MODELO CINÉTICO PARA LA ELECTROCOAGULACIÓN DE RILES CON ARSÉNICO: VALIDACIÓN EXPERIMENTAL Y DISEÑO DE UN REACTOR CONTINUO A ESCALA INDUSTRIAL

Abstract

El presente estudio hace una revisión de antecedentes referentes al arsénico y su relación con la fundición de cobre (Fundición Caletones). Se examinan: (1) Los aspectos teóricos fundamentales de la caracterización fluidodinámica de reactores (DTR) y (2) La electrocoagulación de arsénico. Este trabajo también incluye la presentación y el análisis de datos obtenidos (a escala de laboratorio) en experimentos (con reactores de tipo airfift) destinados a medir los dos puntos antes examinados. La DTR se midió con la técnica Estímulo-Respuesta (que involucra un trazador) y la electrocoagulación de arsénico, usando un RIL sintético hecho a partir de arseniato de sodio, con un reactor CSTR operando en forma batch y continua. Además, se propone y valida un Modelo matemático para la cinética de la electrocoagulación de arsénico (se planteó con ecuaciones diferenciales ordinarias y balances de materia) que fue capaz de predecir satisfactoriamente (se verificó experimentalmente) datos de experimentos en condiciones continuas. La metodología de validación usada consistió en calibrar el Modelo con datos experimentales batch, modelar escenarios continuos y contrastarlos con la realidad experimental. Se efectuaron 4 experimentos batch, los que alcanzaron eficiencias de remoción de 2 a 94%. Se trabajo con concentraciones iniciales de arsénico de 1 a 5 [g/L], densidades de corriente 120 y 180 [Alm2] y usando como oxidante aire y O2. En continuo se lograron eficiencias de 80 a 30%. Usando concentraciones de arsénico a la entrada del reactor de 0,1 Y 1 [g/L], caudales de RIL de 0,06 a 0,24 [L/min], O2 como oxidante y a una densidad de corriente de 180 [A/m2]. El scale up, proporcionó un reactor de 26 [m3] para remediar un RIL de 20 [m3/h] y 0,15 [g/L] de arsénico (como arseniato), operando con 9 [kA], 4 [V] y 99,3% de eficiencia. Se estima 59.000 [US$] de inversión y 66.000 [US$/ao] en costos operacionales.