• UABDivulga
04/2008

Corrent elèctric i una mica de sol per desintoxicar l'aigua contaminada

Electricitat i sol per desintoxicar l'aigua contaminada
El procés Electro-Fenton, creat per l'autor d'aquest treball, permet desintoxicar les aigües residuals tòxiques i/o de difícil tractament, mitjançant la combinació de l’electròlisi i l’oxidació química dels elements contaminants. El treball descriu, mitjançant experiments de planta pilot, l'efectivitat del procés i els seus procediments d'aplicació.

En aquest article es demostra, per primera vegada, a una escala de planta pilot, la viabilitat tècnica en continu del procés Electro-Fenton, un nou tractament d'aigües residuals tòxiques i/o de difícil tractament amb els mètodes biològics habituals. Aquest procés, creat per l'autor d'aquesta ressenya, consisteix en l'electròlisi de l'aigua residual utilitzant un elèctrode (O2-diffusion cathode en la figura 1), en el qual l'oxigen provinent '’una ampolla (O2 cylinder), es transforma en aigua oxigenada. Quan té un pH proper a 3 i amb l'ajuda de petites quantitats de ferro dissoltes en la mostra, l'aigua oxigenada es transforma en un potent oxidant, el radical OH, capaç d’incinerar en fred els contaminants orgànics dissolts, transformant-los en diòxid de carboni amb aigua i amb ions inorgànics. Aquesta oxidació, coneguda com reacció de Fenton, es completa per l'oxidació convencional dels contaminants que té lloc en l'altre elèctrode (anode) de la cel•la electroquímica.

Com es descriu en l'article, el procés Electro-Fenton s’ha utilitzat amb èxit per al tractament en continu de 3 mostres d'aigües amb contaminants models (àcid benzoic, nitrobenzè i el pesticida 2,4-D), així com d'aigües residuals reals procedents de la indústria química fina i de la indústria paperera. El procediment experimental era el següent: s'omplia el dipòsit (reservoir) amb 26 litres d'una dissolució aquosa amb petites concentracions de sulfat sòdic, sulfat ferrós i àcid sulfúric –però sense contaminants orgànics- que es reciclava contínuament a través de la cel•la electroquímica mitjançant una bomba (pump). Durant l'electròlisi, amb un corrent constant de 20 ampers, s'afegien a la dissolució inicial cabals decreixents de les mostres contaminades amb la intenció d'aconseguir unes aigües de sortida amb una concentració de carboni orgànic total (TOC) constant i sensiblement inferior a la de la mostra original. Aquesta manera de controlar la reacció s'ha revelat senzilla i efectiva. Els resultats van mostrar descensos de TOC de 60-84% en les mostres electrolitzades. Quan aquestes mostres van ser exposades posteriorment al sol, la càrrega contaminant va desaparèixer gairebé per complet, excepte en el cas de la mostra provinent de la indústria de química fina.

Vegem per exemple el cas de les aigües residuals d’'una indústria paperera (figura 2). Aquesta mostra contenia, inicialment, una mescla de contaminants amb un TOC de 328 parts per milió (ppm). Laddició al sistema en funcionament de cabals decreixents d'aquesta mostra fins a un cabal de un litre/hora al final de l'experiment, va permetre obtenir un efluent de sortida amb un TOC pràcticament constant de 70 ppm (corba inferior creixent en la figura 2). El consum energètic d'aquest procés va ser de 0.38 kWh/gTOC. Quan es van exposar al sol les mostres electrolitzades, el TOC va baixar ràpidament a nivells inferiors a les 10 ppm (porció decreixent de la mateixa corba) sense augmentar el cost energètic. En la figura 2 també es mostra l'evolució calculada del TOC en el sistema funcionant sense corrent elèctric (corba superior).

L’article també explica com calcular, a partir d'experiments de laboratori en discontinu, el cabal d'entrada necessari per obtenir un cabal de sortida desitjat. O inversament, com obtenir constants de velocitat a partir d'experiments en planta pilot com els aquí descrits.

Figura 2. Anàlisi de l’aplicació de la tècnica en el cas de les aigües residuals d'una indústria paperera.

Juan Casado, Jordi Fornaguera
Universitat Autónoma de Barcelona

Referències

Pilot-scale degradation of organic contaminants in a continuous-flow reactor by the Helielectro-Fenton method. Casado, J; Fornaguera, J. CLEAN-SOIL AIR WATER, 36 (1): 53-58 JAN 2008

 
View low-bandwidth version