Cabe decir que en todos los lugares del mundo donde vive el hombre y donde hay empresas productoras, existen problemas de tratamiento de aguas residuales domésticas e industriales.
En la actualidad, el principal método para eliminar la materia orgánica en el tratamiento de aguas residuales es el tratamiento biológico, que tiene una alta eficiencia de eliminación y un bajo coste de tratamiento. Sin embargo, los contaminantes eliminados mediante métodos de tratamiento biológico son sustancias fácilmente biodegradables (o biodegradables) en el agua y casi no tienen ningún efecto sobre la eliminación de sustancias biodegradables. Algunas sustancias orgánicas son tóxicas para los microorganismos. En estos casos los métodos biológicos no son adecuados.
La electrólisis es un método de tratamiento que utiliza la reacción electroquímica del proceso de electrólisis para eliminar impurezas nocivas en diversas aguas residuales. También se le llama método de oxidación electrocatalítica o método electroquímico. Trata el agua, incluidas las aguas residuales domésticas y las aguas residuales de las fábricas. Porque no causa contaminación secundaria y por eso se le llama tecnología de tratamiento de agua respetuosa con el medio ambiente o tecnología de tratamiento de agua verde.
Desde una perspectiva profesional, la denominada tecnología de tratamiento de agua electroquímica utiliza un campo eléctrico externo para lograr la eliminación esperada de contaminantes en las aguas residuales a través de una serie de reacciones químicas, procesos electroquímicos o procesos físicos diseñados en un reactor electroquímico específico. o el propósito de reciclar materiales útiles.
Ya en las décadas de 1930 y 1940, académicos extranjeros propusieron el uso de la electrólisis para tratar las aguas residuales. En ese momento, se utilizaba principalmente para tratar iones de metales pesados en aguas residuales. Sin embargo, debido al alto consumo de energía, la falta de electricidad y las limitaciones de la teoría electroquímica, el desarrollo de este método fue lento. En las décadas de 1960 y 1970, la industria de la energía eléctrica se desarrolló rápidamente. La investigación sobre ánodos de titanio revestidos tuvo éxito y se industrializó. La profundización continua de la investigación teórica electroquímica confirmó que las reacciones redox, las reacciones de adición o las reacciones de descomposición de muchos compuestos orgánicos se pueden realizar en electrodos, lo que proporciona una base teórica para la degradación de contaminantes orgánicos a través de la oxidación electrocatalítica, promoviendo así la aplicación de la tecnología de electrólisis en el tratamiento del agua.
Las ventajas de la tecnología de tratamiento de agua electroquímica son:
1.La transferencia de electrones solo se realiza entre el electrodo y los componentes del agua residual, sin necesidad de agregar agentes redox adicionales, evitando problemas de contaminación secundaria causados por aditivos adicionales.
2. Las condiciones de reacción se pueden ajustar en cualquier momento cambiando la corriente y el voltaje aplicados, y la controlabilidad es fuerte.
3. Los radicales libres que pueden generarse durante el proceso reaccionan directamente con los contaminantes orgánicos de las aguas residuales de forma indiscriminada, degradándolos en dióxido de carbono, agua y materia orgánica simple, sin o con poca contaminación secundaria.
4. Las condiciones de reacción son suaves y el proceso electroquímico generalmente se puede llevar a cabo a temperatura y presión ambiente.
5. El equipo del reactor y su funcionamiento son generalmente relativamente sencillos y, si se diseñan adecuadamente, no son costosos.
6. Si la escala de descarga de aguas residuales es pequeña, se puede lograr un tratamiento in situ.
7.Cuando las aguas residuales contienen iones metálicos, el cátodo y el ánodo pueden funcionar al mismo tiempo (el cátodo reduce los iones metálicos y el ánodo oxida la materia orgánica) para maximizar la eficiencia del tratamiento mientras se recuperan y reutilizan sustancias químicas o metales valiosos.
8. Puede utilizarse como tratamiento independiente o combinado con otros tratamientos. Por ejemplo, como pretratamiento, puede mejorar la biodegradabilidad de las aguas residuales.
9.Tiene las funciones de flotación por aire, floculación y desinfección.
10. Como proceso de limpieza, su equipo ocupa un área pequeña y es particularmente adecuado para el tratamiento de aguas residuales en ciudades concurridas.
El método de oxidación electrocatalítica tiene las ventajas de capacidades de oxidación y reducción más fuertes que las reacciones químicas ordinarias, menor consumo de agentes químicos, gran adaptabilidad, reciclabilidad de sustancias útiles como metales y fácil control de automatización. Por lo tanto, es adecuado para su uso en aplicaciones que contienen hidrocarburos, aldehídos y alcoholes. Se utiliza gradualmente en el tratamiento de aguas residuales contaminantes orgánicos como éter, fenol y colorantes.
Para cloro orgánico, fósforo, azufre y otras aguas residuales farmacéuticas sintéticas, aguas residuales de fabricación de papel e impresión que son difíciles de tratar con métodos biológicos, se pueden obtener resultados satisfactorios mediante tratamiento electroquímico.
Principios del tratamiento electroquímico de aguas residuales.
En teoría, toda la materia orgánica en solución acuosa se puede oxidar eléctricamente antes de la reacción de evolución de oxígeno, pero debido a razones cinéticas, la velocidad es muy lenta y la oxidación directa a CO2 es aún más difícil.
La facilidad de oxidación electroquímica de sustancias orgánicas se puede evaluar mediante el llamado índice de oxidabilidad electroquímica (EOI). Cuanto mayor sea el valor, más fácil será oxidarse. El EOI también refleja la eficiencia de corriente promedio que se puede lograr durante la electrólisis. Otro índice de evaluación es el consumo electroquímico de oxígeno (EOD), que se refiere a la cantidad de electricidad necesaria para oxidar electroquímicamente cada gramo de materia orgánica equivalente a la cantidad de gramos de oxígeno producidos durante la electrólisis. La EOD se puede calcular mediante la siguiente fórmula
EOD=Wo2/Worganización=(It/4F) (EOI) (32/Worg)(10-1)
En la fórmula, I,t - corriente de electrólisis y tiempo de electrólisis (en este momento, la eficiencia de la corriente instantánea cae a cero);
Huargo: el peso de la materia orgánica convertida;
F--Constante de Faraday.
El tratamiento electroquímico de aguas residuales se puede dividir en dos categorías: electrólisis directa y electrólisis indirecta.