DISEÑO DE UN REACTOR DE ELECTROCOAGULACIÓN CON NANOPARTÍCULAS DE FIERRO Y ELECTRODOS DE GRAFITO PARA REMEDIAR RILES CON ARSÉNICO

Abstract

El proceso de electrocoagulación ha sido exitoso en la remoción de una gran variedad de contaminantes, es por eso que en este trabajo se estudia la posibilidad de utilizar esta tecnología para remover As(V) de un RIL sintético con una variante innovadora. Esta innovación se origina en el fierro, usualmente el proceso utiliza electrodos de fierro, sin embargo, en el presente trabajo las nanopartículas de fierro, conocidas como nZVI (nanoscale zero valent iron) serán la fuente de fierro. Para lograr el objetivo se realizó una recopilación de antecedentes sobre las nZVI y su interacción con arsénico. Luego, se diseó, en base a trabajos anteriores, un reactor batch para experiencias en laboratorio; después se establecieron las variables que se podrían manejar en este estudio. Debido a que este trabajo es un primer acercamiento a la electrocoagulación con nZVI, se trabajó con un RIL sintético para facilitar la búsqueda de los mejores valores de las variables operacionales. En las experiencias realizadas se utilizó un caso base, donde se establecieron ciertos parámetros como constantes; por ejemplo, el valor de la corriente que se aplica, la razón molar Fe/As y la densidad de corriente. Se realizaron 7 experiencias para determinar el valor de las variables que mostraron el mejor desempeo del reactor. El rendimiento del reactor fue sobre 99% trabajando a pH ácido y con concentraciones iniciales de As(V) de 74 a 5800 ppm. La explicación radica que a pH ácidos se favorece la formación de Fe+3 y, por ende, su hidróxido para así capturar y precipitar el As. Se realizó un escalamiento para disear un reactor continuo de uso industrial, en el diseo se mantuvo la densidad de corriente y se calculó la velocidad de reacción asumiendo un comportamiento de una reacción de primer orden. Se obtuvo un reactor de 382 [m3] para remediar una corriente de 20 [m3/h] con una concentración inicial de As(V) de 150 [ppm] y concentración de salida de 1 [ppm] con una eficiencia de remoción sobre 99%. El flujo de nZVI determinado fue de 0,043 [m3/h] y el caudal de ingreso de aire 1000[m3/h].