Sistema continuo basado en el uso de hierro metálico y peróxido de hidrógeno para el tratamiento de efluentes textiles

J. DONADELLI; F. GARCÍA EINSCHLAG; L. CARLOS

Santa Fe, Argentina

Congreso; III Congreso Nacional de Ciencia y Tecnología Ambiental (AA2017); 2017

SACyTA

Los procesos denominados ZVI-Fenton utilizan hierro cero-valente (ZVI) y H2O2 para degradar sustancias orgánicas resistentes a tratamientos biológicos convencionales. En estos sistemas, la eliminación del contaminante ocurre mediante 2 mecanismos: la reducción directa por transferencia de electrones desde el hierro, y la oxidación mediada por radicales hidroxilo (OH?). Estos radicales son generados mediante la reacción de Fenton al reaccionar el H2O2 con los cationes de hierro producidos durante la corrosión del ZVI. Se conoce además que este proceso de generación de radicales se ve favorecido por la irradiación de luz. La mayoría de los estudios realizados involucran la adición simultánea del ZVI y del oxidante, en ensayos tipo Batch. Este procedimiento es ineficiente debido a que la reacción directa entre el H2O2 y el ZVI consume ambos reactivos en un proceso que no lleva a la eliminación del contaminante. Por otro lado el escalado de los procedimientos en Batch generalmente presenta dificultades técnicas y elevados costos.Una solución a estos problemas consiste en separar las etapas reductivas y oxidativas, acoplándolas en serie en un proceso continuo. Para lograr esto, se construyó un novedoso sistema en la cual el efluente a tratar es bombeado a través de una columna rellena con lana de acero (ZVI), donde se produce la reducción del colorante y la corrosión del hierro, hacia un reactor agitado donde el H2O2 es dosificada dando lugar al proceso oxidativo. Para mejorar la eficiencia del reactor, se empleó una lámpara de arco de mercurio de media presión como fuente de irradiación entre 300 y 450 nm (Philips HPK 125, con camisa de pyrex). El pH del reactor fue monitoreado y ajustado continuamente utilizando un sistema de control Aquatron®. Como modelo de un efluente textil se utilizó una solución de Negro Ácido 1 (25-250 ppm) en agua conteniendo 5 mM de Na2SO4, llevada al pH deseado (3-7) con H2SO4. El sistema se dejó funcionar hasta alcanzar el estado estacionario. Posteriormente, se muestreó a la entrada y a la salida del reactor para medir parámetros de efectividad del tratamiento tales como: el porcentaje de decoloración y la disminución del carbono orgánico total (COT). También se utilizaron medidas colorimétricas para determinar la cantidad de cationes de hierro producidos. Se evaluó la respuesta del sistema frente a distintas variables como el pH de entrada, el pH del reactor, la presencia de irradiación, el tiempo de residencia, la concentración de colorante y de H2O2 dosificada. Se encontró que en los rangos estudiados el pH del reactor es la variable más influyente. El tiempo de residencia, el pH de entrada y la presencia de irradiación poseen un alto impacto sobre la degradación, mientras que la concentración de H2O2 y colorante poseen una influencia menor. Los resultados mostraron niveles de tratamiento satisfactorios, con 98.4% de remoción de color y 76.7% de disminución del COT, para la mejor condición estudiada (pHentrada=5.00, pHreactor=4.0, [H2O2]=8mM, tiempo de residencia=60 minutos, [colorante]=50ppm, con irradiación).El sistema planteado muestra una alta eficiencia en la remoción de colorantes. El estudio de la influencia de las variables operativas permitió discriminar la importancia relativa de los procesos involucrados y predecir el comportamiento del sistema en diferentes condiciones.