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Treatment of wastewater by electrochemical methods

LEQA y el medio ambiente 

En consonancia con la cada vez más importante demanda social de los últimos años, una de las líneas de desarrollo prioritarias de nuestro grupo es la MEDIOAMBIENTAL. 

Dentro de las posibilidades que ofrece la Electroquímica en el tratamiento de aguas residuales, en nuestro departamento hemos realizado un especial hincapié en la eliminación de metales pesados, en la desalinización de aguas y en el tratamiento de vertidos con un alto contenido en materia orgánica dificilmente tratable por métodos biológicos (elevados valores de DQO, presencia de fenoles, colorantes, etc.)

 

TRATAMIENTO DE VERTIDOS CON ALTO CONTENIDO ORGÁNICO

La Electroquímica presenta dos metodologías alternativas a los tratamientos tradicionales vistos, que son la electrooxidación directa o indirecta y la electrocoagulación. 

  • Tratamiento por electrooxidación

La destrucción electroquímica es una metodología que presenta, en principio, un mayor coste económico que los tratamientos tradicionales vistos anteriormente. Sin embargo, posee numerosas ventajas entre las que podemos citar: 

  • Es una metodología muy versatil capaz de aplicarse a una gran variedad de problemáticas: disminución de DQO y DBO, eliminación de color, eliminación de compuestos no biodegradables, etc.
  • El reactivo utilizado es la electricidad, de bajo coste y disponibilidad inmediata, no genera residuos y evita problemas derivados de almacenamiento y stock.
  • Es facilmente escalable y automatizable.
  • El tratamiento puede ser interrumpido y continuado a voluntad por el simple corte de la corriente eléctrica suministrada a los electrodos.

El tratamiento electroquímico es especialmente interesante cuando es utilizada como pretratamiento en el vertido de sustancias altamente tóxicas. Estas son degradadas parcialmente a productos biodegradables, de forma que los efluentes puedan ser vertidos a una depuradora biológica. Cabe decir además, que se da la afortunada circunstancia de que allí donde los métodos convencionales presentan problemas o carencias, la tecnología electroquímica aporta soluciones eficaces. 

Otra posibilidad de tratamiento la constituye la electrooxidación indirecta, consistente en la generación "in situ" de cloro e hipoclorito. Estos son generados en el ánodo y consumidos en la oxidación de la materia orgánica y tóxica durante el tratamiento, lo que elimina problemas derivados de transporte y almacenamiento cuando se realiza un tratamiento de oxidación química convencional con estos compuestos. Los reactivos utilizados pueden ser agua de mar, ácido clorhídrico o incluso los mismos cloruros que contienen las aguas a tratar. La producción de cloro o hipoclorito está controlada en todo momento por la corriente que circula por la célula.

 

  • Tratamiento por electrocoagulación (EC)

La electrocoagulación es una técnica electroquímica relacionada con la coagulación química muy interesante para el tratamiento de una gran variedad de aguas residuales (contenido en metales pesados, DQO y DBO, aceites y grasas, tensoactivos,... siendo especialmente interesante en la decoloración de aguas). El proceso implica la aplicación de una corriente eléctrica a un ánodo de sacrificio, normalmente aluminio, dentro de un tanque de proceso. Las reacciones anódica y catódica son:

 

generándose iones aluminio que actuan como coagulante, así como burbujas de gas que colaboran en la flotación. Los lodos generados son separados posteriormente por filtración.

Entre las principales características y ventajas de la electrocoagulación (EC) podemos citar :

  • El equipamiento requerido es sencillo, automatizable y fácil de operar. Asimismo, no tiene partes móviles, lo que minimiza el coste de mantenimiento.
  • Las aguas tratadas son incoloras e inodoras.
  • La EC trabaja sin adición de reactivos químicos, lo que evita problemas de stock y almacenamiento, así como genera menos lodos que la coagulación química, lo que disminuye el posterior coste de tratamiento de éstos.
  • Los lodos generados retienen poca humedad, lo que disminuye el coste de gestión de los mismos.
  • La formación de burbujas mejora la eficiencia en el proceso de floculación.

Uno de los sectores donde la electrocoagulación presenta mejores resultados es el de la Industria textil. En éste, su eficacia en la precipitación de colorantes, tensioactivos, productos de estampación, apresto,... usados en distintas etapas del procesado de los tejidos da lugar a aguas incoloras, sin sustancias de alta toxicidad, con niveles de DQO, conductividad y resto de sus parámetros dentro de los márgenes de vertido.

 

 

 

La fotografía muestra un agua procedente de una industria textil antes y despues de su tratamiento por electrocoagulación y filtrado.

 

 

 

 

 

 

 

PROCESOS DE SEPARACIÓN CON MEMBRANAS (ELECTRODIALISIS)

El Grupo de Electroquímica Aplicada y Electrocatálisis de la Universidad de Alicante tiene una gran experiencia, pericia y know-how para desarrollar y llevar a cabo procesos de desalinización aplicando la técnica electroquímica conocida como electrodiálisis. La electrodiálisis es un proceso electroquímico que permite desalinizar una corriente acuosa mediante el uso de corriente eléctrica. La aplicación de una diferencia de potencial en un apilamiento de membranas convenientemente elegidas (ver figura) permite eliminar la mayor parte de las sales contenidas en una disolución (disolución a diluir) que pasan a otra (disolución a concentrar). También tiene una planta piloto equipada con la infraestructura necesaria para desarrollar el escalado de procesos a escala industrial. Posee un reactor de electrodiálisis, 4.4 m2 de área activa, capaz de tratar lotes de hasta 600 litros. También dispone de un sistema automatizado de lectura de datos en campo y control del proceso.

En el campo de la desalación para obtener agua es muy competitiva la electrodiálisis cuando su contenido salino es inferior a 5-6 g/l. Por otro lado la electrodiálisis es el proceso más potente y competitivo cuando se trate de desalinizar una corriente acuosa que contiene un producto de alto valor añadido, que puede ser no iónico en ciertas condiciones de acidez. 

Las aplicaciones básicas de la electrodiálisis convencional se pueden agrupar en tres categorías básicas:

  • Reducción de la concentración de electrolito en una disolución.
  • Aumento de la concentración de electrolito en una disolución.
  • Separación de un electrolito de un no electrolito.

 Algunas de las aplicaciones más importantes son las siguientes: .

  • Desalinización de aguas salobres (<5.000 ppm contenido salino inicial): >2000 plantas; capacidad >1.000.000 m3. Area membrana >1.500.000 m2.
  • Producción de sal de mesa: se llega a concentrar NaCl hasta 200 g/l (Japón) producción anual > 350.000 Tm. Area de membrana >500.000 m2.
  • Desalinización de suero de queso y leches no grasas: >65 plantas. Area de membrana: >35.000 m2.
  • Recuperación de componentes valiosos de acabados metálicos o tratamiento de sus efluentes.
  • Eliminación de cenizas de melazas y zumos de remolacha, caña y otros azucares.
  • Desalinización de efluentes residuales industriales y urbanos.
  • Desalinización de disoluciones de aminoácidos, productos de fermentación.
  • Desmineralización de plasma sanguíneo.

LEQA - group of applied Electrochemistry and Electrocatalysis


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