Proceso de electroprecipitación para la remoción y recuperación de sales de cromo de efluentes de la industria de la curtiduría

Abstract

RESUMEN: Existen tres problemas importantes relacionados con el uso del agua dentro de la industria mexicana; Uno es el manejo irracional, una inadecuada manipulación de los residuos y una falta de tratamiento de estos residuos generados por los distintos procesos industriales. Debido a que gran parte de la industria curtidora en México son empresas familiares, las medidas o tratamientos para los residuos generados no son aplicados, lo que genera que existan principalmente efluentes con grandes concentraciones de contaminantes, como lo es el cromo. Dentro de este trabajo se propuso el método de electroprecipitación para la remoción y recuperación de sales de cromo provenientes de efluentes de la industria de la curtiduría. Se realizó una selección de metales para ser usados como electrodos de trabajo considerando los diagramas de Pourbaix, el pH de los efluentes y el potencial óxido-reducción del agua, dando como resultado los mejores candidatos al cobre y el aluminio y como contraelectrodo al grafito. Utilizando los métodos electroquímicos de potencial de circuito abierto (OCP) y experimentos de voltametría cíclica (VC), se determinó la electroactividad de los metales dando como resultado el cobre con mejor actividad. Se evaluó la recuperación de sales de cromo utilizando el proceso de electroprecipitación en una solución sintética de sulfato básico de cromo y en un efluente real proveniente de la industria de la curtiduría, los precipitados se recuperaron por decantación y filtración. Mediante el uso de la electroprecipitación y utilizando el cobre como electrodo de trabajo, se logró una remoción de cromo mayor al 99% en un lapso de 4 horas, para ambas soluciones. La formación de los precipitados se presentó debido a la oxidación potenciostática del cobre; estos precipitados se caracterizaron por Espectroscopia de Infrarrojo y Difracción de Rayos X, dando como resultado óxidos e hidróxidos de cromo principalmente. Para el efluente real se obtuvieron resultados similares a la solución ideal, sin embargo, se encontró que en los compuestos insolubles existían algunas impurezas. La concentración total de cromo del efluente real disminuyó de 2775 a 0.12 mg L-1, lo que indicó que el método de electroprecipitación desarrollado en el presente trabajo de tesis es eficiente para reducir la concentración de cromo total de efluentes de la industria de la curtiduría por debajo de los límites máximos permisibles (0.5 mg.L-1) de la norma oficial mexicana NOM 002.

ABSTRACT: There are three major problems related to the use of water within Mexican industry; One is the irrational management of water, inadequate management of waste and a lack of treatment of this waste generated by the various industrial processes. Because much of the tanning industry in Mexico are family businesses, the measures or treatments for the waste generated are not applied, which means that there are mainly effluents with high concentrations of pollutants, such as chromium. Within this work the electroprecipitation method was proposed for the removal and recovery of chromium salts from effluents from the tannery industry. A selection of metals was made to be used as working electrodes considering the Pourbaix diagrams, the pH of the effluents and the oxide-reduction potential of water, resulting as best candidates copper and aluminum. Using the electrochemical methods of open circuit potential (OCP) and cyclic voltammetry (VC) experiments, the electroactivity of metals was determined, from which copper with the best results. The removal and recovery of chromium salts was evaluated using the electroprecipitation process in a synthetic solution of basic chromium sulphate and a real effluent from the tannery industry and the precipitates were recovered by decantation and filtration. By using electroprecipitation and using copper as the work electrode, a chromium removal greater than 99% was achieved in a 4 hour period, for both solutions. The formation of the precipitates occurred due to the potentiostatic oxidation of the copper; these precipitates were characterized by infrared spectroscopy and X-ray diffraction resulting in chromium oxides and hydroxides mainly. For the actual effluent, results similar to the ideal solution were obtained, however, it was found that in the insoluble compounds there were some impurities. The total chromium concentration of the actual effluent decreased from 2775 to 0.12 mg.L-1, which indicated that the electroprecipitation method developed in the present thesis work is efficient to reduce the total chromium concentration of effluents from the tannery industry below the maximum permissible limits (0.5 mg.L-1) of the official Mexican standard.