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Tratamiento de taladrinas mediante oxidación húmeda con peróxido de hidrógeno asistida por microondas.

 

Las taladrinas son emulsiones de aceite en agua empleadas en el corte y moldeado de metales. Sirven como refrigerantes y lubricantes, alargando la vida útil de los equipos y previniendo la corrosión de las piezas. Los efluentes resultantes tienen una alta carga orgánica y baja biodegradabilidad, por lo que no pueden ser tratados en una EDAR convencional. Además, estas emulsiones están especialmente diseñadas para resistir altas temperaturas, con lo que su desestabilización y correcto tratamiento supone un reto.

Investigadores del Dpto. de Ingeniería Química de la Universidad Autónoma de Madrid han conseguido el tratamiento de taladrinas (0.5%w.) empleando procesos de oxidación catalítica asistidos por microondas. La utilización de microondas junto a catalizadores carbonosos (grafito) permite la generación de puntos calientes en su superficie. Éstos aumentan la eficiencia global del proceso, consiguiendo la ruptura de la emulsión en tan solo 10 min. Además, los efluentes del proceso están compuestos mayormente por ácidos carboxílicos de cadena corta, siendo biodegradables.

Departamento Ingeniería Química. UAM

Las taladrinas son emulsiones de aceite (0.5-5%w.) en agua (95-99.5%w.) empleadas en los procesos de corte y moldeado de metales. Entre sus propiedades, además de ser refrigerantes y lubricantes, ayudan en la eliminación de residuos (polvo, virutas metálicas) y son fungicidas y bactericidas. La composición exacta de las taladrinas es desconocida, ya que cada fabricante cuenta con una combinación diferente, protegida por secreto industrial. Normalmente cuentan con un aceite mineral, lo que confiere una alta carga orgánica (COT: 1-10 g/L); surfactantes, capaces de formar emulsiones muy estables aún a alta temperatura; fungicidas y bactericidas, que hacen que los efluentes resultantes no sean biodegradables (DBO5/DQO:0.13).

Los procesos de oxidación avanzada (POA) han sido ampliamente estudiados para el tratamiento de efluentes industriales de carga moderada-alta. Se basan en la generación de radicales de alto poder oxidante y baja selectividad, como los hidroxilo (HO) e hidroperóxido (HOO), capaces de degradar la materia orgánica. En los últimos años, la intensificación de estos procesos ha permitido aumentar la actividad catalítica de materiales de bajo coste, como los materiales carbonosos, aumentando asimismo la eficiencia de estas tecnologías. La radiación microondas es un método de intensificación muy interesante, ya que permite obtener un calentamiento del medio más homogéneo y, en combinación con materiales absorbedores de microondas, como los materiales carbonosos, se forman puntos calientes sobre su superficie. Estos puntos calientes son regiones de microplasma que pueden alcanzar hasta 1200ºC y que favorecen la generación de radicales y la eliminación de la materia orgánica1.

De esta forma, se ha logrado la degradación de taladrinas utilizando la oxidación húmeda catalítica con peróxido de hidrógeno asistida por microondas (MW-CWPO), empleando grafito como catalizador. En las condiciones óptimas: pH0: 9, grafito: 10 g/L, 15.7 g/L H2O2, empleando pulsos de microondas de 800 W, se ha logrado una completa demulsificación en tan solo 10 min, como se muestra en la Figura 1. Además, el efluente final. El mecanismo de degradación combina en primer lugar una adsorción asistida por el H2O2 sobre la superficie del catalizador y su posterior oxidación, inducida por la generación de puntos calientes. El proceso consigue una reducción del 82% de la materia orgánica, medida como Carbono Orgánico Total. El efluente, además de estar completamente clarificado, contiene mayormente ácidos acético, fórmico y malónico; siendo biodegradable (DBO5/DQO:0.93).

Los resultados de esta investigación han sido recientemente publicados en Separation and Purification Technology2.

Figura 1: Evolución de taladrina (0.5%w) en MW-CWPO.

Referencias:

1. A. L. Garcia-Costa, J. A. Zazo, J. J. Rodriguez, J. A. Casas. Intensification of catalytic wet peroxide oxidation with microwave radiation: Activity and stability of carbon materials. Separation and Purification Tecnology 209 (2019) pp. 301-306.

2. A. L. Garcia-Costa, Á. Luengo, J. A. Zazo, J. A. Casas. Cutting oil-water emulsion wastewater treatment by microwave assisted catalytic wet peroxide oxidation. Separation and Purification Technology, 257 (2021) 117940.

 

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