaciones del Carbón Activo sobre el Agua son: 
 
 Decloración para eliminación del cloro libre contenido en el agua. 
 Eliminación de pesticidas y herbicidas contenidos en el agua potable. 
 Desodorización de olores de tipo orgánico e inorgánico contenidos en el 
agua. 
 
3
 Fotografía tomada del Website: <http://www.carbonactivo.com 
12 
 Eliminación de contaminantes orgánicos e inorgánicos contenidos en el 
agua. 
 Decoloración para conseguir agua incolora y para zumos de frutas y 
bebidas. 
 Eliminación de restos de hidrocarburos y aceites como tratamiento 
complementario a los separadores de hidrocarburos y aceites. 
 Empleo en acuarios para peces. 
 Material filtrante en filtros multicapa, además de sílice y antracita. 
 Tratamiento en aguas industriales y de proceso. 
 Tratamiento de aguas de piscinas. 
 Purificación de aguas residuales, como fase final. 
 Recuperación de oro y otros minerales. Etc… 
 
Los polímeros son usados también en procesos de adsorción en la 
descontaminación de aguas, donde se adicionan moléculas orgánicas de cadena 
larga (polímeros) cuyas subunidades sean ionizables, es decir, que tomen un signo 
de carga (positiva, negativa o neutra) al introducirlos en el agua (cationes, aniones 
o no iónicos), y que, por tanto, son conocidos como polielectrolitos, que producen 
la eliminación de partículas por medio de la adsorción y la formación de puentes 
entre ellas. En la Figura 34 se observa la formación de puentes entre partículas 
en presencia de polímeros orgánicos. 
Figura 3. Puentes entre partículas en presencia de polímeros 
 
 
4 Figura tomada del libro Ingeniería de Aguas Residuales de Metcalf y Hedí, Tercera edición, Volumen 1, Pág. 356. 
13 
En este caso, los polímeros aniónicos y no aniónicos (generalmente, son 
aniónicos ligeramente al introducirlos en agua), se Adhieren a un número de 
puntos de adsorción de la superficie de las partículas presentes en el efluente 
sedimentado. El puente se forma entre las partículas que son adsorbidas por un 
mismo polímero, las cuales se entrelazan en un proceso de floculación, 
aumentando su tamaño tridimensionalmente hasta poder ser eliminadas por 
sedimentación. 
 
 
 
1.1.6 Consideraciones generales del manejo de las pruebas en 
laboratorio. 
 
 
 
El fenómeno de adsorción puede estudiarse fácilmente, para ello se han 
desarrollado métodos diversos entre los que se encuentran los métodos de flujo, la 
desorción súbita, la gravimetría y los métodos con trazadores radioactivos. 
 
Una de las técnicas más sencillas para analizar el grado de adsorción de un 
material sobre un adsorbente consiste en trabajar condisoluciones del adsorbato a 
diferentes concentraciones. El problema se reduce entonces a comparar la 
concentración del soluto antes y después de llegar al equilibrio con el adsorbente. 
 
Estas concentraciones se pueden determinar de varias maneras: las más comunes 
son la titulación y la Espectrofotometría, este último es el método que se va a usar 
en el desarrollo de esta investigación. El método permite trabajar con adsorbentes 
distintos como carbón activado, gel de sílice, alúmina, zeolita (ó como en esta 
investigación con queratina), y también el uso de diferentes disolventes. A 
continuación se describe la metodología de análisis de la adsorción en el 
laboratorio. 
 
El trabajo se inicia preparando disoluciones de adsorbato con diferentes 
concentraciones, las cuales se valoran con una disolución estándar con el fin de 
determinar su concentración exacta. (C0). Seguido a esto se toman alícuotas, en 
este caso de 1100 ml, medidas con exactitud, colocadas en un número 
determinado de columnas (que en nuestro caso es de 10 columnas cilíndricas) y 
en cada una de ellas se agrega determinado volumen de adsorbente (queratina). 
Las disoluciones de adsorbato se pasan por las columnas que contiene el 
adsorbente y se valoran para determinar la concentración final C. 
14 
A partir de la diferencia de concentraciones, inicial C0 y final C de adsorbato en 
cada columna, el volumen de disolución empleado, V (1100 ml) y la masa de 
adsorbente utilizada (mc) se puede calcular N, que es el número de moles 
adsorbidos por gramo de adsorbente: 
 
 
 N = V * C0 – C 
 mc 
 
La cantidad de adsorbato que puede retener un adsorbente es función de la 
temperatura y las características de la concentración del adsorbato. En general, la 
cantidad de materia adsorbida se determina como función de la concentración a 
temperatura constante, que es el proceso para esta investigación (T° cte). Y la 
función resultante se conoce con el nombre de isoterma de adsorción. Las 
fórmulas más empleadas para el tratamiento de los datos experimentales de la 
isoterma fueron desarrolladas por Freundlich, por Langmuir y por Brunauer, 
Emmet y Teller (Isoterma BET). De las tres formulaciones, la más empleada para 
describir las características de adsorción del carbón activado, por ejemplo, 
empleado en el tratamiento de aguas residuales es la isoterma de Freundlich. 
 
Cuando el proceso dominante es la fisiadsorción, las características cualitativas de 
las isotermas de adsorción de diversos materiales son muy similares. De hecho, 
los resultados de la adsorción de solutos diversos se ajustan bastante bien, en un 
intervalo restringido de concentraciones (m), a los que predice la siguiente 
ecuación empírica, propuesta en 1909 por Freundlich: 
 
N = c1m
1/C2 
 
Donde N es la cantidad de sustancia adsorbida por gramo de adsorbente y, C1 y C2 
son constantes experimentales sin ningún significado físico -C2 es siempre mayor 
que 1, y usualmente se encuentra entre 2 y 4 (Glasstone, 1968)-. 
 
En 1916, Langmuir desarrolló un modelo simple para tratar de predecir el grado de 
adsorción de un gas sobre una superficie como función de la presión del fluido en 
este modelo se suponen cuatro cosas: 
 
1. El adsorbato forma una capa monomolecular sobre la superficie; 
2. Todos los sitios de la superficie son equivalentes. 
3. No hay interacción entre las partículas adsorbidas. 
4. Las moléculas adsorbidas no tienen movimiento sobre la superficie. 
15 
Como la adsorción es un proceso exotérmico el incremento de temperatura 
favorece la desorción del adsorbato. En algunos sistemas la fisiadsorción es el 
proceso dominante a bajas temperaturas, mientras la adsorción química se 
manifiesta a altas temperaturas. Tal es el caso de hidrógeno sobre níquel. 
 
La isoterma de adsorción de Langmiur se desarrolló adoptando las siguientes 
hipótesis: 
 
 Existe un número fijo de puntos accesibles disponibles en la superficie 
adsorbente, todos los cuales poseen la misma energía. 
 
 La adsorción es reversible. El equilibrio se alcanza cuando la velocidad de 
adsorción de las moléculas sobre la superficie es la misma que la velocidad 
de deserción de las mismas. 
 
Así pues, la velocidad a la que se lleva a cabo la adsorción es proporcional a la 
fuerza que la produce, que corresponde a la diferencia entre la cantidad adsorbida 
para una cierta concentración y la capacidad de adsorción a dicha concentración. 
Para la concentración de equilibrio, esta fuerza es nula. 
 
 
 
1.2 LA QUERATINA 
 
 
 
El cabello al igual que el pelo o la lana natural, las uñas, los cuernos o las pezuñas, 
esta constituido fundamentalmente por queratina. La columna de cabello es en 
realidad un largo cilindro de células altamente organizadas y queratinizadas que 
están orientadas y estructuradas bioquímicamente de tal manera que resisten 
fuerzas degenerativas como, fricción, tracción, tensión, doblamiento (resistencia al 
quiebre) y radiación ultravioleta. 
 
El cabello es entonces un verdadero cilindro de QUERATINA, la solidez y calidad 
dependen de esta proteína, de la riqueza de su composición y de su presencia en 
el pelo. El cabello virgen (el que no ha sufrido nunca procesos químicos) puede 
considerarse como una estructura queratiníca perfecta, siempre y cuando su 
queratina no haya sido modificada por alguna deficiencia orgánica. 
 
 
16 
1.2.1 Clasificación de la Queratina. 
 
 
 
Según su composición las proteínas se clasifican en simples y conjugadas, la 
proteína de nuestro interés la QUERATINA se encuentra dentro del grupo de las 
simples, que son las que al hidrolizarse producen únicamente aminoácidos. Dentro 
de este grupo la queratina se encuentra en el rango de las fibrosas: 
 
PROTEINAS SIMPLES FIBROSAS 
 
 Colágeno: en tejidos conjuntivos, cartilaginosos 
 Queratinas: En formaciones epidérmicas: pelos, uñas, plumas, 
cuernos. 
 Elastinas: En tendones y vasos sanguíneos 
 Fibroínas: En hilos de seda, (arañas, insectos) 
 
Según su conformación Las proteínas fibrosas se constituyen por cadenas 
polipeptídicas alineadas en forma paralela. Esta alineación puede producir dos 
macro-estructuras diferentes: fibras que se trenzan sobre si mismas en grupos de 
varios haces formando una "macro-fibra", como en el caso del colágeno de los 
tendones o la α-queratina del cabello; la segunda posibilidad es la formación de 
láminas como en el caso de las β-queratinas de las sedas naturales. 
 
Las proteínas fibrosas poseen alta resistencia al corte por lo que son los principales 
soportes estructurales de los tejidos; son insolubles en agua y en soluciones 
salinas diluidas y en general más resistentes a los factores que las desnaturalizan. 
 
 
 
1.2.2 Fases de las Fibras de Queratina. 
 
 
 
Para el desarrollo de esta investigación es importante conocer cuales son los 
características de las fibras para optimizar su clasificación y así determinar la 
influencia de sus características en el proceso de adsorción. El ciclo vital del 
cabello se reduce a tres fases: 
 
 
17 
1.2.2.1 Fase Anágena 
 
 
 
Es la fase de formación y crecimiento (de 2 a 6 años). El tiempo de actividad de 
los folículos varía notablemente con las especies, y, dentro de las mismas especies, 
según la región, las estaciones y la edad. Hacia el final de esta fase los folículos o 
fibras del cuero cabelludo muestran un apreciable afinamiento. 
 
 
 
1.2.2.2 Fase Catágena 
 
 
 
Es una fase de transición (de 2 a 3 semanas) relativamente corta. A partir del 
catágeno, la vaina de tejido conectivo del folículo, en especial la membrana vítrea, 
se afina considerablemente y esto se asocia con la ondulación característica en los 
límites epiteliales. Subsecuentemente el pelo se mueve hacia la superficie de la 
piel dejando un espacio que se llena con células epiteliales indiferenciadas, 
formando una columna, luego de este ascenso, el límiteepitelial se acorta 
progresivamente desde abajo y finalmente se reduce a un tubo pequeño. 
 
Figura 4. Fases del Cabello o Fibras de Queratina5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 Figura tomada del Website: <http://www.profcupido.hpg.ig.com.br/a_quimica_do_cabelo.htm> 
18 
1.2.2.3 Fase Telógena 
 
 
 
Es la fase de muerte y posterior caída provocada por el nacimiento de un nuevo 
cabello (de 2 a 3 meses). Comúnmente, un promedio cercano al 13% de los 
folículos se hallan en telógeno. Tan sólo el 1% se encuentra en catágeno. Si 
aceptamos que hay cerca de 100.000 folículos en el cuero cabelludo y su vida 
promedio es de 1.000 días, podríamos perder cerca de 100 cabellos cada día. En 
la práctica este nivel de reposición no se cumple y por lo tanto ese nivel de pérdida 
es considerado excesivo. 
 
 
 
1.2.3 Composición de la Queratina. 
 
 
 
La queratina como cualquier otra proteína esta compuesta por veinte aminoácidos 
(lo que la hace una proteína albuminoide)6, los cuales son: Glicina, alamina, 
valina, leucina, isoleucina, fenil, alanina, triptófano, serina, treonina, tirosina, 
prolina, hidroxiprolina, metionina, cisteína, cistina, lisina, arginina, histidina, ácido 
aspártico y ácido glutámico. 
 
Los análisis de la composición química de los elementos contenidos en el cabello, 
revelan la presencia de carbón, hidrógeno, oxígeno y azufre, en promedio, en la 
siguiente proporción: 
 
Tabla 2. Composición química de la Queratina. 
 
COMPUESTO QUÍMICO PORCENTAJE 
Carbón 45.2 % 
Hidrógeno 6.6 % 
Oxígeno 27.9 % 
Nitrógeno 15.1 % 
Azufre 5.2 % 
 
 
 
6 Información tomada del Website: <http://www.perderpelo.com/html/el_pelo.html> 
19 
Adicionalmente, algunos metales han sido encontrados en pequeñas cantidades: 
Calcio, Cadmio, Cromo, Cobre, Mercurio, Zinc, Plomo, Hierro, Arsénico y Silicio. La 
mayoría de ellos se han incorporado dentro del cabello desde fuentes externas 
pero son probablemente integrados en la estructura de la fibra. 
 
Además de estos compuestos contiene una materia llamada melanina, la cual es la 
responsable de la pigmentación o color del cabello. Es un polímero de alto peso 
molecular, insoluble en agua y en la gran mayoría de solventes. Es de muy baja 
reactividad química y no puede ser significativamente alterado, excepto por 
intensa oxidación o por soluciones alcalinas altamente concentradas, su estructura 
significativamente compleja no ha sido del todo descifrada aún. 
 
La queratina, ese complejo proteínico con características especiales; su alto 
contenido de azufre y la presencia de diversos enlaces, podrían explicar el por qué 
poseen extraordinarias propiedades físicas y químicas. 
 
 
 
1.2.4 Partes del cabello o Fibras de Queratina. 
 
 
 
Para el desarrollo de esta investigación es importante conocer como se forman las 
fibras de queratina y si sus partes pueden ser relevantes en este proceso, con lo 
anterior se pretende tener claridad en la influencia que esto puede tener en el 
progreso de la investigación. 
 
El volumen de cada cabello está dado por el estrato cortical, formado por células 
de queratina elongadas y cementadas entre sí. El cortex está rodeado por la 
cutícula y puede presentar, además, una médula continúa o discontinúa. A pesar 
de que la cutícula del cabello está conformada como un estrato cuboide, las células 
se vuelven cada vez más aplanadas e imbricadas, en la medida que se alejan del 
bulbo capilar. Las células exteriores se superponen con sus extremos libres 
dirigidos hacia la punta y se conectan con la cutícula de la vaina interior de la raíz. 
 
Cubriéndola, se encuentra una capa externa, que continúa a lo largo del epitelio 
superficial, y que, a su vez, se halla cubierta con un estrato de bajo contenido 
celular, formado por fibras de colágeno, unas pocas fibras elásticas y fibroblastos. 
La parte más profunda de este estrato celular podría ser la responsable de la 
renovación de las papilas. 
20 
 
El cabello crece a partir de folículos que son invaginaciones de epitelio superficial. 
Cada uno de ellos encierra, en una pequeña porción de su base, un área de dermis 
conocida como la papila dérmica. A continuación una breve descripción de las 
partes del cabello o fibras de queratina. 
 
Figura 5. Partes de una Fibra de Queratina7. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
☯ Cutícula: 
 
 
Dentro del folículo la cutícula del cabello se origina una simple capa celular. Las 
células de esta capa inician en forma cúbica y luego se van aplanando a medida 
que ascienden por el folículo. 
 
Al mismo tiempo, ellas se inclinan de manera ascendente y según la etapa de 
queratinización completa, se traslapan una sobre la otra asemejando un tejado 
(imbricación). En el cabello definitivo las secciones transversales, muestran la 
cutícula como una estructura multicapa con un promedio de 7 capas al final de la 
raíz, cada una de 350-450 nm. 
 
7 Figura tomada del Website: <http://www.profcupido.hpg.ig.com.br/a_quimica_do_cabelo.htm> 
 
21 
 
Las células maduras conforman capas de queratina densa que muestran espesores 
cambiantes tanto en las zonas exteriores como las interiores. La parte externa de 
la cutícula presenta una superficie rica en proteínas sulfuradas, esto protege a las 
células de la cutícula de una detersión prematura, producto de agresiones físicas o 
químicas. 
 
 
☯ Corteza o Córtex: 
 
 
La corteza constituye el núcleo central de la columna de cabello y es el principal 
responsable de las propiedades mecánicas de la fibra. Microfibrillas de queratina 
se generan en las células de la corteza y, en la totalidad del cabello, estas 
microfibrillas están embebidas en un matrix de proteína altamente sulfurada y 
compactadas en paquetes de macrofibrillas. 
 
Estas unidades queratinizadas además están orientadas longitudinalmente dentro 
de las células formando un compuesto natural fibro - matriz muy fuerte. La 
corteza del cabello esta compuesta de un 40 % de proteína altamente sulfurada y 
un 60 % de baja, & - helico proteína (fibrilar). 
 
 
☯ Médula. 
 
 
La médula representa más del 50 % del diámetro de la fibra. Esta tiene unas 
importantes propiedades de termorregulación en relación a los espacios vacíos en 
él. En el hombre la médula es algunas veces intermitente a lo largo de las fibras y 
en algunos casos es completamente ausente. Esto sugiere que no posee un 
significado funcional, pero puede proporcionar firmeza. 
 
 
▪▪ Vaina interna de la raíz. 
 
 
Cada una de las tres capas de la vaina interna de la raíz se queratiniza y, a pesar 
de que los tiempos de maduración son diferentes, los patrones de cambio son 
idénticos. A medida que las células elevan el folículo, los filamentos se vuelven 
más abundantes y aumenta el número y el tamaño de los gránulos. 
22 
 
La vaina interna de la raíz se endurece aún antes que el cabello que 
presuntivamente se encuentra en su interior. Se cree que es la responsable de 
controlar la calidad definitiva del cabello, en cuanto a su salud y a numerosos 
problemas genéticos vinculados a una morfología anormal. 
 
 
▪▪ Vaina externa de la raíz. 
 
 
En los seres humanos, la vaina externa de la raíz se compone de dos estratos. En 
el exterior, las células progresivamente aumentan su número, desde la raíz a la 
punta. Produce cementosomas, los cuales se acumulan. Estudios recientes 
sugieren que tanto la médula, el cortex, la cutícula y la vaina interna de la raíz, 
despliegan una similar expresión de Queratina. Por el contrario, se cree que la 
expresión de queratina de la vaina externa es única. Existe gran especulación 
sobre la dirección migratoria de las células de la vaina externa durante los diversos 
estadios del ciclo del cabello. 
 
 
 
1.2.5 Propiedades de la Queratina. 
 
 
 
La queratina del cabello es extremadamente estable y homogénea y sualta 
concentración de grupos de disulfuros y sulfídrílicos (elementos surgidos de la 
combinación del azufre con otras sustancias) le confiere una gran durabilidad, así 
como una gran capacidad para concentrar “metales y elementos en estado de 
traza”, es decir en proporciones muy ínfimas, casi inexistentes. 
 
La queratina del cabello humano es elástica y resiste bien el calor y la intemperie, 
puede soportar sin romperse una carga de 110 a 60 gramos, esta medida es válida 
para cabellos sanos, cuando el cabello se expone al sol o algún producto suave 
llega al punto de ruptura, entonces solo soporta 85 gramos en los cabellos gruesos 
y 50 en los finos. Cuanto mas sufre el cabello menos presión puede aguantar. En 
cabellos decolorados o con muchos castigos por operaciones y productos químicos 
superpuestos bajan una franja entre 45 y 30 gramos. 
 
23 
El pelo se convierte en una cana cuando pierde su manto protector de queratina, 
al quedarse sin ella sale blanco. La pérdida de queratina puede ser mayor en 
unos cabellos y menor en otros, produciéndose así la aparición de canas diferentes 
en la cabeza, unas totalmente blancas y otras más oscuras (Sin Queratina). 
 
El cabello es capaz de absorber agua, incluso la atmosférica. Al mojarse aumenta 
su elasticidad y plasticidad ya que se produce la ruptura de los puentes de 
hidrogeno que mantienen la estructura de α-queratina convirtiéndola a β-queratina 
que es más flexible. Si el agua se aplica como vapor, el proceso de ablandamiento 
es más profundo. El vapor de agua al estar a mayor temperatura, produce ruptura 
de los puentes laterales entre las cadenas de queratina, permitiendo mayor 
deformación; este tolera el calor seco por debajo de los 140 °C, si el calor es 
húmedo, soporta temperaturas superiores a 200°C. Su color lo determinan dos 
tipos de pigmentos presentes en las células de la corteza del tallo: las eumelaninas 
(color castaño a negro), y las feomelaninas (color castaño a rubio). 
 
 
1.2.5.1 Propiedades físicas de las fibras de queratina. 
 
 
Estas propiedades físicas dependen de la geometría del cabello, principalmente del 
diámetro de la fibra. 
 
☯ Propiedades mecánicas. 
 
 Resistencia a la tensión. (Estiramiento). 
 Resistencia a cargas disruptivas. (Ruptura). 
 Resistencia a la deformación permanente. 
 
☯ Propiedades de superficie. 
 
 Importancia de la superficie del cabello: 
 
Un cabello de 80 µm de diámetro y 20 cm de longitud en una cabeza, representa 
una enorme área superficial de aproximadamente unos 6 m2; esto explica (en 
parte) por que es tan difícil humedecer el cabello. Las capas traslapadas o 
imbricaciones presentes en las fibras de queratina, aumentan también el área 
superficial de cada fibra de cabello. 
 
24 
 
☯ Propiedades eléctricas. 
 
 
La queratina del cabello es un excelente aislante eléctrico; su resistencia eléctrica 
es cercana a los 1010 Ω/ cm, que es menor que la del asbesto. Sin embargo, este 
nivel de resistencia disminuye rápidamente con el agua contenida en el cabello. 
 
Además, el cabello es triboeléctrico: es capaz de liberar cargas eléctricas 
simplemente a través de la fricción. 
 
 
☯ Propiedades de fricción. 
 
 
El cabello tiene un alto coeficiente de fricción, más elevado que el de las fibras 
naturales o sintéticas, debido a su particular superficie, más exactamente a la 
presencia de niveles y a los traslapos de las capas que los conforman, los cuales 
dificultan los movimientos de deslizamiento. 
 
De hecho, existen dos coeficientes de fricción dependiendo de su dirección: de la 
base a la punta y viceversa, siendo mucho menor en el primer caso. (1/2 a 4 veces 
dependiendo del tipo de cabello). 
 
 
☯ Propiedades físico – químicas Adsorción. 
 
 
Muchos compuestos orgánicos son retenidos fuertemente por la superficie del 
cabello. Partículas cargadas eléctricamente son atraídas y conducidas hacia zonas 
ionizadas de carga opuesta. 
La queratina contiene un número de aminoácidos, que le brindan una gran 
posibilidad de disponer radicales de enlace sobre su superficie. La afinidad 
fisicoquímica de la superficie por los compuestos catiónicos (+) es elevada. 
 
 
 
 
 
 
25 
1.3 ANTECEDENTES DEL USO DE LAS FIBRAS DE QUERATINA COMO 
ADSORBENTE. 
 
 
 
En realidad el uso de las fibras de queratina ha tenido muy poca aplicación en el 
campo ambiental; no obstante, se han realizado estudios en el área de la salud; 
por ejemplo, el investigador forense Anatoli Skalni de la antigua URSS, ha 
desarrollado un método para detectar las características del organismo y los 
hábitos de salud, a través del pelo, por medio de un sistema llamado 
“expectrómetro Skalni” que es capaz de dilucidar las costumbres alimenticias de 
una persona, así como si fuma, su modo de vida, su resistencia a las bebidas 
alcohólicas, si tiene enfermedades crónicas e incluso a cuáles se halla más 
predispuesto. 
 
Otro método también basado en el análisis capilar fue el desarrollado por la 
compañía Psychemedics, de EEUU, basado en un proceso químico llamado “RIAH” 
(Ensayo Radioinmunológico del Cabello), el cual, es capaz de detectar seis veces 
más consumidores de estupefacientes que los análisis convencionales de orina y a 
muy bajos costos. Mediante el análisis de una fracción de pelo de tres centímetros 
se obtiene un historial de las sustancias consumidas en los últimos meses e incluso 
más, si se trata de heroína o cocaína. 
 
Pero la alternativa más prometedora en esta área es la “Microscopía protónica”. Su 
creador afirma “Debido a su enorme capacidad para almacenar los minerales y las 
sustancias tóxicas presentes en el organismo, la queratina capilar es como una 
"caja negra" que informa sobre la nutrición y la salud de un individuo, así como los 
productos que ha consumido o recibido del ambiente, tanto si está vivo o si murió 
hace varios siglos”. Así, pueden analizarse tanto muestras de cabello actuales 
como arqueológicas, para conocer el estado nutricional, la exposición elevada a los 
metales o la aceptación de una medicación. 
 
Pero el resultado de las mediciones todavía se discute debido a la enorme 
variación en las concentraciones de los elementos traza, a la ausencia de un 
material biológico de referencia universalmente aceptado y a la contaminación del 
cabello debida a su exposición a agentes atmosféricos. Incluso hay diferencias en 
los análisis de muestras de cabello de un mismo individuo8. 
 
 
8 Tomado de la pagina web: www.mujerunica.com. 
 
26 
Adjunto a estas investigaciones; que han sido las más representativas, existen 
otros estudios e investigaciones que le atribuyen a la queratina presente en el 
cabello un gran número de propiedades; estos innumerables descubrimientos van 
siempre enfocados a descubrir al ser humano pero no se han aplicado como 
alternativa ambiental en la descontaminación de aguas. 
 
Basados en lo anterior y junto con otros planteamientos, consultas e 
investigaciones nace la pregunta ¿si las fibras de queratina (cabello) tienen la 
capacidad de almacenar trazas de las sustancias que han estado en contacto con 
los organismos, entonces podría también adherir a su superficie compuestos que 
por ejemplo, se encuentren alterando la calidad de las aguas?, solo esta 
investigación tiene la repuesta. 
 
Ya en el área ambiental, las fibras de queratina son usadas como alternativa de 
descontaminación del aire, por medio de procesos electrostáticos que se basa en 
la mutua atracción entre las partículas con una carga eléctrica y un electrodo 
colector de polaridad opuesta (fibras de queratina). 
 
Aplicada a la Ingeniería del Agua, su investigación es insuficiente a excepción de la 
investigación hecha por el Ingeniero William Lozano, Ingeniero Ambiental y 
Sanitario de la Universidad de la Salle, realizada en el año 2003, llamada 
“fibrofiltración”. El objetivo de su Investigación fue plantear una alternativa de 
sustitución de los medios granulares convencionales