Efectos del pH y la conductividad en la electrocoagulación de aguas residuales de la industria láctea

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pH. El pH influye sobre la eficiencia de la corriente en el proceso de solubilidad del metal para formar hidróxido. Se ha observado en diferentes investigaciones que el pH varía durante el proceso de electrocoagulación; esta variación es dependiente del material de los electrodos y del pH inicial del agua a tratar.

Algunas aguas residuales presentan mejor eficiencia en la remoción de sus contaminantes al aplicar la electrocoagulación a pH básicos, y otras, a pH ácidos. Se ha determinado, en algunos casos, que la mayor eficiencia en la remoción de un contaminante se da dentro de un rango específico de pH; incluso este rango puede ser amplio.

En términos generales, las mejores remociones se han obtenido para valores de pH cercanos a 7; ejemplos de esta situación se pueden ver en la remoción de arsénico en aguas de consumo: el mayor porcentaje de remoción de arsénico se da a pH entre 6 y 8, y las mejores remociones de turbiedad y DQO en las aguas de la industria textil se dan a pH entre 7 y 9.

Densidad de corriente: Como las variables eléctricas en el proceso de electrocoagulación son los parámetros que más influyen en la remoción del contaminante de un agua residual y están ligados a factores económicos, se debe prestar mayor atención a su estudio.

El porcentaje de remoción de un contaminante es dependiente de la corriente eléctrica aplicada al medio acuoso; es así como la eficiencia en la remoción y el consumo de energía incrementa con aumentos en la densidad de corriente. Para algunas conductividades del medio acuoso, el consumo de energía incrementa proporcionalmente con los incrementos de densidad de corriente, lo que conlleva a un consumo mayor de energía; para estos se presentan pérdidas por transformación de energía eléctrica en calórica, produciéndose un aumento en la temperatura del medio acuoso.

La energía eléctrica que se suministra a la celda electroquímica puede ser mediante corriente alterna (CA) o bien como corriente directa (CD). Las características propias del paso de cada una de las corrientes a través del medio acuoso generan diferentes respuestas electroquímicas entre las placas y el agua residual tratada. Cuando se suministra corriente directa se produce en el cátodo una impermeabilización, lo que causa una menor eficiencia en la remoción.

Conductividad: Un incremento en la conductividad eléctrica genera un incremento en la densidad de corriente, manteniendo constante el voltaje alimentado a la celda de electrocoagulación; adicionalmente, el incremento de la conductividad que mantiene constante la densidad de corriente produce una disminución del voltaje aplicado.

Temperatura: Los efectos de la temperatura sobre la electrocoagulación no han sido muy investigados, pero se ha encontrado que la eficiencia en la corriente incrementa inicialmente hasta llegar a 60º C, para electrodos de aluminio, punto donde se hace máxima, para luego decrecer.

En el gráfico se muestra el pH final obtenido al aplicar la electrocoagulación con las diferentes combinaciones de tratamientos. Se puede observar que el pH durante el proceso de electrocoagulación aumenta con el tiempo en relación con el pH inicial del agua residual; el aumento es entre 1.5 y 2 unidades. Este aumento puede tener explicación dado que durante la electrocoagulación hay formación de hidróxido de hierro como producto de las reacciones asociadas al desgaste del electrodo de sacrificio.

MATERIALES Y MÉTODOS

La investigación se llevó a cabo utilizando aguas residuales de la industria láctea a las cuales se les midió pH, DQO y conductividad eléctrica. Para establecer el diseño experimental se realizó una prueba de tamizado, consistente en la observación del comportamiento de diferentes variables fisicoquímicas en el medio acuoso; se recolectó información a priori que permitió determinar los valores de corriente eléctrica, distancia entre electrodos, tiempo de tratamiento y pH, que llevaron a tratamientos de electrocoagulación más eficientes para ser tenidos en cuenta en el diseño experimental; de este modo se diseñó un experimento completamente al azar con estructura factorial, con factores pH con niveles de 5, 7 y 8, densidad de corriente (J) con niveles 32.43y 43.23A/m2 y tiempo (t) con observaciones a 5, 10 y 15 minutos. El pH de las soluciones se ajustó utilizando ácido sulfúrico e hidróxido de sodio, ambos grado reactivo.

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pH final para las diferentes combinaciones de tratamiento

Conclusión:

Durante el proceso de electrocoagulación de aguas residuales de la industria láctea se observa un aumento del pH de la solución acuosa; este aumento está entre 1.5 y 2 unidades. Adicionalmente, la conductividad del medio acuoso presenta una disminución durante todo el tratamiento para el caso de pH de 5, mientras que para los pH de 7 y 8 se da un aumento de conductividad a partir de los 5 minutos de tratamiento.