La electrocoagulación: una alternativa para el tratamiento de aguas residuales
Álvaro Arango Ruiz
Resumen realizado por Ing. David Luna Pintor
Hoy en día uno de los desafíos más grandes que enfrenta la humanidad es el proporcionar agua limpia a una inmensa población. Por ello, se ha generado la necesidad de desarrollar técnicas innovadoras, que sean más eficaces y económicas para el tratamiento de aguas residuales. Atenuado a esto, las industrias han optado por desarrollar programas y estrategias para el uso y manejo del agua de manera sustentable.
Electrocoagulación
La electrocoagulación ha sido una alternativa tecnológica favorable para el tratamiento de aguas residuales. Ya que, es un proceso que utiliza la electricidad para eliminar contaminantes que se encuentran suspendidos, disueltos o emulsificados en el agua. Esta técnica consiste básicamente en inducir corriente eléctrica en el agua residual a través de placas metálicas paralelas de diversos materiales (principalmente hierro y aluminio).
Dicha tecnología ha sido conocida desde principios del siglo XX, y ha evolucionado, siendo eficazmente aplicada en la remoción de diversas aguas residuales.
Aspectos técnicos
El reactor para la electrocoagulación
El reactor utilizado para realizar la electrocoagulación en una operación por batch, en su forma más simple, está formado por una celda electroquímica con un ánodo y un cátodo dispuestos en forma vertical y conectados a una fuente de energía externa.
Aunque, existen otros tipos de reactores para la electrocoagulación, uno de los más populares es el tipo filtro prensa, el cual está formado por una unidad de cobertura en forma de caja con un ánodo, un cátodo y una membrana.
Para la remoción de metales se usa el reactor de electrodo cilíndrico rotativo en el cual el cátodo gira en el centro de la celda y el ánodo se encuentra fijo. Finalmente, también es usado para la remoción de metales, un reactor de lecho fluidizado, el cual permite aumentar el área específica superficial mejorando la eficiencia del proceso.
El sistema para la electrocoagulación requiere de una fuente de corriente directa, un regulador de densidad de corriente y de un multímetro para leer los valores de corriente.
Proceso de electrocoagulación
Durante la electrólisis ocurren una serie de procesos físicos y químicos que se presentan a continuación:
- El lado positivo sufre reacciones anódicas, mientras que el negativo sufre reacciones catódicas.
- Las placas de metal, tales como hierro o aluminio son utilizadas como electrodo de sacrificio o placa consumible que aporta iones al sistema.
- Los iones liberados remueven cualquier contaminante, bien sea por reacción química y precipitación o agregando materiales coloidales que bien pueden flotar o precipitarse.
- Los parámetros como pH, conductividad y potencial de óxido-reducción deben ser ajustados de acuerdo con el tipo de contaminante.
Factores que afectan la electrocoagulación
- Densidad de corriente: El suministro de corriente al sistema de electrocoagulación determina la cantidad de iones de aluminio Al +3 o hierro Fe +2 liberados por los respectivos electrodos.
- Presencia de NaCl: La sal aumenta la conductividad del agua residual.
- pH: El efecto del pH en la electrocoagulación se refleja en la eficiencia de la corriente y se relaciona con la disolución del hidróxido del metal. El pH después de la electrocoagulación podría incrementarse para aguas residuales ácidas pero decrecer para aguas alcalinas.
- Temperatura: El incremento de la eficiencia con la temperatura es atribuida al incremento en la actividad de destrucción de la película de óxido de aluminio de la superficie del electrodo.
Aplicación de la electrólisis a una emulsión aceite-agua
- Emulsión aceite-agua
Una emulsión es una dispersión en la cual el aceite constituye la fase dispersa y el agua forma la fase continua. Esta emulsión es estabilizada por la presencia de agentes emulsificantes tales como surfactantes.
Este sistema patentado para la electrocoagulación opera a 20 voltios con un rango de corriente de 15 – 35 amperios.
- Electroflotación
Por el contrario, la electroflotación es un proceso que utiliza aire para inducir la formación de pequeñas burbujas mediante la electrólisis del agua generando hidrógeno y oxígeno gaseosos. Este proceso puede ser alternado con la electrocoagulación para la remoción efectiva de las partículas floculadas.
Ventajas y desventajas de la
Electrocoagulación
Finalmente, estas son algunas de las ventajas y desventajas del proceso de electrocoagulación:
Ventajas:
- Los costos de operación son menores que los de procesos convencionales usando polímeros.
- Requiere de equipos simples y fáciles de operar, con la suficiente libertad operacional para manejar los problemas encontrados en su funcionamiento.
- Puede generar aguas potables, incoloras e inodoras.
- Genera lodos más compactos y en menor cantidad, que involucra menor problemática de disposición de estos lodos.
- Alta efectividad en la remoción de un amplio rango de contaminantes.
- Purifica el agua y permite su reciclaje.
- Reduce la contaminación en los cuerpos de agua.
Desventajas:
- Reposición de los electrodos de sacrificio
- Los lodos contienen altas concentraciones de hierro y aluminio, dependiendo del material del electrodo utilizado.
- No es efectivo en la remoción de DBO soluble, proveniente de solventes y anticongelantes.
- Una película de óxido impermeable puede formarse en el cátodo que lleva a la pérdida de eficiencia del proceso.
Conclusión
Desde el punto de vista final, la electrocoagulación se convierte en un proceso electroquímico que puede tener resultados exitosos en su aplicación, optimizando los factores que lo conforman, alcanzando el reto de proteger, conservar y recuperar el recurso hídrico.
