Evaluación de la electrocoagulación con electrodos de grafito como alternativa para el tratamiento de aguas residuales en curtiembres

Contenido principal del artículo

Rafael Nikolay Agudelo V
https://orcid.org/0000-0002-6646-7725
Siby I Garcés-Polo
Yesid M. Marca-Montoya
Mauricio V. Peña-Giraldo

Resumen

En este trabajo se evaluó la electrocoagulación con electrodos de grafito como técnica avanzada para el tratamiento de agua residuales del proceso de depilado en curtiembres, con el objeto de reducir la turbiedad, carbono orgánico total y concentración de sulfuros en este tipo de efluentes. Las propiedades inertes del grafito ofrecen la ventaja de no generar la dilución de iones metálicos en el agua. En este sentido, se analizó el efecto del tiempo de reacción (30 min y 60 min), el número de electrodos de grafito (2 y 4) y la intensidad de corriente aplicada (12 A y 24 A) sobre el porcentaje de disminución o reducción de concentración de las variables mencionadas previamente. Para el desarrollo del proyecto se planteó un diseño experimental de tipo factorial 23. El volumen de agua para cada ensayo fue de 0.002 m3 y la temperatura del agua fue de 20 °C ± 2 °C. Las variables de respuesta para determinar la efectividad del proceso fueron el porcentaje de remoción de turbiedad, Carbono Orgánico Total y Demanda Química de Oxígeno. Los resultados experimentales fundamentados en el Análisis de Varianza permitieron establecer que los factores de proceso o variables experimentales seleccionadas influyen sobre los porcentajes de remoción de las variables de respuesta, además, se determinó que las condiciones de mayor remoción de sulfuros y turbiedad se lograron con 4 electrodos, 24 A y 60 minutos de tiempo de reacción, para esas condiciones la densidad de corriente aplicada fue de 107.14 A/m2. Los mayores porcentajes de remoción fueron 41.46 %, 75.02 % y 35.73 % para sulfuros, turbiedad y Carbono Orgánico Total respectivamente. Durante los ensayos no se observó desgaste en los electrodos y tampoco cambios de color en el agua.

Referencias

S. Elabbas, N. Ouazzani, L. Mandi et al., “Treatment of highly concentrated tannery wastewater using electrocoagulation: Influence of the quality of aluminium used for the electrode,” J. Hazard. Mater., vol. 319, pp. 69-77, 2016, doi: 10.1016/j.jhazmat.2015.12.067.

A. H. Vazifehkhoran, S. G. Shin, and J. M. Triolo, “Use of tannery wastewater as an alternative substrate and a pre-treatment medium for biogas production,” Bioresour. Technol., vol. 258, feb., pp. 64-69, 2018, doi: 10.1016/j.biortech.2018.02.116.

S. Korpe, B. Bethi, S. H. Sonawane, and K. V. Jayakumar, “Tannery wastewater treatment by cavitation combined with advanced oxidation process (AOP),” Ultrason. Sonochem., vol. 59, n.o jun. 2018, p. 104723, 2019, doi: 10.1016/j.ultsonch.2019.104723.

S. Haydar and J. A. Aziz, “Coagulation-flocculation studies of tannery wastewater using combination of alum with cationic and anionic polymers,” J. Hazard. Mater., vol. 168, n.o 2-3, pp. 1035-1040, 2009, doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.02.140.

M. A. Hashem, M. S. Nur-A-Tomal, and S. A. Bushra, “Oxidation-coagulation-filtration processes for the reduction of sulfide from the hair burning liming wastewater in tannery,” J. Clean. Prod., vol. 127, pp. 339-342, 2016, doi: 10.1016/j.jclepro.2016.03.159.

S. Goswami and D. Mazumder, “Comparative study between activated sludge process (ASP) and moving bed bioreactor (MBBR) for treating composite chrome tannery wastewater,” Mater. Today Proc., vol. 3, n.o 10, pp. 3337-3342, 2016, doi:10.1016/j.matpr.2016.10.015.

G. Lofrano, S. Meriç, G. E. Zengin, and D. Orhon, “Chemical and biological treatment technologies for leather tannery chemicals and wastewaters: A review,” Sci. Total Environ., vol. 461-462, pp. 265-281, 2013, doi: 10.1016/j.scitotenv.2013.05.004.

J. Wei Feng, Y. Bing Sun, Z. Zheng, J. Biao Zhang, S. Li y Y. Chun Tian, “Treatment of tannery wastewater by electrocoagulation,” J. Environ.Sci., vol. 19, n.o 12, pp. 1409-1415, 2007, doi:10.1016/S1001-0742(07)60230-7.

D. T. Moussa, M. H. El-Naas, M. Nasser, and M. J. Al-Marri, “A comprehensive review of electrocoagulation for water treatment: Potentials and challenges,” J. Environ. Manage., vol. 186, pp. 24-41, 2017, doi: 10.1016/j.jenvman.2016.10.032.

E. Ü. Deveci, C. Akarsu, Ç. Gönen, and Y. Özay, “Enhancing treatability of tannery wastewater by integrated process of electrocoagulation and fungal via using RSM in an economic perspective,” Process Biochem., vol. 84, pp. 124-133, sep. 2019, doi: 10.1016/j.procbio.2019.06.016.

S. Garcia-Segura, M. M. S. G. Eiband, J. V. de Melo, and C. A. Martínez-Huitle, “Electrocoagulation and advanced electrocoagulation processes: A general review about the fundamentals, emerging applications and its association with other technologies,” J. Electroanal. Chem., vol. 801, nov. 2016, pp. 267-299, 2017, doi: 10.1016/j.jelechem.2017.07.047.

V. Khandegar and A. K. Saroha, “Electrocoagulation for the treatment of textile industry effluent ―A review,” J. Environ. Manage., vol. 128, pp. 949-963, 2013, doi: 10.1016/j.jenvman.2013.06.043.

D. Sbizzaro Filho, G. B. Bota, R. B. Borri, and F. J. C. Teran, “Electrocoagulation/flotation followed by fluidized bed anaerobic reactor applied to tannery effluent treatment,” Desalin. Water Treat., vol. 37, n.o 1-3, pp. 359-363, 2012, doi: 10.1080/19443994.2012.661292.

C. Comninellis, “Electrocatalysis in the electrochemical conversion/combustion of organic pollutants for waste water treatment,” Electrochim. Acta, vol. 39, n.o 11-12, pp. 1857-1862, ago. 1994, doi:10.1016/0013-4686(94)85175-1.

B. Marselli, J. Garcia-Gomez, P.-A. Michaud y M. A. Rodrigo, and C. Comninellis, “Electrogeneration of Hydroxyl Radicals on Boron Doped Diamond Electrodes,” J. Electrochem. Soc., vol. 150, n.o 3, p. D79, feb. 2003, doi: 10.1149/1.1553790.

R. de la Vara Salazar y H. Gutiérrez Pulido, Análisis y diseño de experimentos. México, McGraw-Hill, 2008.

E. A. Clesceri LS, Rice EW, Baird RB, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 22.a ed. Washington: American Public Health Association, 2012.

R. Ramesh Babu, N. Bhadrinarayana, y K. Sheriff a Begum, “Treatment of tannery wastewater by electrocoagulation,” J. Univ. Chem. Technol. Metall., vol. 42, n.o 2, pp. 201-206, abr. 2007.

C. Sivodia and A. Sinha, “Assessment of graphite electrode on the removal of anticancer drug cytarabine via indirect electrochemical oxidation process: Kinetics & pathway study,” Chemosphere, vol. 243, p. 125456, 2020, doi: 10.1016/j.chemosphere.2019.125456.

C. Ricordel and H. Djelal, “Treatment of landfill leachate with high proportion of refractory materials by electrocoagulation: System performances and sludge settling characteristics,” J. Environ. Chem. Eng., vol. 2, n.o 3, pp. 1551-1557,2014, doi:10.1016/j.jece.2014.06.014.

C. Di Iaconi, G. Del Moro, M. De Sanctis, and S. Rossetti, “A chemically enhanced biological process for lowering operative costs and solid residues of industrial recalcitrant wastewater treatment,” Water Res., vol. 44, n.o 12, pp. 3635-3644, 2010, doi:10.1016/j.watres.2010.04.017.