Se puede definir a la electrocoagulación como un proceso electroquímico en el que, a partir de compuestos procedentes de la disolución de un ánodo, se agrupa la materia coloidal existente en un agua residual (o se rompe una emulsión), posibilitando su separación del agua mediante técnicas convencionales de separación sólido-líquido (decantación, flotación). Normalmente, el material anódico empleado consiste en planchas de aluminio o de hierro. Al aplicar una diferencia de potencial a la celda, se consigue la generación de iones en disolución.
Mecanismos y reacciones
Durante la electrólisis ocurren una serie de procesos físicos y químicos que permiten la remoción de los contaminantes. Estos procesos se pueden describir de la siguiente manera:
- En los electrodos se da una serie de reacciones que proporcionan iones tanto positivos como negativos. El ánodo provee iones metálicos. A este electrodo se le conoce como electrodo de sacrificio, ya que la placa metálica que lo conforma se disuelve, mientras la placa que forma el cátodo permanece sin disolverse.
- Los iones producidos cumplen la función de desestabilizar las cargas que poseen las partículas contaminantes presentes en el agua. Cuando estas cargas se han neutralizado los sistemas que mantienen las partículas en suspensión desaparecen, permitiendo la formación de agregados de los contaminantes e iniciando así el proceso de coagulación.
Factores más importantes que afectan la electrocoagulación
- Efecto del pH. El pH influye sobre la eficiencia de la corriente en el proceso de solubilidad del metal para formar hidróxido.
- Densidad de corriente. La eficiencia en la remoción y el consumo de energía se incrementan con el aumento en la densidad de corriente.
- Arreglo mecánico de la CE
- Elaboración de Rectificador
- Tipo de reactor
Tipos de reactores y celdas electrolíticas
- Tipos de reactores
De todos los posibles reactores a utilizar en el sistema de tratamiento de aguas residuales industriales mediante EC, el más adecuado es el reactor Batch. Este reactor consiste en una celda que contiene 2 o varios electrodos estos se unen a una fuente de poder y son sumergidos al agua que se desea tratar, la característica principal de este reactor es que el caudal del agua a tratar debe ser constante es decir su operación es con un volumen determinado, otra de sus características sobresalientes es su bajo costo de operación y su facilidad de operación. Hay que tener en cuenta que en este tipo de reactor las condiciones del proceso varían a medida que transcurre el tiempo y que el área superficial de los electrodos debe ser grande ya que se presenta una relación directamente proporcional con el aumento de la disolución de los iones y de esta manera tener una mejor disolución del contaminante. La condición de operación de este reactor es la temperatura de 60 °C.
Coagulación vs. Electrocoagulación
La coagulación es un fenómeno físico-químico en el que las partículas suspendidas coloidales son neutralizadas por colisión mutua por interacción con un reactivo (generalmente una sal de catión polivalente como Fe+3 y Al+3). Se forman así flóculos que, al alcanzar una densidad ligeramente superior a la del agua, son capaces de sedimentar debido a las fuerzas gravitacionales produciéndose una primera separación de la fase sólido-líquido. El coagulante generalmente utilizado en el tratamiento de las aguas residuales es (Al2(SO4)3·18H2O). A diferencia de la coagulación química, en los procesos de electrocoagulación, el agente coagulante es generado in situ por oxidación electrolítica del material del ánodo, lo cual permite reducir la dosificación de reactivos y, en consecuencia, supone un importante ahorro en los costes de operación. Durante el proceso de electrocoagulación las especies iónicas cargadas son eliminadas del agua residual por dos vías: mediante la reacción con un ión con carga iónica opuesta o bien mediante la floculación y posterior decantación de los hidróxidos metálicos generados.
Entre las desventajas de la electrocoagulación se encuentra requerimientos como el reemplazo periódico del electrodo de sacrificio, y que el agua tenga una conductividad mínima diferente de cero que varía según el diseño del reactor, lo que limita su uso en aguas con baja cantidad de sólidos totales disueltos (STD). También se encuentra la formación de una película de óxido impermeable en el cátodo que interfiere con el buen desempeño de la celda, este efecto se puede disminuir cambiando la polaridad de la celda, y lodos con una alta cantidad de concentración de hierro y aluminio, dependiendo del material del electrodo de sacrificio usado.
Casos de sistema de electrocoagulación a nivel piloto en sector curtiduría en Perú
La electrocoagulación es una tecnología que puede aplicar en aguas superficiales y subterráneas como en aguas residuales industriales y urbanas.
En las últimas décadas se ha utilizada para diferentes usos: tratamiento de aguas residuales industriales conteniendo metales pesados, industria de procesado de metales, minería e industrias papelera, residuos alimentarios, eliminación de aceites, eliminación de partículas suspendidas, materia orgánica de lecherías, defluoración del agua, tinturas y colorantes, aguas residuales con detergentes sintéticos, soluciones conteniendo metales pesados, amoníaco, entre otros.
CASO 1: Curtiembre 1
CASO 2: Curtiembre 2
