Diseño de un electrocoagulador para la remoción de cromo (VI) de aguas residuales de una industria de recubrimientos metálicos

Abstract

Los metales pesados, y en especial el cromo es considerado un metal altamente tóxico y uno de los contaminantes de mayor impacto ambiental en el planeta, por lo que se realizó una revisión bibliográfica sobre la problemática ambiental ocasionada por metales pesados presentes en aguas residuales y superficiales, específicamente cuando hay presencia de cromo hexavalente. Se presentan los efectos de dicho metal en la salud humana y el medio ambiente, así como el marco legislativo que regula la concentración de este elemento en los vertimientos de agua residual sobre fuentes superficiales de agua dulce. El presente trabajo aborda la problemática ambiental por el crecimiento del sector industrial metalmecánico en la ciudad de Manizales, tomando como caso de estudio una empresa de galvanizado que genera vertimientos con contenidos de cromo trivalente y hexavalente. Entre las diferentes técnicas para el tratamiento de aguas residuales con cromo se encuentran la reducción con agentes químicos, precipitación, adsorción, coagulación – floculación y electrocoagulación, seleccionando la electrocoagulación como la alternativa para tratar efluentes con contenido de cromo hexavalente y resaltando la importancia de cada una de las variables involucradas en el proceso de tratamiento. Se realizó una revisión sobre el estado del arte de la electrocoagulación, su evolución en el tiempo, aplicaciones en la remoción de cromo y áreas de interés Usando el modelo experimental OFAT (por sus siglas en inglés One Factor At a Time) se realizan ensayos preliminares para identificar el comportamiento de las variables de mayor importancia en el proceso de electrocoagulación para la remoción de cromo: solución conductora, pH, temperatura, distancia entre placas, densidad de corriente, número de placas y tiempo. También, se planteó un diseño experimental Box Behnken haciendo énfasis en los tres factores más significativos en el proceso de electrocoagulación obtenidos del modelo OFAT: pH, tiempo y densidad de corriente, siendo este último el factor más crítico para el proceso. El análisis de ANOVA arrojó que los valores óptimos fueron pH = 5.17, tiempo = 19.67 minutos y densidad de corriente (j) = 67.57 A/m2. El objetivo principal de este trabajo fue el diseño de un electrocoagulador para la remoción de cromo (VI) presente en aguas residuales de una industria de recubrimientos metálicos, el cual se definió mediante los resultados obtenidos de los ensayos preliminares realizados y el diseño experimental. El reactor planteado consistió en un tanque cúbico de flujo continuo con entrada inferior y salida superior por rebose hacía canaleta lateral de recolección. (Texto tomado de la fuente)

Heavy metals, especially chromium, are considered a highly toxic metal and one of the pollutants with the greatest environmental impact on the planet [1], Therefore, a bibliographic review was carried out on the environmental problems caused by heavy metals present in wastewater and surface water, specifically when hexavalent chromium is present. The effects of this metal on human health and the environment are presented, as well as the Legislative framework that regulates the concentration of this element in wastewater discharges into surface freshwater sources. This paper addresses the environmental problems caused by the growth of the metal- mechanic industrial sector in the city of Manizales [2], taking as a case study a galvanizing company that generates discharges containing trivalent and hexavalent chromium. Among the different techniques for the treatment of wastewater containing chromium are reduction with chemical agents, precipitation, adsorption, coagulation-flocculation and electrocoagulation [3], selecting electrocoagulation as the alternative for treating effluents with hexavalent chromium content [4] and highlighting the importance of each of the variables involved in the treatment process. A review was made on the state of the art of electrocoagulation, its evolution over time, applications in chromium removal and areas of interest. Using the OFAT (One Factor At a Time Method) experimental model, preliminary tests were carried out to identify the behavior of the most important variables in the electrocoagulation process for chromium removal [5]: conductive solution, pH, temperature, distance between plates, current density, number of plates and time. Also, a Box Behnken experimental design was proposed with emphasis on the three most significant factors in the electrocoagulation process obtained from the OFAT model: pH, time and current density, the latter being the most critical factor for the process. The ANOVA analysis showed that the optimum values were pH = 5.17, time = 19.67 minutes and current density (j) = 67.57 A/m2 The main objective of this work was the design of an electrocoagulator for the removal of chromium (VI) present in wastewater from a metal coating industry, which was defined by the results obtained from the preliminary tests and the experimental design. The proposed reactor consisted of a continuous flow cubic tank with a lower inlet and an upper overflow outlet to a lateral collection chute.