Decoloración y mineralización de un agua residual industrial textil mediante un proceso Electro-Fenton con generación de H2O2 in-situ

Abstract

La industria textil es conocida en el mundo como uno de los mayores consumidores de agua (en promedio 200-400 m3/ton de fibra procesada), siendo responsable de cerca del 20% de las aguas residuales que se generan en el sector industrial. Estos efluentes poseen una amplia variedad de sustancias químicas, que le confieren características de toxicidad, recalcitrancia y baja biodegradabilidad. Su descarga indebida a los cuerpos de agua puede afectar nocivamente la salud de los ecosistemas. En este sentido, resulta prioritario contar con métodos de tratamiento eficientes que garanticen una gestión sostenible del recurso hídrico, tal es el caso de los procesos avanzados de oxidación (PAOs). Con este precedente, en esta Tesis de Maestría se evaluó el desempeño técnico, económico y ambiental del proceso secuencial Coagulación-Floculación-Electro-Fenton-Neutralización, para el tratamiento de un efluente industrial textil contaminado con el colorante negro ácido 194 (NA194). Para esto se planeó y ejecutó un diseño experimental de tipo central compuesto inscrito con tres factores (j = 3.33 – 13.33 mA/cm2, [Fe2+] = 0.1 – 3.0 mM, [NaCl] = 0 – 2000 mg/L), con el fin de determinar las mejores condiciones operacionales (j = 5.10 mA/cm2, [Fe2+] = 1.88 mM y [NaCl] = 107.43 mg/L). Bajo estas condiciones, en un tiempo de 120 minutos se logró reducir la fracción residual de DQO hasta un valor de 0.33 (67% de eficiencia en la remoción de DQO) con un alto grado de mineralización (61%, COT/COT0 = 0.39) y bajo costo operacional (COpTEF-N = 5.92 USD/m3). Adicionalmente, se evidenció que la combinación secuencial CF-EF-N permite mejorar las características del efluente textil, mientras se reduce la huella ambiental, en comparación con el proceso Fenton (huella de carbono EF-N: 14.74 kg CO2-Eq/m3 vs. Fenton-N: 20.74 kg CO2-Eq/m3). Así, el tratamiento EF-N puede ser considerado una alternativa sostenible para futuras aplicaciones a gran escala (Texto tomado de la fuente).

The textile industry is known as one of the largest consumers of water worldwide (on average 200-400 m3 per tonne of processed fiber). It is responsible for about 20% of wastewater generated in the industrial sector. These effluents contain a wide variety of chemicals, which give them toxic, recalcitrant, and low-biodegradability characteristics. Their discharge into water bodies can negatively impact ecosystem health. Therefore, it is a priority to implement efficient treatment methods that ensure sustainable management of water resources, such as advanced oxidation processes (AOPs). In this context, this Master's Thesis evaluates the technical, economic and environmental performance of the sequential Coagulation-Flocculation-Electro-Fenton-Neutralization (CF-EF-N) process for treating a textile industrial effluent contaminated with Acid Black 194 (AB194) dye. For this purpose, a central composite inscribed design with three factors (j = 3.33 – 13.33 mA/cm2, [Fe2+] = 0.1 – 3.0 mM, [NaCl] = 0 – 2000 mg/L) was planned and executed to determine the optimal operational conditions (j = 5.10 mA/cm2, [Fe2+] = 1.88 mM y [NaCl] = 107.43 mg/L). Under these conditions, the residual COD fraction reached 0.33 (67% removal efficiency), with a high degree of mineralization (61%, TOC/TOC0 = 0.39) and a low operational cost (COpTEF-N = 5.92 USD/m3) after a 120-minute treatment time. Furthermore, the CF-EF-N sequential combination significantly improved the characteristics of the textile effluent and reduced the environmental footprint compared to the Fenton process (environmental footprint: EF-N: 14.74 kg CO2-Eq/m3 vs. Fenton-N: 20.74 kg CO2-Eq/m3). Thus, the EF-N treatment can be considered a sustainable alternative for future large-scale applications.