La utilizaci\u00f3n de procesos electroqu\u00edmicos para el tratamiento de aguas residuales est\u00e1 adquiriendo cada d\u00eda m\u00e1s importancia por su versatilidad, reducido tama\u00f1o y capacidad de automatizaci\u00f3n. En ese art\u00edculo se hace una peque\u00f1a revisi\u00f3n de los distintos procesos electroqu\u00edmicos aplicados en el tratamiento de aguas residuales y potables.<\/p>\n
[Departamento de Qu\u00edmica Anal\u00edtica e Ingenier\u00eda Qu\u00edmica. Universidad de Alcal\u00e1]<\/span><\/p>\n <\/span><\/p>\n La utilizaci\u00f3n de electricidad para tratar aguas residuales tiene una larga tradici\u00f3n, siendo utilizada por primera vez\u00a0 en Inglaterra en 1889. La utilizaci\u00f3n de procesos electrol\u00edticos en la recuperaci\u00f3n de metales fue patentada por Elmore en 1904 y el proceso de electrocoagulaci\u00f3n\u00a0 (EC) con aluminio y hierro fue patentado en Estados Unidos en 1909. La primera utilizaci\u00f3n a gran escala de la EC para el tratamiento de aguas potables fue en 1946. Dado al relativo alto coste de las instalaciones y el alto consumo en energ\u00eda el\u00e9ctrica estas tecnolog\u00edas no tuvieron una buena aceptaci\u00f3n en esa \u00e9poca, no obstante distintos pa\u00edses como Estados unido o la antigua Uni\u00f3n sovi\u00e9tica\u00a0 continuaron con las investigaciones durante los siguientes a\u00f1os lo que permiti\u00f3\u00a0 acumular una gran experiencia y conocimiento sobre estos procesos. La promulgaci\u00f3n de leyes cada vez m\u00e1s estrictas concernientes a los l\u00edmites de vertido de distintas sustancias en las aguas residuales as\u00ed como la mejora en los est\u00e1ndares de calidad del agua potable han hechos que las procesos electroqu\u00edmicos ganen cada vez m\u00e1s importancia en las \u00faltimos dos d\u00e9cadas y hoy en d\u00eda hay compa\u00f1\u00edas que suministran sistemas electroqu\u00edmicos para la recuperaci\u00f3n de metales, tratamiento de aguas provenientes de procesos textiles, curtidur\u00edas, papeleras, tratamiento de aguas residuales con alto contenido en aceite o emulsiones aceite-agua. Hoy en d\u00eda los procesos electroqu\u00edmicos han alcanzado un estado en el cual no son solamente comparables desde el punto de vista econ\u00f3mico con otros procesos sino que tambi\u00e9n son m\u00e1s eficientes, compactos y automatizados. Los procesos electroqu\u00edmicos utilizados en el tratamiento de aguas utilizan electricidad para producir una reacci\u00f3n qu\u00edmica destinada a la eliminaci\u00f3n o destrucci\u00f3n del contaminante presente en el agua. B\u00e1sicamente el sistema electroqu\u00edmico est\u00e1 formado por un \u00e1nodo, donde ocurre la oxidaci\u00f3n, un c\u00e1todo, donde tiene lugar la reducci\u00f3n y una fuente de corriente continua encargada de suministras la electricidad. Los par\u00e1metros claves a la hora de aplicar un proceso electrol\u00edtico son dise\u00f1o del reactor, naturaleza de los electrodos, y diferencia de potencial y\/o corriente de trabajo. En este art\u00edculo se ver\u00e1n brevemente los distintos procesos electroqu\u00edmicos empleados en el tratamiento de agua.<\/p>\n Electrodeposici\u00f3n<\/strong>. La recuperaci\u00f3n electroqu\u00edmica de metales presentes en el agua proveniente de procesos industriales, se lleva aplicando desde hace mucho tiempo, el primer caso registrado data del siglo XVII. Esta recuperaci\u00f3n es de gran importancia tanto desde el punto de vista medioambiental como econ\u00f3mico.. El mecanismo de recuperaci\u00f3n de metales es muy simple, b\u00e1sicamente una deposici\u00f3n en el c\u00e1todo (reducci\u00f3n) del tipo\u00a0<\/p>\n Mn+<\/sup> + n e—> <\/sup>M\u00a0<\/p>\n Los mayores progresos en estos procesos se han realizado en la t\u00e9cnica de recuperaci\u00f3n del metal depositado, as\u00ed como mejoras en la eficiencia de la corriente, es decir metal depositado por unidad de corriente. Como c\u00e1todo se puede utilizar un c\u00e1todo del mismo metal a recuperar o grafito aplicada.<\/p>\n Electrocoagulaci\u00f3n:<\/strong> El proceso de electrocoagulaci\u00f3n implica la generaci\u00f3n del coagulante in situ<\/em> disolviendo electrol\u00edticamente \u00e1nodos de\u00a0 aluminio o hierro para formar los respectivos cationes Al+3<\/sup>, Fe+2<\/sup>.<\/p>\n \u00a0Al- 3e–<\/sup>\u00a0 –> Al3+<\/sup><\/p>\n Fe- 2e–<\/sup>\u00a0 –> Fe2+<\/sup><\/p>\n Los \u00e1nodos empleados se llaman \u00e1nodos de castigo ya que se consumen en el proceso. En el c\u00e1todo se produce hidr\u00f3geno a partir de los protones, \u00e9ste se libera como peque\u00f1as burbujas que suben a la superficie. Este hidrogeno generado puede ayudar a que las part\u00edculas floculadas floten en la superficie recogi\u00e9ndose de \u00e9sta con un rascador.<\/p>\n Las principales ventajas de la electrocoagulaci\u00f3n respecto a la coagulaci\u00f3n cl\u00e1sica es la mayor eficiencia de los cationes nacientes de aluminio y hiero generados frente a los provenientes de productos qu\u00edmicos tradicionales como sulfato de aluminio o hierro, equipos m\u00e1s compactos, menor costo, posible automatizaci\u00f3n y menor generaci\u00f3n de sales y residuos.<\/p>\n \u00a0Electroflotaci\u00f3n<\/strong>. El proceso de electroflotaci\u00f3n (EF) es un proceso simple por el cual los contaminantes flotan en la superficie del agua adsorbidos sobre las peque\u00f1as burbujas de hidr\u00f3geno y ox\u00edgeno generadas respectivamente en el c\u00e1todo y en el \u00e1nodo en el proceso de descomposici\u00f3n electrol\u00edtica del agua. La eficiencia del proceso de flotaci\u00f3n est\u00e1 fundamentalmente determinada por el tama\u00f1o de las burbujas generadas, son preferibles las burbujas peque\u00f1as ya que proporcionan una mayor superficie de contacto para la adsorci\u00f3n de las part\u00edculas a eliminar. Esta una de las principales ventajas del proceso de EF respecto a otros procesos de flotaci\u00f3n cl\u00e1sicos como DAF (dissolved air flotation). El 90 % de las burbujas generadas en EF tienen un tama\u00f1o entre 15 y 45 \u03bcm mientras que en el proceso DAF el tama\u00f1o oscila entre 50 y 70 \u03bcm.<\/p>\n Electrooxidaci\u00f3n<\/strong>. Los procesos de EO son los m\u00e1s interesantes y sus estudios se remontan a finales del siglo XIX, cuando se estudio la descomposici\u00f3n qu\u00edmica de cianuro. La idea b\u00e1sica de estos procesos es la oxidaci\u00f3n total (mineralizaci\u00f3n) o parcial (conversi\u00f3n de la materia org\u00e1nica a compuestos m\u00e1s sencillo m\u00e1s f\u00e1cilmente degradables y menos contaminantes) de la materia org\u00e1nica utilizando la corriente el\u00e9ctrica. Estos procesos est\u00e1n \u00edntimamente relacionados con procesos an\u00f3dicos. La oxidaci\u00f3n se divide en dos,<\/p>\n directas<\/span>\u00a0 en este caso el contaminante es oxidado directamente en la superficie del \u00e1nodo mediante la generaci\u00f3n\u00a0 de oxigeno activo fisisorbido en la superficie del \u00e1nodo (radicales hidroxilo OH\u00b7 adsorbidos en la superficie del \u00e1nodo) o oxigeno activo quimisorbido en la superficie del \u00e1nodo (oxigeno en la red del \u00f3xido de metal del \u00e1nodo MOx+1<\/sub> ) El primero de estos procesos , ox\u00edgeno activo fisisorbido produce la combusti\u00f3n completa de los compuestos org\u00e1nicos, mientras que el oxigeno activo quimisorbido produce una oxidaci\u00f3n parcial de los compuestos org\u00e1nicos.<\/p>\n \u00a0Indirectos<\/span> La oxidaci\u00f3n no ocurre en la superficie del \u00e1nodo, en estos caso en el \u00e1nodo se generan especies oxidantes como per\u00f3xido de hidr\u00f3geno, ozono o cloro, proveniente de la oxidaci\u00f3n de los cloruros presentes en el agua, que son liberados al agua y son \u00e9stos los que realmente oxidan a la materia org\u00e1nica presente en el agua.<\/p>\n \u00a0En el caso de reacciones directas el principal inconveniente viene dado por la reacci\u00f3n de\u00a0 oxidaci\u00f3n de agua para generar ox\u00edgeno ya que esta reacci\u00f3n tiene lugar sobre el \u00e1nodo, teniendo en cuenta que el agua es el disolvente y est\u00e1 en mayor concentraci\u00f3n que el contaminante esta reacci\u00f3n se ver\u00eda favorecida\u00a0 lo que ralentizar\u00eda o evitar\u00eda la reacci\u00f3n deseada de oxidaci\u00f3n de materia org\u00e1nica, disminuyendo la eficiencia de la corriente empleada. Esto se puede evitar parcialmente usando \u00e1nodos con materiales con un alto sobrepotencial de oxigeno, es decir materiales\u00a0 que necesitan un mayor potencial el\u00e9ctrico para sobrepasar la energ\u00eda de activaci\u00f3n\u00a0 para la producci\u00f3n de oxigeno molecular. Los materiales m\u00e1s estudiados han sido Pt (1,3 V potencial de formaci\u00f3n de oxigeno), PbO2<\/sub> (1,9 V), SnO2<\/sub> (1,9 V), IrO2<\/sub> (1,6 V) y \u00faltimamente electrodos de capas de diamante dopado con boro (BDD) sobre distintos materiales conductores como silicio, niobio o titanio donde dependiendo del espesor de la capa de BDD y la cantidad de boro usado como dopante se alcanzan valores de hasta 2,8 V.<\/p>\n – Electrodesinfecci\u00f3n<\/strong>. En este tipo de reacci\u00f3n es similar a la oxidaci\u00f3n indirecta, en el \u00e1nodo se genera cloro gas por la oxidaci\u00f3n de los iones cloruros, que disuelto en el agua genera hipoclorito\/hipocloroso,\u00a0 el verdadero desinfectante. La mayor parte de las aguas contienen suficiente cantidad de iones cloruro para lograr la desinfecci\u00f3n\u00a0.<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" La utilizaci\u00f3n de procesos electroqu\u00edmicos para el tratamiento de aguas residuales est\u00e1 adquiriendo cada d\u00eda m\u00e1s importancia por su versatilidad, reducido tama\u00f1o y capacidad de automatizaci\u00f3n. En ese art\u00edculo se hace una peque\u00f1a revisi\u00f3n de los distintos procesos electroqu\u00edmicos aplicados en el tratamiento de aguas residuales y potables. [Departamento de Qu\u00edmica Anal\u00edtica e Ingenier\u00eda Qu\u00edmica. 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