7/25/2019 Cromo y Ni en Aguas Residuales

1/6

PROCESOS PARA EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES DE UNAPLANTA GALVANICA DE CROMO

Mara del Rosario Sun Kou, Mary Apolaya, Elena Balvin, Enrique Neira

Facultad de Ingeniera Qumica, Universidad Nacional de Ingeniera, Av. Tupac Amaru s/n,

San Martin de Porras, Lima, Per, msun@pucp.edu.pe, FAX 51-1-4817919

RESUMEN

El objetivo del presente trabajo es presentar los procesos que se estn empleando para el

tratamiento de las aguas residuales que se generan en una planta de Cromado Brillante de la

ciudad de Lima. Se describe inicialmente las caractersticas de las aguas residuales producidas

por la industria galvnica y sus efectos ambientales. A continuacin se describe las tecnologasque se estn aplicando a nivel laboratorio, para la tratamiento de dichos desechos.

1. INTRODUCCIN

El gran desarrollo de las sociedades industrializadas en los ltimos aos ha llevado

consigo una serie de ventajas indiscutibles, el nivel y la calidad de vida han aumentado

considerablemente ; sin embargo un efecto secundario a este progreso es la generacin de

productos residuales muy contaminantes y complejos, esta contaminacin no solo altera elequilibrio ecolgico, produciendo mortandad de algunas especies animales y vegetales, o la

proliferacin descontrolada de otros, sino que puede destruir en forma definitiva la vida en los

lugares afectados.

La industria galvnica tiene por finalidad el tratamiento de superficies metlicas por

procesos qumicos o electroqumicos [1] con los siguientes objetivos :

Proteger las piezas contra la corrosin.

Mejorar su apariencia y durabilidad, al colocar un recubrimiento uniforme con mayor

resistencia mecnica.

Disminuir el desgaste por abrasin.

Mejorar la resistencia de las piezas a temperaturas elevadas.

La industria galvnica constituye uno de los pilares en la economa de un pas, por la

diversidad de productos que maneja, as como por el aspecto social al cual est ligado debido al

d l d i i ( l l P ) d l

http://www.icp.csic.es/cyted/Peru/Investigador11.htmlhttp://www.icp.csic.es/cyted/Peru/Investigador08.htmlhttp://www.icp.csic.es/cyted/Peru/Investigador08.htmlhttp://www.icp.csic.es/cyted/Peru/Investigador11.html

7/25/2019 Cromo y Ni en Aguas Residuales

2/6

2. DESECHOS GENERADOS POR LA INDUSTRIA GALVANICA

Las aguas residuales galvnicas se constituyen en uno de los desechos industriales

inorgnicos de gran poder contaminante por sus caractersticas txicas y corrosivas. Las

caractersticas txicas se deben a las concentraciones normalmente elevadas de cianuros y

metales pesados. Adems, la elevada acidez y alcalinidad confieren al desecho un fuerte poder

corrosivo. Ahora bien, se pueden agrupar estos desechos en dos categoras principales :

Desechos Concentrados : que son peridicamente descartados de pequeos volmenesy estn constituidos por las soluciones desengrasantes, decapantes y los baos de

electrodeposicin agotados.

Desechos Diluidos : que son continuamente descartados de grandes volmenes y

estn principalmente conformados por las aguas de enjuague del proceso.

Las aguas residuales de los baos galvnicos desengrasantes (operacin de limpieza

alcalina), no solo contienen reactivos qumicos del propio bao (sales, hidroxido de sodio o

potasio, emulsionantes orgnicos y tensoactivos), sino tambin jabones, producto de lasaponificacin de las grasas desechadas de la superficie de las piezas que provienen de la

operacin de pulido. El pH es frecuentemente mayor que 10 [2].

Por el contrario el pH es frecuentemente menor que 2 en los desechos de la operacin

cida ( baos galvnicos decapantes o desoxidantes), los cuales contienen cido sulfrico,

clorhdrico, ntrico o sus sales, as como tambin una apreciable concentracin de metales como

resultado de la disolucin metlica de las piezas de trabajo, ver tabla 1

Tabla 1 : Caractersticas de las aguas residuales de la Planta de Cromado Brillante (lnea 1) *

Agua Residual del Enjuague del Decapado Qumico (lnea 1)

PARAMETROS Muestra 1-1 Muestra 4-1 Muestra 6-1 Muestra 8-1

pH 1,1 1,3 1,1 1,2

Slidos suspendidos (mg/l) 193,4 100,0 130,0 105,0

Slidos disueltos (mg/l) 8947,2 2782,0 12530,0 4940,0

Cromo total (mg/l) 18,6 27,5 37,5 1,4Niquel total (mg/l) 26,3 11,0 12,3 2,1

Cobre total (mg/l) 10,7 3,6 16,0 7,5

Fierro total (mg/l) 1987,1 250,4 1837,4 521,3

* Las muestras han sido nombradas indicando primero el da en la que fueron tomadas y luego

la lnea de descarga de la etapa del proceso. As, la muestra 4-1, se refiere a la muestra tomada

7/25/2019 Cromo y Ni en Aguas Residuales

3/6

Tabla 2 : Carga contaminante generada en las diferentes etapas del proceso de la plantade Cromado Brillante.

PARAMETRO Etapa del Proceso Valor Promedio

del parmetro

(mg/L)

Volumen del

agua residual

(L/da)

Carga

contaminante

(kg/da)

Cianuro Desengrase Electroltico 942,8 175,0 0,165

Cianuro Cobreado Alcalino 390,6 175,0 0,068Cromo

Hexavalente

Cromado Brillante 4833,1 215,0 1,039

Niquel Niquelado Brillante 616,9 180,0 0,111

Cobre Cobreado Alcalino 293,0 175,0 0,051

3. EFECTOS AMBIENTALES DE LAS AGUAS RESIDUALES GALVANICAS

El riesgo de contaminacin de las aguas residuales galvnicas y el tratamiento necesario

para su disposicin segura depende de las sustancias qumicas presentes (muchas de ellas son

significativamente txicas al ser humano y a otros organismos), de su concentracin y volumen,

de las posibilidades de contacto humano, y de su comportamiento en el medio ambiente

despus de su disposicin. As se tiene:

Cianuros: El efecto letal aumenta con la disminucin del pH con el aumento de la

temperatura (un aumento de 10 C puede duplicar o triplicar la accin letal), y con ladisminucin de la concentracin de oxgeno disuelto. Las concentraciones letales por

inhalacin son de 150 ppm por 30-60 min., y en concentraciones de 500 ppm por pocos min.

La dosis letal por ingestin es de 2-5 mg/Kg de peso corpreo.

Nquel: Afecta los procesos vitales. Las sales de nquel (principalmente el nquel

carbonlico) son txicas. En plantas terrestres, concentraciones mayores que 50 mg/Kg de

peso seco son txicas. Tiene poca capacidad de bioacumularse en peces.

Cromo: Afecta las funciones biolgicas, principalmente el crecimiento. Es bioacumulable.

Los mximos lmites permitidos en los desages varan de 5 a 2 ppm para el cromotrivalente y de 0,2 a 0,05 ppm para el cromo hexavalente. Cuando en el medio ambiente

estn presentes niveles bajos de cromo, el Cr (III) aparentemente juega un rol esencial en el

metabolismo de plantas y animales, mientras que el cromo (VI) es directamente txico a

bacterias como plantas y animales, adems de ser muy mvil y migrar a distancias

considerables de su fuente

7/25/2019 Cromo y Ni en Aguas Residuales

4/6

oxidados tienen una menor solubilidad [3]. En la Tabla 3, se muestran las tecnologasdesarrolladas con sus ventajas y desventajas.

B) Procesos de remocin de compuestos orgnicos y metales pesados empleando arcillas.

Sobre esto existen los estudios realizados por Slavee y Pickering (1981), quienes

estudiaron los efectos de pH en la retencin de Cu, Pb, Cd y Zn en mezclas cidas

arcillosas (caolinitas, illitas y montmorillonitas) encontraron que estas retenan a los

metales en un rango de pH entre 3,0 a 6,0. Helios and Rybicke (1983) estudiaron la

adsorcin de beidellitas, illitas y caolinitas, ellos mostraron que usando arcillas de la seriede esmectitas se consegua hasta un 80 % de remocin de dichos metales. Barnes,

Dorairaja y Zela (1990) [5], utilizaron caolinitas y bentonitas para la remocin de cromo

en los desechos del Estado de New Jersey, encontrando que las bentonitas adsorben mejor

el cromo que las caolinitas a pH bajos.

En el trabajo experimental que viene realizando el grupo investigador, se seleccion el

proceso de oxidacin de cianuros con hipoclorito de sodio, porque se adecua mejor a las plantasde destoxificacin pequeas que usan el proceso de flujo discontinuo o batch, por su fcil

manipuleo y control de dosaje. La destruccin de cianuros es total e inmediata. La operacin se

realiza a condiciones ambientales y la produccin de lodos es baja. En la tabla 4, se muestran

los resultados del proceso de oxidacin de cianuros de las aguas residuales del enjuague del

desengrase electroltico (lnea 3 del proceso).

En las aguas residuales se detect presencia de cromo hexavalente, cromo trivalente y

nquel, como principales cationes. Existen los siguientes mtodos para separarlos: Separacin del cromo en forma de cromito tratando la disolucin con soluciones de

hidrxido sdico de elevada concentracin.

Separacin del nquel en forma de complejo amoniacal tratando la solucin con disoluciones

concentradas de hidrxido amnico.

Separacin del nquel mediante extraccin con reactivos orgnicos.

Separacin del cromo como cromo hexavalente oxidando el cromo trivalente con agua

oxigenada en medio alcalino.Este ltimo mtodo fue el elegido para la separacin del nquel y el cromo por las

siguientes razones:

1 Los rendimientos aumentan con la concentracin de los metales, al contrario de lo que

ocurra con los otros mtodos descritos.

2 No se necesita ningn reactivo de alto precio, lo cual es interesante dada la posible

7/25/2019 Cromo y Ni en Aguas Residuales

5/6

Tecnologa Objetivo Ventajas Desventajas

Oxidacin Qumica

por Clorinacin

Alcalina

Oxidacin del CN-en dos

etapas:1) CN-CNO-

2) CNO-CO2 + N2

Fcil manipuleo y control del

dosaje.La segunda etapa no es

necesario si los desechos noentran en contacto con otros

que contienen cromo.

La reaccin es exotrmica a

altas concentraciones decianuros, puede producir

combinaciones gaseosastxicas.

Oxidacin Qumica

por Sulfato Ferroso

Formacin de un complejo

que es removido en forma de

lodo

Bajo costo de operacin, la

solucin de sulfato ferroso

proviene del bao agotado deldecapado. Fcil manipuleo y

control de dosaje

Formacin de gran cantidad

de lodo. Efluente coloreado

de azul.El ferrocianuro se

descompone a cianuro libreen presencia de la luz solar.

Oxidacin Qumica

por perxidos

Oxidacin de cianuros a

cianatos

Precipitacin de metales

pesados en forma de xidos ehidrxidos.

Los cianuros se oxidan

parcialmente a cianatos.

Oxidacin Qumica

por ozono

Oxidacin de cianuros a

dixido de carbono ynitrgeno

Adicionalmente, el ozono

oxida fenoles y cromforos , ylos transforma en productos

no txicos e incoloros.

Por su inestabilidad, el ozono

se debe generar in situ.Dificultad en el manipuleo y

control del dosaje.

Oxidacin

Electroltica

Oxidacin de cianuros a

cianatos

Mtodo eficiente, reduce

concentraciones de cianuros amenos de 1 ppm. No requiereel uso de reactivos qumicos

Costo del tratamiento alto. Es

aplicable a volumenes deagua residual, menores de 100

litros.

La concentracin se determin indirectamente dada su tramitancia a una longitud de onda

de 540 nm, mediante el empleo de una curva de calibracin entre 0,2 0,005 ppm. El Cr(VI) es

capac de formar diferentes complejos en solucin acuosa, generando una distribucin deespecies de cromo (VI) que depende de las condiciones de pH y de la concentracin total de

cromo[5]. Los ensayos realizados hasta el momento, muestran que el pH al cual la arcilla

retiene mayor cantidad de Cr (VI), vara entre 2,5 y 3,3, la cual corresponde a la especie HCrO4(in bicromato).

5. BIBLIOGRAFA

1. Blum,W. ; Hogaboom,G.,Galvanotecnia y Galvanoplastia . Ed..Continental Mexico 1979.2. Eckenfelder, w.w., "Electroplating and related metal finishing". Ed. Mc Graw Hill, New

York, USA. 1966.

3. Batstone, R., Smith, J. and Wilson, D., The Safe Disposal of Hazardous Wastes . World

Bank Technical Paper, Vol. II. Washington D.C., USA .1989.

4 Compaa de Tecnologa de Saneamento Ambiental CETESB Tratamiento de Residuos

7/25/2019 Cromo y Ni en Aguas Residuales

6/6

Tabla 4: Parmetros de Operacin para los Procesos de Oxidacin de Cianuros de las Aguas Residuales del Enjuague del Desengrase

Eletrolitico (Linea 3)

Muestra pH del

Agua

Residual

Cianuro

libre

(mg/L)

Cianuro

Total

(mg/L)

Primera Etapa de la Oxidacin

CN-(ac) CNO-(ac)

Segunda Etapa de la Oxidacin

CNO-(ac) CO2(g) + N

2(g)

Dosis del

Agente

Oxidante

Potencial

Redox en

el punto

de

equi-vale

ncia (mv)

Cl2/CN-

Tiempo

de

reaccin

(min)

pH del

agua

residual

Dosis del

agente

oxidante

Cl2/CN-

Potencial

Redox en

el punto

de

equi-vale

ncia (mv)

Tiempo

de

reaccin

sin ajuste

del pH

(das)

Tiempo

de

reaccin

con ajuste

del pH

(8,0 - 8,5)

(min)01-3 12,6 920,15 1363,81 3,57 370 1 11,7 10,25 625 3 16

02-3 11,8 223,60 367,90 2,96 386 1 11,1 9,81 630 3 18

04-3 12,4 731,50 1105,20 3,82 360 1 11,1 10,87 640 3 15

05-3 12,4 746,20 1126,50 2,93 355 1 11,5 9,41 600 3 18

07-3 12,0 356,4 560,4 3,14 385 1 11,4 10,53 610 3 17

08-3 12,1 452,4 700,1 3,69 390 1 11,4 8,96 634 3 16

200