Electrocoagulación para el Tratamiento del Agua Minera: Mitos y Verdades

A medida que la industria apunta hacia procesos más ecológicos, el uso de tecnologías electroquímicas como la electrocoagulación está ganando más fuerza para la eliminación de contaminantes de las aguas residuales industriales. La electrocoagulación puede ser eficaz en algunas aplicaciones, pero la tecnología también tiene sus limitaciones. Aquí, desvelamos algunos de los mitos y verdades sobre la electrocoagulación.

Coagulación Química y Electrocoagulación
La coagulación es el proceso de desestabilizar suspensiones neutralizando las cargas superficiales de sólidos suspendidos y coloides para mejorar la separación sólido-líquido. Las suspensiones son difíciles de tratar porque estas partículas no se asientan ni se separan fácilmente; Se ven obligados a la suspensión por las fuerzas electrostáticas repulsivas creadas entre ellos debido a sus cargas superficiales similares. Los coagulantes neutralizan las cargas superficiales para permitir su separación del líquido. El proceso se denomina coagulación química si se utilizan sales de coagulantes y electrocoagulación si los coagulantes se generan electrolíticamente.

En la electrocoagulación, la electricidad se aplica a los electrodos consumibles que están en contacto con las aguas residuales. Los electrodos se disuelven para generar complejos acuosos de coagulantes. Dos de los coagulados más comunes y eficientes utilizados en la electrocoagulación son el hierro hidroxilado y el aluminio.

Ventajas de la Electrocoagulación vs Coagulación Química
La química y la electrocoagulación no son procesos fundamentalmente diferentes ya que ambos dependen de las propiedades coagulantes de los productos químicos utilizados en el proceso. Cualquier contaminante que puede ser eliminado por electrocoagulación también puede eliminarse mediante coagulación química, aunque la eliminación puede no ser en la misma medida o con la misma eficacia.

La electrocoagulación es generalmente más eficiente que la coagulación química. La generación in situ de coagulantes así como la presencia de electrodos cargados juegan un papel importante en la mayor eficiencia de la electrocoagulación. Esto da como resultado la generación de un volumen menor de subproducto sólido con un bajo contenido de agua.

El agua tratada mediante electrocoagulación también tendrá una concentración de sólidos disueltos totales (TDS) inferior a la del agua tratada con coagulación química. A diferencia de la coagulación química, los reactivos de sal no se utilizan en la electrocoagulación donde los reactivos se generan in situ. Como resultado, los contraiones presentes en los reactivos de sal no se introducen en el agua tratada con electrocoagulación.

La Electrocoagulación No Puede Remover Todo del Agua de la Mina
La industria minera ha utilizado durante mucho tiempo la coagulación para eliminar los sólidos en suspensión. La coagulación se aplica típicamente antes de la filtración o sedimentación en el proceso general de tratamiento de aguas residuales. La tecnología también es eficaz para el tratamiento de agua aceitosa para eliminar la turbidez, el color y la sílice.

Durante la electrocoagulación o la coagulación química, algunos metales disueltos y especies metaloides co-precipitan o adsorben sobre la superficie de los coagulantes hidroxilados. Esta afinidad permite el uso de la coagulación en algunos casos para reducir la concentración de metales pesados ​​y metaloides en el agua de la mina. Los oxianiones de arsénico pentavalente, antimonio, vanadio, molibdeno y selenio tetravalente (selenita) son ejemplos de especies disueltas que pueden eliminarse parcialmente mediante coagulación química o electrocoagulación.

Adicionalmente, durante la electrocoagulación una porción de la especie coagulante puede existir en una forma más reducida, tal como hierro ferroso en oposición al hierro férrico. Como resultado, la electrocoagulación permitirá la eliminación parcial de especies contaminantes más oxidadas tales como cromo (VI).

La Electrocoagulación No Puede Eliminar el Selenio Hexavalente (Selenato) del Agua de Mina
No todos los contaminantes pueden eliminarse con la coagulación. Uno de estos contaminantes es el selenio hexavalente (selenato), que es altamente tópico para la industria minera ya que se están promulgando nuevas e inminentes regulaciones para regularlo. Debido a la condición oxidante de la mayoría de los procesos mineros, la presencia de selenio en las aguas de la mina se encuentra principalmente en forma de selenato, un oxianión con una estructura química que es menos reactiva y sensible al tratamiento en comparación con la selenita. La eliminación del selenato de las aguas de la mina requiere que se reduzca primero a selenita antes de que pueda eliminarse con coagulación química o electrocoagulación.

Las Condiciones de la Operación de Coagulación No Son Universales
Durante la coagulación y específicamente con la electrocoagulación, se requiere una afinación precisa de las condiciones de operación para lograr una eliminación consistente de los contaminantes. Pero no todos los contaminantes que pueden eliminarse con electrocoagulación pueden eliminarse al mismo tiempo y con las mismas condiciones de funcionamiento. Para cumplir con los objetivos de remoción, puede ser necesaria una configuración de electrocoagulación multietapa – cada una con sus propias condiciones de operación específicas.

Consideraciones Sobre la Electrocoagulación Más Allá de la Forma y Configuración de la Célula
Células de electrocoagulación con diferentes diseños y tamaños están disponibles comercialmente. Configuraciones monopolares y bipolares se han utilizado en el pasado. Independientemente de la forma, tamaño y configuración de las células de electrocoagulación, los principales consumibles de electrocoagulación son la electricidad y los electrodos. Dependiendo de la química de las aguas residuales, la dosis de coagulante y la ubicación de la planta de tratamiento, los costos de electricidad pueden llegar a ser prohibitivos. Y debido a que el proceso se basa en la adsorción y co-precipitación, el volumen y la estabilidad del subproducto de desechos sólidos generados durante el tratamiento también pueden ser limitantes debido a los requerimientos de eliminación y manejo.

Mientras que los procesos químicos y de electrocoagulación son adecuados y funcionan de manera fiable para la eliminación de sólidos suspendidos, su aplicación para eliminar especies disueltas incluyendo metales pesados es limitada y debe ser investigada caso por caso.

Escrito por
Farzad Mohamm, MSc, PhD