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04/2008

Corriente eléctrica y un poco de sol para desintoxicar el agua contaminada

Electricitat i sol per desintoxicar l'aigua contaminada
El proceso Electro-Fenton, desarrollado por el autor de este trabajo, permite descontaminar las aguas residuales tóxicas y/o de difícil tratamiento, a través de la combinación de la electrólisis y la oxidación química de los elementos contaminantes. El trabajo describe, mediante experimentos de planta piloto, la efectividad del proceso y sus procedimientos de aplicación.

En este artículo se demuestra por primera vez a escala de planta piloto (figura 1), la viabilidad técnica en continuo del proceso Electro-Fenton, un nuevo tratamiento de aguas residuales tóxicas y/o difícilmente tratables con los métodos biológicos habituales. Dicho proceso, inventado por el autor de esta reseña, consiste en la electrólisis del agua residual empleando un electrodo (O2-diffusion cathode en la figura 1) en el que el oxígeno proveniente de una botella (O2 cylinder en dicha figura) es transformado en agua oxigenada. A un pH cercano a 3 y con la ayuda de pequeñas cantidades de hierro disueltas en la muestra, el agua oxigenada se transforma en un potente oxidante, el radical OH, capaz de 'incinerar' en frío los contaminantes orgánicos disueltos, transformándolos en dióxido de carbono, más agua e iones inorgánicos. Esta oxidación, conocida como reacción de Fenton, es completada por la oxidación convencional de los contaminantes que tiene lugar en el otro electrodo (anode) de la celda electroquímica.

Como se describe en el artículo, el proceso Electro-Fenton se ha empleado con éxito para el tratamiento en continuo de 3 muestras de aguas con contaminantes modelo (ácido benzoico, nitrobenceno y el pesticida 2,4-D), así como de aguas residuales reales provenientes de la industria química fina y de la industria papelera. El procedimiento experimental era el siguiente: El deposito (reservoir) se llenaba con 26 litros de una disolución acuosa con pequeñas concentraciones de sulfato sódico, sulfato ferroso y ácido sulfúrico -pero sin contaminantes orgánicos- que era reciclada continuamente a través de la celda electroquímica mediante una bomba (pump). Durante la electrólisis, a una corriente constante de 20 amperios, se le iban añadiendo a dicha disolución inicial caudales decrecientes de las muestras contaminadas al objeto de alcanzar unas aguas de salida con una concentración de Carbono Orgánico Total (TOC) constante y sensiblemente inferior a la de la muestra original. Esta forma de controlar la reacción se ha revelado sencilla y efectiva. Los resultados mostraron descensos de TOC entre el 60% y el 84% en las muestras electrolizadas. Cuando dichas muestras fueron posteriormente expuestas al Sol, la carga contaminante desapareció casi por completo, excepto en el caso de la muestra proveniente de la industria de química fina.

Veamos como ejemplo el caso de las aguas residuales de una industria papelera (figura 2). Esta muestra contenía inicialmente una mezcla de contaminantes con un TOC de 328 partes por millón (ppm). La adición al sistema en funcionamiento de caudales decrecientes de dicha muestra hasta un caudal de 1 litro/hora al final del experimento, permitió obtener un efluente de salida con un TOC prácticamente constante de 70 ppm (curva inferior creciente en la figura 2). El consumo energético de este proceso fue de 0.38 kWh/gTOC. Cuando se expusieron al Sol las muestras electrolizadas, el TOC bajo rapidamente a niveles inferiores a las 10 ppm (porción decreciente de la misma curva) sin aumentar el coste energético. En la figura 2 también se muestra la evolución calculada del TOC en el sistema trabajando sin corriente eléctrica (curva superior).

El articulo también explica como calcular, a partir de experimentos de laboratorio en discontinuo, el caudal de entrada necesario para obtener un caudal de salida deseado o, inversamente, como obtener constantes de velocidad a partir de experimentos en planta piloto como los aquí descritos.

Figura 2. Análisis de la aplicación de la técnica en el caso de las aguas residuales de una industria papelera.

Juan Casado, Jordi Fornaguera
Universitat Autónoma de Barcelona

Referencias

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

 
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