Remoción de amonio y de metales pesados de los lixiviados del relleno sanitario "La Esmeralda" de la ciudad de Manizales por electrocoagulación
Autor: Ríos Cardona, José Nicolás
Asesor: Morante G., Gonzalo (Thesis advisor)
Fecha: 2005
Programa: Bogotá - Medicina -Fisioterapia
Facultad: Facultad de Medicina

Resumen: El problema de la gestión de los residuos sólidos no termina con su almacenamiento en rellenos controlados. La transformación de la materia orgánica junto con las infiltraciones de agua lluvia, que disuelven y arrastran a su paso residuos en proceso de degradación, generan un efluente llamado lixiviado que contiene un alto grado de contaminantes. En el afán de buscar tratamientos o alternativas diferentes para aminorar los niveles de contaminación de los lixiviados en los rellenos sanitarios, se pretende estudiar en este trabajo la reducción de amonio y de metales pesados presentes en los lixiviados del relleno sanitario LA ESMERALDA de la ciudad de Manizales, por medio de la técnica de electrocoagulación. La parte inicial de este trabajo, tiene que ver con la electrocoagulación de estos lixiviados en un proceso por lotes, del cual se obtendrán los parámetros óptimos (tiempo de residencia, voltaje y tipo de electrodo) que en la etapa final del estudio, se utilizaran en la realización de pruebas en un proceso en continuo. / Abstract: The trouble in management of solid residues does not end at its storage into disposal site. Transformation of organic material together with rainwater infiltration which dissolve and drag residues in decomposition process along its rout, generate a flow of leached substances, which contains a high degree of contaminating substances. Searching for treatments or different alternatives for reducing the levels of contamination by leached substances in garbage heap, I intend to study in this paper the reduction of ammonium and heavy metals that are found in leached substances from LA ESMERALDA disposal site of Manizales making use of electrocoagulation technique. The initial stage of this study deals with electrocoagulation of these waterwaste at the batch process, from which I shall obtain available parameters (residence time, voltage and sort of electrode) that I shall use at the final stage of this study for performing the samples in a continuous process.

REMOCIÓN DE AMONIO Y DE METALES PESADOS DE LOS LIXIVIADOS
DEL RELLENO SANITARIO “LA ESMERALDA” DE LA CIUDAD DE
MANIZALES POR ELECTROCOAGULACIÓN
JOSÉ NICOLÁS RÍOS CARDONA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MANIZALES
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA
INGENIERIA QUÍMICA
2005REMOCIÓN DE AMONIO Y DE METALES PESADOS DE LOS LIXIVIADOS
DEL RELLENO SANITARIO “LA ESMERALDA” DE LA CIUDAD DE
MANIZALES POR ELECTROCOAGULACIÓN
JOSÉ NICOLÁS RÍOS CARDONA
Trabajo de grado
Modalidad: Proyecto Final para optar al título de
INGENIERO QUIMICO
Línea de profundización en Ingeniería Ambiental
Director
GONZALO MORANTE G.
Ingeniero Químico
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MANIZALES
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA
INGENIERIA QUÍMICA
2005Nota de aceptación
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Jurado
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Jurado
Manizales, Febrero de 2005Gracias a Dios, por todo su amor.
Gracias a mi madre por su lucha
y por nunca haber desfallecido.RESUMEN
El problema de la gestión de los residuos sólidos no termina con su almacenamiento en
rellenos controlados. La transformación de la materia orgánica junto con las infiltraciones
de agua lluvia, que disuelven y arrastran a su paso residuos en proceso de degradación,
generan un efluente llamado lixiviado que contiene un alto grado de contaminantes.
En el afán de buscar tratamientos o alternativas diferentes para aminorar los niveles de
contaminación de los lixiviados en los rellenos sanitarios, se pretende estudiar en este
trabajo la reducción de amonio y de metales pesados presentes en los lixiviados del relleno
sanitario LA ESMERALDA de la ciudad de Manizales, por medio de la técnica de
electrocoagulación. La parte inicial de este trabajo, tiene que ver con la electrocoagulación
de estos lixiviados en un proceso por lotes, del cual se obtendrán los parámetros óptimos
(tiempo de residencia, voltaje y tipo de electrodo) que en la etapa final del estudio, se
utilizaran en la realización de pruebas en un proceso en continuo.
1ABSTRACT
The trouble in management of solid residues does not end at its storage into disposal site.
Transformation of organic material together with rainwater infiltration which dissolve and
drag residues in decomposition process along its rout, generate a flow of leached
substances, which contains a high degree of contaminating substances.
Searching for treatments or different alternatives for reducing the levels of contamination
by leached substances in garbage heap, I intend to study in this paper the reduction of
ammonium and heavy metals that are found in leached substances from LA ESMERALDA
disposal site of Manizales making use of electrocoagulation technique. The initial stage of
this study deals with electrocoagulation of these waterwaste at the batch process, from
which I shall obtain available parameters (residence time, voltage and sort of electrode) that
I shall use at the final stage of this study for performing the samples in a continuous
process.
2TABLA DE CONTENIDO
1. OBJETIVOS.......................................................................................................................7
2. MARCO TEORICO...........................................................................................................8
2.1 ELECTROQUIMICA...................................................................................................8
2.1.1 Conceptos Básicos.................................................................................................8
2.1.2 Leyes de Faraday...................................................................................................9
2.1.3 Migración Iónica..................................................................................................10
2.2 ELECTROCOAGULACION.....................................................................................11
2.2.1 Análisis de las Variables......................................................................................14
2.3 COAGULACION QUIMICA....................................................................................15
2.4 NORMATIVIDAD AMBIENTAL............................................................................16
3. METODOLOGIA.............................................................................................................17
3.1 GENERALIDADES...................................................................................................17
3.2 ELECTROCOAGULACION PROCESO BATCH...................................................18
3.3 DISEÑO EXPERIMENTAL .....................................................................................19
3.4 PORCENTAJE DE REMOCIÓN (PR)......................................................................20
3.5 COSTOS ....................................................................................................................21
4. RESULTADOS ...............................................................................................................22
5. ANALISIS DE LOS RESULTADOS .............................................................................24
5.1 VARIACION DEL LIXIVIADO ..............................................................................24
5.2 DESGASTE DE LOS ELECTRODOS.....................................................................25
5.3 MUESTREO..............................................................................................................26
5.4 TIEMPO DE RETENCION ......................................................................................27
5.5 TIEMPO DE EXPERIMENTACION.......................................................................28
6. DISEÑO DE UN ELECTROCOAGULADOR PARA EMAS S.A E.S.P ......................29
6.1 COSTOS DEL PROCESO ........................................................................................31
37. CONCLUSIONES............................................................................................................32
8. RECOMENDACIONES ...................................................................................................33
9. BIBLIOGRAFIA ..............................................................................................................35
ANEXO A. REACTOR DE ELECTROCOAGULACION .................................................37
ANEXO B. METODOS DE ANALISIS ..............................................................................42
4INTRODUCCIÓN
La disposición final de los residuos sólidos producidos por los núcleos de generación
urbanos y rurales, ha constituido un grave problema de higiene ambiental desde hace
muchos años, el ¿ Que hacer con los residuos sólidos que producimos ? es el interrogante
mas difícil de responder día a día, el incremento poblacional ha incurrido en un aumento de
dichos residuos y la sociedad de consumo, cuyos hábitos están dirigidos a la compra de
productos de "usar y tirar" que, lejos de ofrecernos una mejor calidad de vida por la
supuesta comodidad de su empleo, nos conducen a una irrefrenable generación de
productos, muchos de ellos elaborados con materiales no reutilizables ni reciclables, como
los plásticos, que una vez finalizada su utilidad, se "tiran a la basura". Sin embargo, la
basura no desaparece sino que se traslada, la mayoría, a rellenos sanitarios.
En los rellenos existe gran acumulación de desechos al aire libre, aspecto este que causa un
impacto ambiental bastante marcado, sobre todo a nivel salud publica, ya que en ellos, se
producen reacciones químicas y biológicas entre los constituyentes de la basura, dando
como resultado la descomposición anaeróbica de la misma, la mezcla de estas sustancias
con las infiltraciones de agua lluvia y con cualquier otro liquido que escurra como resultado
de la degradación, generan productos líquidos tóxicos llamados lixiviados, que contaminan
el suelo y las aguas subterráneas, o emitidos a la atmósfera (en forma de gases) contaminan
el aire.
El presente trabajo se centra en el estudio de la viabilidad en costos y en eficiencia, de la
remoción de metales pesados: mercurio, hierro y plomo (aunque no son los únicos que
están presentes en los lixiviados de los rellenos sanitarios, son algunos de los que se
encuentran en mayor proporción y por tanto poseen un alto índice contaminante) y de
5nitrógeno amoniacal de los lixiviados del relleno sanitario la Esmeralda, por medio de la
electrocoagulación, utilizando el reactor piloto de la Universidad Nacional sede Manizales.
El plomo que procede principalmente de las baterías de los automóviles, aparatos
electrónicos, plásticos, vidrio, cerámica, pigmentos entre otros, ocasiona lesiones cerebrales
en los niños e hipertensión arterial en adultos. La fuente de mercurio es fundamentalmente
las pilas, el mercurio produce lesiones renales y neurológicas. El nitrógeno amoniacal
proviene principalmente de la conversión por acción de bacterias saprofiticas del nitrógeno
orgánico presente en las proteínas no asimilables y la urea contenidas en la orina de los
animales, este proceso ocurre bajo condiciones tanto aeróbicas como anaeróbicas. [1]
Estos metales pesados y el amonio son un problema en el manejo de los lixiviados del
relleno, una alta cantidad de metales pesados hacen que los lodos resultantes no puedan ser
utilizados en otras áreas y una gran presencia de nitrógeno amoniacal da pie a una baja
eficiencia de los futuros tratamientos biológicos que se podrían llevar a cabo con estos
lixiviados, si alcanzáramos una reducción significativa en estos aspectos, contribuiremos a
disminuir su concentración, a cumplir la normatividad ambiental vigente sobre vertimiento
de lixiviados y sobre todo a contaminar menos.
61. OBJETIVOS
• OBJETIVO GENERAL
Estudio de tratabilidad del amonio y los metales pesados en las aguas residuales del
relleno sanitario LA ESMERALDA (lixiviados) utilizando la técnica de
electrocoagulación.
• OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Determinar el porcentaje de remoción de amonio.
2. Determinar el porcentaje de remoción de mercurio, hierro y plomo.
3. Analizar los costos de la remoción de amonio y metales pesados (mercurio, hierro y
plomo) por electrocoagulación.
72. MARCO TEORICO
2.1 ELECTROQUIMICA
2.1.1 Conceptos Básicos
La Electroquímica estudia las reacciones de oxidación-reducción, en las que tiene lugar la
transferencia de electrones y la producción y uso de la corriente eléctrica. Para lograr esta
transferencia, se utiliza un campo eléctrico que se crea mediante la aplicación de una
diferencia de potencial entre dos fases conductoras (normalmente metales). Este tipo de
movimiento dota a la fase (normalmente una disolución) en la que están presentes los iones,
de una propiedad denominada conductividad, dado a esta se produce un campo eléctrico
entre los electrodos y la fase, dándose una transferencia de electrones de los electrodos a la
disolución o viceversa, produciendo una reacción química.
Michael Faraday, químico y físico que sentó las bases para la aplicación de la electricidad,
llamo electrolito al líquido conductor de la corriente eléctrica y electrodos a los conductores
metálicos en contacto con la disolución, el recipiente que contiene la disolución y los
electrodos recibe el nombre de celda electrolítica. El voltaje de una celda es una medida de
la tendencia de una reacción a ocurrir. La energía de la celda se calcula de acuerdo a los
potenciales normales de los electrodos. [2]
El paso de corriente a través de la celda causa cambios en la concentración, caídas de
voltaje y efectos calóricos. Para que la corriente pase a través de la celda deberán ocurrir los
procesos de oxido-reducción en ambos electrodos, hasta el grado de un mol por cada ion
intercambiado.
82.1.2 Leyes de Faraday
Michael Faraday descubrió la relación fundamental entre la cantidad de electricidad que
pasa a través de una solución electrolítica y el peso de sustancia que se forma por reacción
química en los electrodos, esto se expresa en las leyes cuantitativas que rigen la electrolisis
postuladas por Faraday.
La primera ley de Faraday establece que: “La masa de producto obtenido en un electrodo
durante la electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad
(Culombio) que pasa a través del electrolito”.
La segunda ley dice: “La masa, en gramos, de un producto obtenido o consumido en un
electrodo durante la electrolisis, es directamente proporcional a la masa de dicho
producto”.
La tercera ley dice: “La cantidad de masa depositada o retirada durante la electrolisis es
inversamente proporcional a la valencia de dicho material”
Estas leyes pueden combinarse en una sola relación si se introduce la constante de
proporcionalidad F, llamada constante de Faraday, así:[3]
Q * E
m = ( 1 )
F
Donde:
m : Cantidad de un elemento depositado (gr).
Q : Cantidad de electricidad en culombios.
E : Equivalente químico del elemento.
9La constate de Faraday se determino experimentalmente y es igual 96500 Culombios, y se
entiende como la cantidad de electricidad necesaria para liberar un equivalente químico de
cualquier elemento, esto es, para depositar un equivalente químico de cualquier elemento se
necesitan una transferencia de 96500 culombios y para los iones positivos monovalentes un
equivalente gramo es igual a la masa atómica en gramos, es decir, a una mol, ya que la
valencia es 1.
96500culombios 1equivalente 1mol
* * =1.622*10- 19culombios/electrón
1equivalente 1mol 6.02*1023electrón
Es decir la cantidad de electricidad que se necesita para depositar un ión o un átomo de
cualquier elemento es igual a un múltiplo de 1.622*10-19 culombios, lo que hace suponer
que la electricidad está formada por partículas que contienen esta cantidad de carga
eléctrica.
2.1.3 Migración Iónica
Los iones existentes dentro de la celda electrolítica adquieren un movimiento
uniformemente acelerado de migración, por el campo electroestático que se genera al
inducir una diferencia de potencial entre los electrodos, es claro pensar que con el tiempo
crecerían tanto el numero de iones que llegan a los electrodos por segundo como la
intensidad de la corriente que atraviesa la celda, sin embargo, la experiencia enseña que la
celda electrolítica obedece a la ley de Ohm, siendo constante en el tiempo la intensidad de
la corriente (siempre que no varié la concentración iónica), por lo que hemos de aceptar que
el rozamiento viscoso de los iones durante el desplazamiento crea una fuerza opuesta al
movimiento que compensa exactamente la debida a el campo eléctrico, originando la
10constancia de la velocidad de migración iónica que es proporcional a la fuerza de
rozamiento.[4]
Se puede expresar lo anterior, así:
=
E* z*e C*u
( 2 )
Donde:
E : Intensidad de la corriente.
C : Constante de proporcionalidad.
ze : Carga del Ion.
u : Constancia de la velocidad de migración.
La razón u/E, se denomina movilidad iónica, y depende enteramente de la naturaleza del
ion y del disolvente. La movilidad iónica es en resumidas cuentas, la velocidad absoluta
que adquiere un ion bajo la acción de un campo eléctrico de intensidad unitaria o bajo la
acción de un gradiente de potencial unitario. Esta movilidad se define para disponer de una
magnitud que no dependa del campo eléctrico.
2.2 ELECTROCOAGULACION
La Electrocoagulación (EC) es un procedimiento físico-químico que provoca la
coagulación de la materia suspendida en aguas contaminadas, introduciendo corriente
eléctrica (Corriente directa), generalmente menor a 15 voltios [5], para inducir una reacción
química en el agua ocasionando la desestabilización y agregación de partículas menores en
más grandes. El proceso electrolítico de coagulación consiste en establecer una diferencia
11de potencial mediante un par de electrodos dentro de una dispersión coloidal,
proporcionando en esta, una migración de los coloides hacia los electrodos, lo cual indica
que los coloides tienen carga eléctrica. Esta migración se realiza con una velocidad
proporcional al gradiente de potencial establecido en la solución.
Las partículas suspendidas en el agua presentan un grado elevado de estabilidad debido a su
carga, que generalmente es negativa; lo que se consigue con la Electrocoagulación es, por
medio de una corriente eléctrica, generar una buena cantidad de iones de carga contraria
(positiva), provenientes de electrodos de sacrifico, que producen la neutralización
(desestabilización) de esas partículas; la materia desestabilizada se agrega para formar
partículas de mayor peso, lo que hace más fácil su eliminación, debido a la decantación que
además, mejora la eficiencia de los métodos de separación como la filtración [2].
Con la aplicación de corriente eléctrica se presentan los siguientes procesos físico-
químicos: Oxidación anódica y reducción catódica de impurezas presentes en el agua,
descarga y coagulación de partículas coloidales, electrofóresis, flotación de partículas
sólidas o electroflotación y precipitación de iones metálicos sobre los cátodos [6], en este
ultimo, que es un proceso importante a evaluar en la recuperación y remoción de metales
pesados, los iones del metal viajan hacia el cátodo donde sufren una reducción y quedan
depositados (electrodeposición), haciendo posible su remoción.
Durante el proceso de electrocoagulación ocurre una disolución anódica donde se liberan
iones que reaccionan con algunos contaminantes en solución precipitándolos. En los
electrodos se generan microburbujas de hidrógeno y oxígeno que chocan y se adhieren a los
floculos [3], arrastrándolos a la superficie del líquido donde se forma una espuma que en
algunos casos puede ser removida mecánicamente (electroflotación)[13].
Relacionando los conceptos electroquímicos con la electrocoagulación, se puede determinar
la corriente I en amperios y por tanto, el tamaño de la fuente que se necesita:[7]
126.085 * Con *Q
I = ( 3 )
PM * Eff
Donde:
Con : Cantidad necesaria de electrodo a sacrificar, referida a la concentración de la
variable a remover en (ppm).
PM : Peso equivalente gramo de la variable a remover.
Eff : Eficiencia del sistema.
Q : Caudal en galones por minuto.
Si se conoce el valor de la conductividad del agua residual a tratar, podemos determinar el
área en pies2 que se requiere de los electrodos:
0.002735*Ci*d*I
A =
( 4 )
E
Donde:
Ci : Conductividad de agua a tratar en uOhm/cm.
I : Corriente total en Amperios.
E : Voltaje del sistema en Voltios.
d : Distancia entre laminas en pulgadas.
132.2.1 Análisis de las Variables
Las variables de diseño de un reactor de electrocoagulación son primordialmente, el tiempo
de retención; el caudal a tratar; el voltaje entre placas (la corriente) y la cantidad de material
a remover, con estos parámetros podemos determinar el tamaño de nuestro reactor.
La velocidad de movimiento iónico de un electrolito viene dada en centímetros por
segundo, por unidad de diferencia de potencial, y el promedio de esta velocidad para la gran
mayoría de los contaminantes que atraen nuestro interés por la necesidad de removerlos es
cerca de una pulgada por hora por voltio por pulgada ( ver ecuación 5). Esto quiere decir,
que dependiendo de las condiciones físicas y técnicas del reactor, la interacción de las
variables: espacio y voltaje entre electrodos, determinan la magnitud del tiempo de
reacción, así, entre mas grande sea el espacio que separe los electrodos y mas corto sea el
tiempo de retención, habrá menos posibilidades de tratar todos los contaminantes.[4]
e
1in
1h = f
RET
1Vol V ( 5 )
1in e
Donde:
f : Tiempo de retención en horas.
RET
e : Espacio entre electrodos en pulgadas.
V : Voltaje entre electrodos en voltios.
142.3 COAGULACION QUIMICA
La coagulación química puede definirse como un proceso unitario por el cual se reducen las
fuerzas repelentes existentes entre partículas coloidales para formar partículas de mayor
tamaño y mejor sedimentación [8]. Usado para causar la coalescencia o agregación de
material suspendido en el agua. El proceso consiste en la adición de sustancias químicas al
agua, su distribución uniforme en ella y la formación de un floc fácilmente sedimentable.
La coagulación prepara el agua para la sedimentación, incrementa grandemente la
eficiencia de los sedimentadores y tiene como función principal desestabilizar, agregar y
unir las sustancias coloidales presentes en el agua [9].
Las partículas coloidales presentan cargas superficiales electrostáticas que hace que existan
fuerzas de repulsión entre ellas y les impida aglomerarse para sedimentarse. Estas cargas
son, en general, negativas, aunque los hidróxidos precipitados con cal las suelen tener
positivas. La coagulación consiste en la neutralización de las cargas superficiales, para
precipitar los coloides, mediante la adición de un electrolito de carga opuesta a la de las
partículas coloidales, y además el efecto aumenta marcadamente con el número de cargas
que lleva el electrolito. Los químicos adicionados al agua, que poseen los iones trivalentes
(Al+3 y Fe+3), son los electrólitos encargados de la neutralización.
Al añadir hierro, Fe+3, como coagulante, parte de los iones trivalentes se dirigen a la
neutralización de las cargas negativas del coloide, mientras que, simultáneamente, la mayor
parte reacciona con agua formando hidróxido insoluble, este atrapa los coloides
neutralizados y facilita su decantación, según la reacción:
2 FeCl + 3 Ca(HCO ) 2 Fe(OH) + 3 CaCl + 6 CO
3 3 2 3 2 2
2 FeCl + 3 Ca(OH) 2 Fe(OH) + 3 CaCl
3 2 3
152.4 NORMATIVIDAD AMBIENTAL
Desde la creación del Ministerio del Medio Ambiente en nuestro país, se le dio mucha mas
importancia a todo lo relacionado con los problemas de contaminación ambiental, reflejado
esto en la implementación de medidas legales mucho más estrictas para aquellos que hasta
ese momento no estaban cumpliendo con la ley existente o no eran participes de cumplirla.
Dentro de la reglamentación presentada en el Decreto-Ley 2811 de 1974 y la Ley 99 de
1993 dispuestos en el régimen legal del medio ambiente, se encuentra en materia, la
prestación del servicio publico de aseo, incluido lo referente al manejo de los lixiviados
dentro de los rellenos sanitarios, el cual es total responsabilidad de las personas que los
operan, y que además, deben asegurar que el lixiviado generado se trate antes del
vertimiento final, de tal manera que el efluente cumpla con las normas de vertimiento
vigentes, lo cual será objeto de evaluación en los estudios ambientales correspondientes,
como lo expresa el artículo 94 del Decreto 1713 de octubre de 2002 del régimen legal del
medio ambiente.[10]
En nuestro país a las empresas encargadas de la recolección y disposición de las basuras se
les esta exigiendo por parte de las autoridades ambientales el tratamiento de los lixiviados
antes de verterlos a un cauce hídrico, como parte del plan para la gestión integral de
residuos sólidos (PGIRS), en el cual, los municipios y distritos deberán elaborar y mantener
actualizado un plan municipal o distrital para la gestión integral de residuos o desechos
sólidos en el ámbito local y/o regional según sea el caso, dentro de este plan se encuentra
estipulado la identificación y análisis de factibilidad de las mejores alternativas para su
incorporación como parte de los programas del plan, todo esto enmarcado en la política
para la gestión integral de los residuos expedida por el Ministerio del Medio Ambiente.[10]
163. METODOLOGIA
3.1 GENERALIDADES
Para el desarrollo de este estudio se utilizó lixiviado crudo, realizando muestreos de forma
puntual en el vertedero ubicado a la entrada de la planta de tratamiento físico-químico, se
ejecutaban en las horas de la mañana recogiendo 70 litros, que se transportaban al
laboratorio de aguas residuales de la Universidad Nacional sede Manizales, donde se
homogenizaban en una caneca antes de ser electrocoagulados y después de utilizados se
retornaban al relleno.
La electrocoagulación se realizó en escala banco, el mismo día de los muestreos y en el
reactor electrolítico de la Universidad Nacional; cuya descripción física y el procedimiento
para su uso se encuentran en el Anexo A.
Las pruebas de laboratorio que se le realizaron a las muestras antes y después de la
electrocoagulación, contaban con la cuantificación de plomo por absorción atómica con
lámpara de descarga; de hierro por absorción atómica con lámpara de cátodo hueco; de
mercurio por generador de hidruros y nitrógeno amoniacal por destilación, todos estos
realizados en las instalaciones de la Universidad Nacional sede Manizales. La descripción
de los anteriores métodos se encuentra en el Anexo B.
173.2 ELECTROCOAGULACION PROCESO BATCH
Para la realización de las electrocoagulaciones se contó con algunos parámetros del reactor
electrolítico fijos y otros variables:
Los fijos son:
§ Número de electrodos: ocho
§ Volumen a tratar en las pruebas batch o por lotes: 21 litros.
Se eligió ocho electrodos porque este número proporcionaba una distribución en la que los
espacios entre ellos es igual y la distancia entre las paredes del reactor y los electrodos
siguientes, era la menor.
Los 21 litros son en el compartimiento de reacción (sin el sedimentador), se escoge este
volumen de trabajo para no incluir el sedimentador en las pruebas por lotes, ya que estos
dos se comunican por una ranura ubicada a dos centímetros de la parte superior del reactor.
Este volumen cubre más del 70% del reactor, y por lo tanto de los electrodos, lo que deja
claro que es un volumen bueno de trabajo. (Ver figura anexo A)
Los variables son:
§ El voltaje de electrocoagulación. (V)
§ El tiempo de electrocoagulación. (? )
§ Tipo de electrodos. (E)
18Los valores iniciales de cada uno de los parámetros se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 1. Valores Iniciales
VOLTAJE (voltios) TIEMPO (Minutos) ELECTRODOS
V V V ? ? ? E E
1 2 3 1 2 3 1 2
2.0 2.5 3.0 10 15 20 Aluminio Cobre
Los parámetros de la tabla 1 fueron elegidos teniendo en cuenta estudios como: “Remoción
de grasas y aceites por electrocoagulación en aguas residuales de la productora de gelatina
Progel S.A” en el cual se obtuvieron excelentes remociones de grasas con este rango de
valores [11], y siguió con su utilización en ensayos hechos en el reactor piloto de la
Universidad dentro de la investigación “Diseño y construcción de un reactor por lotes para
electrocoagulación de aguas residuales”, dando también muy buenos porcentajes de
remoción de sólidos y grasas en las mismas aguas.
3.3 DISEÑO EXPERIMENTAL
Teniendo en cuenta los parámetros anteriores, las posibles combinaciones o rutas entre
estas, dentro de un proceso experimental se calculan multiplicando las variables entre si,
definiendo de esta forma lo que se conoce como la matriz experimental, así: 3 voltajes * 3
tiempos * 2 electrodos = 18 rutas o en este caso 18 electrocoagulaciones.
Voltaje (V) Tiempo (q ) Electrodos (E)
? E
1 1
V ?
1 2
? E
3 2
19Podemos observar del diagrama anterior, que para 2 voltios (V ) hay seis posibles rutas,
1
una de ellas por ejemplo, es el ensayo con 2 voltios (V ); 20 minutos (? ) y electrodos de
1 3
cobre (E ). Lo mismo ocurre tanto para 2.5 voltios (V como para 3 voltios (V ).
2 2) 3
La primera etapa experimental se cumplió en siete días no continuos y contó con la
realización de las 18 rutas en un proceso batch efectuadas de la siguiente manera: 15 se
realizaron en 5 días, porque con cada muestreo se llevaron acabo tres electrocoagulaciones,
2 se realizaron en un día mas y finalmente la ultima se debió realizar sola en un día
adicional, en total se llevaron acabo 108 análisis químicos en esta etapa, comprendidos por,
la cuantificación de mercurio; plomo; hierro y nitrógeno amoniacal del lixiviado antes y
después de ser electrocoagulado y de 2 blancos (el blanco es la realización de los análisis a
agua desionizada). La descripción del procedimiento del proceso de electrocoagulación
batch esta en el Anexo A.
Algunos resultados obtenidos en la primer etapa presentaron inconsistencias que generaron
la realización de replicas con los valores ya trabajados, utilizando mejores condiciones en el
proceso de preparación de muestras para los análisis químicos. Esto genero una segunda
etapa experimental llevada acabó en cinco días no continuos también, y que contó con 15
electrocoagulaciones y un total de 88 análisis químicos semejantes a los de la etapa inicial
incluyendo otros dos blancos.
3.4 PORCENTAJE DE REMOCIÓN (PR)
Este porcentaje se calculara por la siguiente ecuación:
(cid:230) VF(cid:246)
PR=(cid:231) 1- (cid:247) *100 ( 6 )
Ł VI ł
20Donde:
VF: Resultado de la medida del lixiviado electrocoagulado.
VI : Resultado de la medida del lixiviado no electrocoagulado (inicial).
3.5 COSTOS
El costo de la electrocoagulación se ve reflejado en el gasto energético producido por las
celdas electrolíticas y su vida útil.
Para calcular la energía consumida (E) en kw.h por m3 de agua tratada se utiliza la siguiente
ecuación:
U *I
E = ( 7 )
Q*1000
Donde:
E : Energía consumida en Kw.h/m3.
U : Potencial aplicado, V.
I : Corriente desarrollada, A.
Q : Caudal a tratar, m3/h.
1000: Conversión de W a Kw.
Para determinar la vida útil de los electrodos utilizamos la ley de Faraday dada en la
ecuación 1.
214. RESULTADOS
En la búsqueda de las mejores condiciones de operación del reactor, era de suma
importancia determinar el comportamiento de las cuatro variables en estudio (plomo;
hierro; mercurio y amonio) en conjunto, esperando que dichas condiciones generen los
mejores porcentajes de remoción. A continuación se muestra dichos resultados y las
condiciones a las que se obtuvieron.
Tabla 2. Mejores Condiciones de Operación
CONDICIONES DE OPERACIÓN
Corriente <amperios>
Material de Tiempo de reacción Voltaje <voltios>
los electrodos <min> Inicial Final Promedio
Aluminio 20 3.0 13.2 14.4 13.8
RESULTADOS
Concentración Blanco Lixiviado crudo Lixiviado % Remoción
electrocoagulado
Mercurio <microgr/L> 7.09 68.9 21.6 76.5
Hierro <mg7L> 0.54 59.7 21.8 64.1
Plomo <mg/l> 0.01 0.17 0.12 31.2
Amonio <mg/L> - 688.7 673.9 2.2
Estos resultados se pueden apreciar mejor en la grafica a continuación.
Las tablas y las graficas de los resultados de todos los ensayos se encuentran completas al
final de este trabajo.
Para nitrógeno amoniacal, en otras condiciones de operación se llegó a una remoción de
18%, la más alta obtenida, pero los porcentajes de remoción de los metales a estas mismas
22condiciones fueron bajos, teniendo en cuenta esto y que no se reprodujo este resultado, se
revalido estas condiciones de operación como las mejores para el grupo de variables.
Electrocoagulación con electrodos de aluminio y tiempo 20 Min
80
60 ed )%(
sejatnecroP
nóicomer
40
20
0
3
Voltaje (voltios)
Plomo Mercurio Hierro Amonio
Con respecto a la remoción de plomo, los tres mejores porcentajes de remoción se dieron en
el ensayo 1, (ver Tabla 3) con electrodos de aluminio; 10 minutos de tiempo de reacción y
los tres voltajes. Para este ensayo se tuvo la mayor concentración inicial de plomo en el
lixiviado crudo, condición que no se repitió, en los demás ensayos la concentración fue en
promedio de 0.17 mg/L, lo anterior dificulta la tenencia de datos comparables para
conclusiones mejor sustentadas.
Tabla 3. Resultados Para Plomo Ensayo1
Lixiviado Electrocoagulado
Propiedad Lixiviado crudo
2.0 voltios 2.5 voltios 3.0 voltios
Concentración de
0.71 0.11 0.18 0.33
Plomo <mg/L>
% remoción de
- 87.7 75.7 54.3
Plomo
235. ANALISIS DE LOS RESULTADOS
La electrocoagulación es un proceso que industrialmente representa una alternativa de
tratamiento en aguas residuales bastante efectiva, las mejoras al proceso a partir de la
experimentación han consolidado a la electrocoagulación como un tratamiento de remoción
mucho mas efectivo que los tratamientos convencionales y de menor costo, este aspecto a
influido en que sea bastante difícil encontrar especificaciones técnicas del proceso, ya que
las fuentes de esta información se lucran de ello.
En este trabajo se obtuvieron resultados de porcentajes de remoción que se apartaron de un
valor medio consistente. Un análisis de las posibles causas es el siguiente:
5.1 VARIACION DEL LIXIVIADO
La composición del lixiviado se ve afectada no solo por factores climáticos, sino además,
por la fase de degradación en el cual se encuentre, esta variabilidad que se manifestó en los
análisis de las muestras estudiadas y se reportan en las tablas de datos anexas a este trabajo
en medio magnético, no son el único antecedente que se tiene de este aspecto, en el trabajo
“Estudio de la calidad del lixiviado del relleno sanitario LA ESMERALDA y su
comportamiento bajo el filtro anaerobio de flujo ascendente” que se realizó simultaneo a
esta investigación, se efectuaron caracterizaciones completas de los lixiviados en periodos
de invierno y verano, llegando a resultados inconstantes también, la fragilidad de las
condiciones iniciales dio pie a que algunos resultados no fueran reproducibles, y por tanto
no se haya podido ahondar en el comportamiento de la electrocoagulación a estas
características especificas de lixiviado crudo.
245.2 DESGASTE DE LOS ELECTRODOS
Partiendo de la certeza de que en el proceso de electrocoagulación los electrodos son de
sacrificio y que por este motivo tienen una vida útil establecida, característica que limita la
eficiencia del proceso, se pudo determinar que las deposiciones que se presentan sobre las
placas crean una resistencia adicional a la migración de los iones, afectando también la
eficiencia del proceso.
Como se puede observar en la siguiente imagen, la deposición es bastante notoria, a pesar
que dentro del procedimiento que se llevo acabo, las placas se lavaban después de cada
ensayo, para una mejora del proceso a futuro, es conveniente que se mejore este tipo de
lavado.(Ver recomendaciones)
Electrodo de Al antes y después de la investigación
Otro aspecto que influyo en la eficiencia de los electrodos, es que por la carga eléctrica con
la que contaba el electrodo y su disposición fija dentro del reactor unos se desgastaban más
que otros, en este caso, invertir la polaridad de las placas seria una buena solución.(Ver
recomendaciones)
255.3 MUESTREO
Para tomar la muestra de análisis se utilizo el toma muestra dispuesto en el reactor, después
de cada electrocoagulación se sacaban los electrodos y se dejaba sedimentar por 5 minutos,
se purgaba el toma muestras con aproximadamente 500 ml y después se tomaba la muestra,
aunque se tuvo mucho cuidado en el procedimiento seguido y su continua repetición se
realizó cumpliendo tiempos y condiciones, esto no garantiza que la muestra haya sido
representativa, debido a que, la zonas comprendidas entre las paredes del reactor y el
electrodo mas próximo a ellas, son zonas muertas para la electrocoagulación, lo que quiere
decir, que en dichas zonas no se produjo ningún tipo de reacción, y por lo tanto ningún tipo
de remoción. Esto se puede ver en la siguiente fotografía del reactor.
Detalles del reactor
Zona muerta
Toma muestra
Pensar en que esa zona muerta es el volumen de agua mas cercano al toma muestra y que
dicho volumen no sufrió ningún cambio por la acción de la electrocoagulación, genera de
inmediato la duda de la efectividad del toma muestra. Estudiar e implementar otra
alternativa que garantice que la muestra constituye un verdadero reflejo de la acción del
proceso de electrocoagulación en el lixiviado, eliminaría el error inherente a este aspecto.
265.4 TIEMPO DE RETENCION
Dentro de este trabajo se utilizaron condiciones de operación que fueron el resultado de un
proceso de investigación que contó con varios estudios previos relacionados a la
electrocoagulación de aguas residuales realizados en nuestra sede, la obtención de
resultados inconsistentes en el tratamiento de los lixiviados generó un examen detallado de
las variables del proceso.
Analizando nuestras condiciones de trabajo y teniendo en cuenta el concepto de movilidad
iónica representado en la ecuación 5, que relaciona el voltaje y la distancia entre electrodos,
se pudo calcular un tiempo de retención que servia como referente para dichas condiciones.
Dentro de este trabajo se utilizaron tres tiempos de retención, que fueron 10; 15 y 20
minutos, con un espaciado entre electrodos de 4 centímetros y tres voltajes de 2.0; 2.5 y 3.0
voltios, reemplazando estos valores en la ecuación 5, se obtuvo:
Para 4 centímetros = 1.574 pulgadas y 2 voltios, el tiempo seria:
1.574in
1in
1h = f
RET
1Vol 2Vol
1in 1.574in
Despejando f =1.238 horas, que son alrededor de 74 minutos. Para 2.5 voltios
RET
f =0.99 horas ˜ 60 minutos y para 3.0 voltios f =0.83 horas ˜ 50 minutos.
RET RET
27El mayor tiempo de retención que se trabajo experimentalmente fue 20 minutos, tiempo
menor al que calculamos con las mejores condiciones de operación que es 50 minutos, de
todas maneras, este tiempo es demasiado alto como para pensar en un proceso continuo,
esto lleva a asegurar que la distancia entre los electrodos se debe disminuir
considerablemente si se quiere obtener tiempos de retención bajos, que a su vez
representarían una disminución en los costos de operación.
5.5 TIEMPO DE EXPERIMENTACION
La elaboración de este trabajo tuvo la limitante del tiempo de experimentación, la demora
en el reporte de los resultados de laboratorio de los análisis de metales y el daño del equipo
de destilación, impidieron la modificación del diseño experimental a medida que se daban
los resultados y se evidenciaba la falta de una tendencia clara en ellos, por este motivo, se
debió terminar los ensayos sin tener resultados mucho mas detallados de este proceso.
286. DISEÑO DE UN ELECTROCOAGULADOR PARA EMAS S.A E.S.P
La electrocoagulación es un proceso eficiente, de bajo costo de operación y muy utilizado
en procesos de descontaminación de aguas residuales en el ámbito industrial mundial, eso
es muy difícil negarlo hoy en día, por eso los costos de adquisición de un reactor de estos
esta alrededor de los $ 130.000 dólaresI valor que no todas las empresas de nuestro medio
estarían dispuestas a pagar.[14]
Para iniciar el diseño de la cuba electrolítica, tendremos en cuenta el caudal máximo para el
cual esta diseñado el vertedero de entrada a la planta de tratamiento fisicoquímico del
relleno sanitario La Esmeralda que es de 2.2 L/s aproximadamente 35 galones por minuto
(gpm).
Como la corriente que se utiliza en la electrocoagulación es corriente directa (DC), se
convierte la corriente alterna (AC) a directa con un rectificador, que elimina los picos de la
alterna y evitaría la utilización de un transformador eléctrico disminuyendo los costos.
Matemáticamente este proceso se expresa por la multiplicación de la corriente por v2.
Rectificando el voltaje será: 110 voltios * v2 = 156 voltios, este voltaje es el total de
trabajo, como el voltaje entre placas con el cual deseamos trabajar es de 3 voltiosII, nuestro
parámetro optimo, el numero de electrodos que se necesitarían, es:
156V
# placas = = 52 ( 8 )
3V
I Cifras que maneja Powel Water Systems, Inc.
II Voltaje utilizado por Powel Water Systems, Inc.
29Teniendo en cuenta el concepto de movilidad iónica y la ecuación (5), se tomara de espacio
entre placas un valor de 1/8 pulgada, que proporcionan un tiempo de retención pequeño,
por tanto:
El tiempo de retención f =5.2*10- 6 h ˜ 19 segundos, con este tiempo de retención y el
RET
volumen de agua a tratar que son 2.2 L/s, calculo el volumen hidráulico del reactor:
V
Q= fi V =Q*t =2.2L/s*19s » 42Litros ( 9 )
t
Utilizando electrodos de 36in de largo, 12in de ancho y 1/8in de espesor, y teniendo en
cuenta que en el arreglo de los electrodos dentro del reactor las dos placas laterales van
pegadas a la pared del reactor (para no tener volúmenes de agua sin tratar), el volumen libre
entre placas seria:
Volumen entre placas = 36*12*1/8 = 54 in3 * 51 = 2754 in3 ˜ 45 Litros
Este volumen entre placas real, garantizaría el volumen hidráulico en el reactor, calculado
con el caudal máximo.
Por ultimo, utilizando la ecuación (3) puedo despejar la corriente que necesita el sistema,
conociendo la conductividad del lixiviado (17020 uOhm/cm). [12]
A*E 156ft2*3voltios
I = = =80.5amperios
0.002735*Ci*d 0.002735*17020uOhm/cm*1/8in
Otras condiciones de diseño para tener en cuenta, están consignadas en las
recomendaciones de este trabajo.
306.1 COSTOS DEL PROCESO
Los costos de proceso de la electrocoagulación están relacionados con el desgaste de los
electrodos y la energía consumida por estos, para este diseño en particular y utilizando
electrodos de hiero solo podemos calcular el desgaste.
Para conocer el desgaste de los electrodos y su vida útil, calculamos:
Utilizando electrodos de hierro y con el volumen de cada electrodo = 36*12*1/8 = 54 in3 =
0.03125 ft3. La densidad del hierro = 468 lb/ft3.
Los gramos de hierro en las placas seria = 0.03125 ft3 * 468 lb/ft3 * 52 placas = 760.5 lb =
344957 gramos.
Aplicando las leyes de Faraday expresadas en la ecuación (1):
El peso de 1Equivalente de hierro = peso molecular del hierro/# de Equivalentes
55.847g/gmol
Peso1Equiv = =18.62g/Equiv
3Equiv/gmol
Q*E 80.5Amp*18.62gr
La velocidad de consumo del hierro = = = 0.932gr/min
F 96500C/60seg
Por lo tanto, en el día se consumirían = 1342.08 gramos de hierro y el tiempo de duración
de los electrodos es:
344957gr
tiempo= =257días
1342.08gr/día
317. CONCLUSIONES
• La obtención de porcentajes de remoción mas elevados no solo en este trabajo sino
también, en el trabajo que se llevo simultaneo a este, “Estudio De Tratabilidad Por
Electrocoagulación De Los Lixiviados Del Relleno Sanitario LA ESMERALDA”
[11], esta directamente relacionada a un aumento en la cantidad de electrodos dentro
del reactor y a la disminución en el espaciado entre ellos, debido a que, el tiempo de
retención que se obtendría con estas nuevas condiciones, seria bastante menor.
• La tenencia de zonas muertas para el proceso dentro del reactor, dieron como
resultado volúmenes de lixiviado no tratado, que mezclados con la parte tratada,
afectaron negativamente la eficiencia real del reactor.
• Se demostró la dificultad de remover contaminantes que son altamente solubles en
sales como el amonio, confirmando lo que reporta la bibliografía; que no son fáciles
de remover y que su reducción depende de una correcta selección de los electrodos
y de si ocurren la flotación y las reacciones de precipitación.[7]
• Los electrodos de cobre presentaron una menor eficiencia que los de aluminio , en el
tratamiento de este tipo de agua residual por medio de la electrocoagulación.
328. RECOMENDACIONES
Algunos aspectos a tener en cuenta a futuro en la construcción de un reactor electrolítico:
1. Se recomienda el uso de flujo ascendente dentro del reactor y de un sistema de purga
automático con aire para evitar la acumulación de escombros dentro del reactor y para
mejorar las condiciones de flotación de la materia como de las burbujas de hidrogeno y
oxigeno que salen de los electrodos.
2. La conexión de los electrodos solo se realice en los extremos, un positivo y otro
negativo, que los demás por la acción capacitante de la celda pasan la corriente,
disminuyendo el gasto de corriente y la utilización de más conectores. Además, es muy
importante que se pueda cambiar automáticamente la polaridad del sistema, para
garantizar un desgaste parejo en todos los electrodos.
3. Muchos de los componentes de las aguas residuales afectan los electrodos, por tanto
hay que incluir un sistema de limpieza automático con una solución ácida, que
contendría un tanque para acumular el agua mientras se limpian los electrodos.
4. Los electrodos más próximos a las paredes del reactor deben ir pegados a ellas, para
evitar volúmenes de agua sin electrocoagular y asegurar el tratamiento del volumen
efectivo del reactor.
5. Que la corriente que maneje el reactor sea corriente directa DC, si se convierte la
corriente alterna AC por medio del rectificador, este diseño elimina la necesidad de un
transformador y esto reduce los costos tanto de construcción como de operación del
reactor.
336. Teniendo en cuenta el avance que se obtuvo con esta investigación con respecto a los
parámetros del electrocoagulador, el paso a seguir en estas investigaciones es mejorar
las condiciones físicas del reactor: aprovechar la facultad capacitante de la celda
utilizando solo dos o tres conectores, dependiendo del numero de electrodos, esto nos
evitaría perdidas de corriente, aumentar el numero de electrodos y disminuir el espacio
entre ellos.
7. Se obtuvo un parámetro de voltaje optimo igual a 3 voltios, que se reafirmo al conocer
que es la variable con la que se trabaja industrialmente, partiendo de este hecho, se
puede acondicionar el reactor a tener no solo control de voltaje, sino también un control
de corriente, en el que se pueda inducir una corriente especifica al proceso.
8. Estudiar como parámetros variables del proceso: el área de electrocoagulación inherente
a la cantidad de electrodos, el espacio entre electrodos y la corriente.
349. BIBLIOGRAFIA
[1] GIRALDO, G. Gloria Inés. Manual De Análisis De Aguas. Universidad Nacional.
Manizales 1995.
[2] VASSOS, Basi y EWING, Galen. Electroquímica Analítica. Editorial Limusa. México
DF, 1980
[3] TIPPENS, Paul E. Física. Editorial McGraw Hill 1992.
[4] ATKINS, Peter. The Elements Of Physical Chemistry. WH Freeman And Company.
Estados Unidos. 2002.
[5] BECK, E. C., GIANNINI, A. P. Y RAMIREZ, E. R. Electrocoagulation Clarifies Food
Wastewater. Food Technology, Febrero 1974.
[6] CENKIN, V. E. And BELEVTSEV, A. N. Electrochemical Treatment of Industrial
Wastewater. Efluent and Water Treatment Journal, julio 1985.
[7] SMITH, Edmond C. (Article) Waste Water Treatment Through Electrochemistry.
Applications of New Concepts of Physical-Chemical Wastewater Treatment. September
18-22, 1972
[8] RIGOLA, Lapeña Miguel. Tratamiento de Aguas Industriales. Editorial Alfa-Omega.
México DF, 1999.
35[9] REYES, Deisy y MERCADO, Ivan. Estudio de Tratabilidad por Electrocoagulación
De Los Lixiviados Del Relleno Sanitario La Esmeralda. Tesis de Grado. Universidad
Nacional De Colombia. Diciembre 2003.
[10] Régimen Legal del Medio Ambiente. Editorial Legis Editores S.A de 2002.
[11] CAICEDO, Claudia y CALVACHE, Edwin. Remoción De Grasas Y Aceites Por
Electrocoagulación En Aguas Residuales De La Productora De Gelatina Progel S.A Tesis
de Grado. Universidad Nacional De Colombia. Diciembre de 2000.
[12] LOPEZ CANO, Lorenza del Pilar. Búsqueda Y Posible Solución Al Tratamiento De
Los Lixiviados. Trabajo de Especialización en Ingeniería Ambiental. Universidad Nacional
de Colombia. Manizales 1998.
Direcciones en Internet:
[13] www.ecofield.com.ar/archivo/a-011.htm
[14] www.powellwater.com E-mail: powellwater@powellwater.com
36ANEXO A. REACTOR DE ELECTROCOAGULACION
En el laboratorio de agua residual de la Universidad Nacional sede Manizales se cuenta con
un reactor de electrocoagulación, es un recipiente de acrílico, consta de dos
compartimientos que en su máxima capacidad ocupan un volumen de 46 litros, el primero
actúa como un sedimentador, el otro que es donde realmente ocurre la electrocoagulación
posee 18 termocuplas en forma de bayoneta ubicadas a la mitad del reactor (verticalmente),
un desagüe en el fondo y un toma muestra ubicado a una altura del 65% de la altura total de
este (de abajo hacia arriba), en dicho compartimiento se introducen los electrodos, su
máxima capacidad son 18 electrodos (pero se puede trabajar con menos dependiendo de la
necesidad) dispuestos de tal forma que generan un flujo ascendente-descendente entre ellos
(proceso en continuo).
El reactor se complementa con un panel de control donde se ubican, una fuente de energía
para inducir la corriente eléctrica la cual sale independiente para cada uno de los electrodos,
una perilla para graduar el voltaje, 18 tomas de encendido de los cuales se puede
seleccionar si el electrodo trabaja como ánodo o como cátodo en el proceso, seis
visualizadores, cuatro de temperatura en el que cada visualizador muestra la temperatura de
cinco termocuplas, uno de voltaje en escala de 0 a 30 voltios y otro de corriente con escala
de 0 a 20 amperios, un multimetro que gracias a sus escalas mas detalladas de voltaje
ayudan a posicionar el voltaje de trabajo y un reloj para el control del tiempo.
Se cuenta con dos tipos de electrodos, de aluminio y de cobre, electrodos que son de
sacrificio, según Faraday, debido a que en el proceso electrolítico desprenden en el agua los
iones que desestabilizan los coloides, iones estos multivalentes como Fe+++, Cu+++ y
Al+++.[5]
En la siguiente fotografía se detallan las partes mencionadas anteriormente:
37FIGURA 1. REACTOR ELECTROCOAGULACION
VViissuuaalliizzaaddoorr
ddee ccoorrrriieennttee
VViissuuaalliizzaaddoorreess
ddee tteemmppeerraattuurraa
MMuullttíímmeettrroo
RReelloojj
BBoottóónn ddee EEnncceennddiiddoo
EElleeccttrrooddoo
SSeeddiimmeennttaaddoorr
TToommaa mmuueessttrraa
FIGURA 2. DIMENSIONES DEL REACTOR ELECTROLÍTICO
38A.1 ELECTROCOAGULACIÓN EN SISTEMA BATCH
El procedimiento que se describe a continuación se empleó para realizar las pruebas
correspondientes a la búsqueda de las mejores condiciones de operación de voltaje, tiempo
y tipo de electrodo, en la electrocoagulación de lixiviados usando sistema batch. Para este
tipo de flujo no se empleó el presedimentador, las placas tanto de aluminio como de cobre
se incertaban en las ranuras y no estaban pegadas al reactor, de tal manera que al inicio se
introdujeron y al final se sacaron para su limpieza. La disposición de los electrodos es la
que se muestra en la siguiente figura.
FIGURA 3. DISPOSICIÓN DE LOS ELECTRODOS EN SISTEMA BATCH
Los diferentes tonos de gris representan la polaridad empleada para la electrocoagulación de lixiviados en
sistema batch, siendo positivo y negativo. El material de los nueve (9) electrodos es el mismo.
39Procedimiento
1. Tomar la muestra de lixiviado en canal de entrada de
éste a la Planta de Tratamiento del Relleno Sanitario
“La Esmeralda” de EMAS S.A. (Este paso lo realizó
un operario de dicha entidad durante toda la
investigación). Llevarla del Relleno a la Universidad
Nacional.
2. Homogenizar el lixiviado en un tanque con capacidad
suficiente para todo el volumen de muestra.
3. Adicionar 21 Litros de lixiviado en el reactor
electrolítico, con ayuda de un balde.
4. Introducir los electrodos (9) a una distancia de 4 cm
entre ellos.
5. Conectar los electrodos y fijar la polaridad de tal
manera que se intercalen positivo-negativo.
6. Encender el equipo y empezar la electrocoagulación
fijando un valor de voltaje.
7. Una vez se fije el voltaje se cuenta tiempo cero y se
registra la corriente inicial.
408. Dejar transcurrir el tiempo de operación definido con
anterioridad.
9. Registrar el valor de la corriente final.
10. Apagar el equipo y desconectar los electrodos
11. Retirar las placas electrolíticas.
12. Dejar sedimentar durante 5 minutos.
13. Tomar la muestra, por el orificio para este fin.
14. Lavar el equipo.
15. Medir tanto para el lixiviado sin electrocoagular como
para el electrocoagulado los siguientes parámetros: plomo,
mercurio, hierro y nitrógeno amoniacal.
16. Repetir desde el paso (3) cambiando el voltaje
41ANEXO B. METODOS DE ANALISIS
DETERMINACIÓN DE AMONIO
B.1 METODO DE DESTILACION
B.1.1 MATERIAL Y EQUIPO
§ Equipo de destilación Büchi 320
§ PH-metro
§ Pipetas volumétricas
§ Buretas
§ Erlenmeyer
B.1.2 REACTIVOS
Agua libre de amonio: adicione 0.1 ml de ácido sulfúrico concentrado por litro de agua
destilada, redestile y descarte los primeros 100 ml de destilado.
Solución buffer de borato: Mezcle 88 ml de NOH 0.1 N, con500 ml de solución de
a
tetraborato de sodio 0.025 M y diluya a un litro.
Hidroxido de sodio 32%: 320 gr de NOH en agua destilada libre de amonio por litro de
a
solución.
Agente decolorante: Usar 1 ml de alguno de los siguientes reactivos para remover 1 mg/l de
cloro residual con 500 ml de muestra.
Arsenito de sodio: Disuelva 0.93 gr de N AO en agua libre de amonio y diluya a un litro
a s 2
con agua libre de amonio.
Sulfito de sodio: Disuelva 0.9 gr N SO en agua libre de amonio y diluya a un litro con
a2 3
agua libre de amonio.
42Tiosulfato de sodio: Disuelva 3.5 gr de NaS O .5H O en agua destilada libre de amonio y
2 2 5 2
diluya a un litro con agua libre de amonio.
N OH 1 N: 40 gr de N OH por litro de solución.
a a
Ácido sulfúrico1 N: 28 ml HSO del 96% de pureza y 1.84 de densidad, por litro de
2 4
solución.
Ácido bórico 2%: 20 gr en agua libre de amonio y en un litro de solución.
Ácido sulfúrico al 0.04 N: diluya 1 ml de H SO concentrado en un litro de solución.
2 4
Indicador: disuelva 230 ml de rojo de metilo en 100 ml de alcohol etílico o isopropílico.
Disuelva 100 mg de azul de metileno en 50 ml de alcohol etílico o isopropílico del 95%.
Combine las dos soluciones.
B.1.3 PROCEDIMIENTO
Preparación del equipo: A 50 ml de agua destilada libre de amonio, adicione 20 ml de
solución buffer de borato y ajuste el PH a 9.5 con NOH 8N adicione unas perlas de
a
ebullición y conecte el tubo al equipo de destilación, inicie la destilación recogiendo el
destilado en solución de ácido bórico con indicador. Si se presenta cambio de color del
indicador del violeta a verde, cambie la solución absorbente y continué la titulación hasta
que se hayan eliminado todas las trazas de amonio en el equipo.
Preparación de las muestras: Tome 50 ml de muestra o una porción menor diluida a 50 con
agua destilada exenta de amonio, cuando la cantidad de amonio sea alta. Cuando el N-NH
3
es menor de 100mg/l use un volumen de muestra de 100 ml. Remueva el cloro residual,
agregando la cantidad de agente decolorante necesario para eliminarlo.
Si es necesario, ajuste el PH a 7 con ácido o base diluido, utilizando PH-metro.
Adicione 25 ml de solución buffer de borato y ajuste el PH a 9.5 con N OH 8N.
a
43B.1.4 DESTILACION
Para evitar la contaminación tenga el equipo ensamblado hasta antes de destilar la muestra;
desajuste el tubo y vacié la muestra en el tubo de destilación; destile a una rata de 6-10
ml/min, recoja el destilado en 50 ml de solución absorbente de ácido bórico mientras destila
mantenga la alargadera sumergida en la solución absorbente.
Si va a determinar el amonio por titulación reciba la muestra en 50 ml de ácido bórico al
2% y adiciónele unas gotas de indicador mixto, destile hasta colectar unos 200 ml de
destilado y retire el adaptador del destilado; continué destilando unos dos minutos mas para
enjuagar el condensador.
B.1.4.1 TITULACION COLORIMETRICA
Titule el destilado con ácido sulfúrico 0.01 N hasta viraje del indicador de verde a violeta.
Efectué un blanco durante todo el proceso.
Calculo:
( )
( ) A- B *N*14000
N - NH mg/l = ( )
3 muestraml
Donde:
A: Volumen de H SO gastados en las titulación de la muestra.
2 4
B: Volumen de H SO gastados en las titulación del blanco.
2 4
N: Normalidad de la solución de HSO .
2 4
44DETERMINACION DE METALES PESADOS
PREPARACION DE LA MUESTRA
Para la determinación de plomo y hierro por absorción atómica y la determinación de
mercurio por generador de hidruros, se prepararon las muestras de la siguiente manera:
Se tomaron 100ml de muestra en los ensayos iniciales, en las replicas se tomo muestras de
200ml a los cuales se le adiciono 2ml de ácido nítrico de alta pureza, se sometió esta
mezcla a digestión hasta obtener una cantidad > de 50ml, se dejo enfriar y se filtro la
muestra, después se aforo en un balón de 50ml. Para medir plomo se utilizaba directamente
agua de este aforo final, para hierro y mercurio se debían diluir las muestras hasta que los
equipos de absorción y generador de hidruros respectivamente pudieran leerlas.
B.2 METODO DE ABSORCION
ASPECTOS TEÓRICOS
La Absorción Atómica comprende el estudio de absorción de energía radiante
(generalmente en las regiones ultravioletas y visible) por átomos neutros en estado gaseoso.
El elemento que se determina debe ser reducido al estado elemental, vaporizado e
introducido en un haz de radiación procedente de la fuente.
Esto se logra llevando un soluto de la muestra, como niebla fina a una llama apropiada, la
cual cumple la función de celda donde se deposita la muestra en la espectroscopia de
absorción ordinaria.
45La cantidad de energía absorbida en la llama a una longitud de onda característica, es
proporcional a la concentración del elemento en la muestra en un intervalo de
concentraciones limitadas.
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO
El espectrómetro está compuesto por una fuente de luz, el sistema atomizador un
monocromador y un detector.
La fuente de luz: generalmente se usan las lámparas de cátodo hueco o las lámparas de
descarga sin electrodo.
El sistema atomizador: Provee la energía necesaria para disociar los componentes químicos,
se utiliza la llama; está compuesto de: el nebulizador, la cámara de mezcla de gases, cabeza
del quemador y sistema de gases.
El nebulizador es usado para aspirar la solución de la muestra, formando una fina niebla,
que pasa a la cámara de combustión. En la cámara, la muestra en forma de niebla se mezcla
con los gases de combustión antes de la ignición.
El flujo de gases se controla desde el panel de control de gases de instrumento.
El sistema de gases para operar el equipo: acetileno, aire, oxido nitroso.
46B.3 GENERADOR DE HIDRUROS
Este método determina la cantidad de algunos metales por la transformación de los mismos
en sus hidruros volátiles, estos se purgan continuamente en un atomizador apropiado de un
espectrómetro de absorción atómica.
La unidad básica esta compuesta de dos partes: una bomba peristáltica de precisión,
utilizada para medir y mezclar reactivos y soluciones de muestras, y el separador gas
liquido en el que un flujo constante de argón arrastra el hidrogeno y los gases de hidruros
de metálicos formados en la reacción y los lleva a la célula de absorción dispuesta en la
parte de encima de la cabeza del quemador de aire acetileno regular.
47TABLAS DE RESULTADOS
Resultados Para Electrodos De Aluminio
CONDICIONES DE OPERACIÓN Ensayo No. 1
Fecha D/M/A 24/04/2003
Material del electrodo: Aluminio
No. De Electrodos: 9
Cátodos: 5
Ánodos: 4
Tiempo de Reacción <min>: 10
Lixiviado Electrocoagulado
Parámetro
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Corriente Inicial <A> 0.9 4.0 12.5
Corriente Final <A> 1.1 5.8 15.2
Corriente Promedio <A> 1.0 4.9 13.8
RESULTADOS
Lixiviado
Propiedad Blanco Lixiviado Electrocoagulado
sin Tratar
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Plomo <mg/L> 0.01 0.71 0.11 0.18 0.33
Hierro <mg/L> 0.54 75.4 63.5 61.3 66
Mercurio <microgr/L> 7.09 32.6 37.8 72.9 91.7
Amonio <mg/L> - 755.4 755.4 755.4 733.2
PORCENTAJES DE REMOCIÓN
Propiedad
Lixiviado Electrocoagulado
2,0 Voltios 2,5 Voltios 3,0 Voltios
Plomo <%> 87.7 75.7 54.3
Hierro <%> 15.9 18.8 12.5
Mercurio <%> -20.4 -157.9 -231.7
Amonio <%> 0 0 2.9
OBSERVACIONES: Se observo formación de espuma..Ensayo No. 2
Fecha D/M/A 28/04/2003
CONDICIONES DE OPERACIÓN
Material del electrodo: Aluminio
No. De Electrodos: 9
Cátodos: 5
Ánodos: 4
Tiempo de Reacción <min>: 20
Lixiviado Electrocoagulado
Parámetro
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Corriente Inicial <A> 6 10,8 13,2
Corriente Final <A> 6,7 11 14,4
Corriente Promedio <A> 6,35 10,9 13,8
RESULTADOS
Propiedad Blanco Lixiviado Lixiviado Electrocoagulado
sin Tratar
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Plomo <mg/L> 0.01 0.17 0.16 0.19 0.12
Hierro <mg/L> 0.54 59.7 44.6 33.9 21.8
Mercurio <microgr/L> 7.09 68.9 50.6 89.2 21.6
Amonio <mg/L> - 688.7 688.7 673.9 673.9
PORCENTAJES DE REMOCIÓN
Propiedad Lixiviado Electrocoagulado
2,0 Voltios 2,5 Voltios 3,0 Voltios
Plomo <%> 6.3 -12.5 31.25
Hierro <%> 25.5 43.6 64.1
Mercurio <%> 29.6 -32.8 76.5
Amonio <%> 0 2.2 2.2
OBSERVACIONES: En este ensayo no se realizo blanco y se tomaron los datos del ensayo anterior, porque se
trabajo con los mismos reactivos. Se observo formación de espuma.Ensayo No. 3
Fecha D/M/A 29/04/2003
CONDICIONES DE OPERACIÓN
Material del electrodo: Aluminio
No. De Electrodos: 9
Cátodos: 5
Ánodos: 4
Tiempo de Reacción <min>: 15
Lixiviado Electrocoagulado
Parámetro
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Corriente Inicial <A> 8.2 10.8 -
Corriente Final <A> 8.5 12.0 -
Corriente Promedio <A> 8.35 11.4 -
RESULTADOS
Propiedad Blanco Lixiviado Lixiviado Electrocoagulado
sin Tratar
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Plomo <mg/L> 0.01 0.18 0.13 0.13 -
Hierro <mg/L> 0.54 74.6 60.6 45.7 -
Mercurio <microgr/L> 7.09 73.3 64.3 28.6 -
Amonio <mg/L> - 866.5 866.5 859.1 -
PORCENTAJES DE REMOCIÓN
Propiedad Lixiviado Electrocoagulado
2,0 Voltios 2,5 Voltios 3,0 Voltios
Plomo <%> 29.4 29.4 -
Hierro <%> 18.9 39.1 -
Mercurio <%> 13.6 67.5 -
Amonio <%> 0 0.8 -
OBSERVACIONES: No se realizaron ensayos a tres voltios por daños en el reactor. No se cambiaron los
reactivos, por tanto se trabajo con lo blancos anteriores. Se observo formación de espuma.Ensayo No. 4
Fecha D/M/A 08/05/2003
CONDICIONES DE OPERACIÓN
Material del electrodo: Aluminio
No. De Electrodos: 9
Cátodos: 5
Ánodos: 4
Tiempo de Reacción <min>: 15
Lixiviado Electrocoagulado
Parámetro
3 voltios
Corriente Inicial <A> 13.5
Corriente Final <A> 14.5
Corriente Promedio <A> 14
RESULTADOS
Lixiviado
Propiedad Blanco Lixiviado Electrocoagulado
sin Tratar
3 voltios
Plomo <mg/L> 0.01 0.26 0.18
Hierro <mg/L> 0.54 75.7 52.8
Mercurio <microgr/L> 7.09 67.9 28.6
Amonio <mg/L> - 718..3 710.9
PORCENTAJES DE REMOCIÓN
Propiedad
Lixiviado Electrocoagulado
3 voltios
Plomo <%> 31
Hierro <%> 30
Mercurio <%> 64
Amonio <%> 1.0
OBSERVACIONES: Prueba que faltaba del ensayo anterior. Se observo formación de espuma.
Se utilizaron los mismos reactivos.Resultados Para Electrodos De Cobre
Ensayo No. 5
CONDICIONES DE OPERACIÓN Fecha D/M/A 19/05/2003
Material del electrodo: Cobre
No. De Electrodos: 9
Cátodos: 5 5
Ánodos: 4 4
Tiempo de Reacción <min>: 10
Lixiviado Electrocoagulado
Parámetro
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Corriente Inicial <A> 4 5,8 8,3
Corriente Final <A> 3,2 4,8 8
Corriente Promedio <A> 3,6 5,3 8,15
RESULTADOS
Propiedad Blanco Lixiviado Lixiviado Electrocoagulado
sin Tratar
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Plomo <mg/L> 0.01 0.23 0.15 0.29 0.39
Hierro <mg/L> 0.54 100.23 100.27 96.9 95.2
Mercurio <microgr/L> 6.38 190.6 72.9 65.9 94.1
Amonio <mg/L> - 651.7 636.9 636.9 644.3
PORCENTAJES DE REMOCIÓN
Propiedad Lixiviado Electrocoagulado
2,0 Voltios 2,5 Voltios 3,0 Voltios
Plomo <%> 36.4 -13.6 -72.7
Hierro <%> -0.04 3.3 5.0
Mercurio <%> 63.9 67.7 52.4
Amonio <%> 2.3 2.3 1.1
OBSERVACIONES: Ausencia de espuma. Formación de una sustancia verde en la superficie del agua y en los
electrodos.Ensayo No. 6
Fecha D/M/A 20/05/2003
CONDICIONES DE OPERACIÓN
Material del electrodo: Cobre
No. De Electrodos: 9
Cátodos: 5 5
Ánodos: 4 4
Tiempo de Reacción <min>: 20
Lixiviado Electrocoagulado
Parámetro
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Corriente Inicial <A> 1,3 3 6,8
Corriente Final <A> 1 2,5 6,2
Corriente Promedio <A> 1,15 2,75 6,5
RESULTADOS
Propiedad Blanco Lixiviado Lixiviado Electrocoagulado
sin Tratar
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Plomo <mg/L> 0.01 0.04 0.09 0.09 0.1
Hierro <mg/L> 0.54 102.1 104.9 103.2 101.9
Mercurio <microgr/L> 6.38 77.6 74.3 46.5 48.8
Amonio <mg/L> - 807.3 807.3 807.3 799.8
PORCENTAJES DE REMOCIÓN
Propiedad Lixiviado Electrocoagulado
2,0 Voltios 2,5 Voltios 3,0 Voltios
Plomo <%> -166.7 -166.7 -200
Hierro <%> -2.7 -1.1 0.2
Mercurio <%> 4.6 43.6 40.3
Amonio <%> 0 0 0.9
OBSERVACIONES: Ausencia de espuma. Formación de una sustancia verde en la superficie del agua y en los
electrodos.Ensayo No. 7
Fecha D/M/A 27/05/2003
CONDICIONES DE OPERACIÓN
Material del electrodo: Cobre
No. De Electrodos: 9
Cátodos: 5
ºÁnodos: 4
Tiempo de Reacción <min>: 15
Lixiviado Electrocoagulado
Parámetro
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Corriente Inicial <A> 1 2,5 4,5
Corriente Final <A> 0,1 1 3,5
Corriente Promedio <A> 0,55 1,75 4
RESULTADOS
Propiedad Blanco Lixiviado Lixiviado Electrocoagulado
sin Tratar
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Plomo <mg/L> 0.01 0.16 0.07 0.17 0.2
Hierro <mg/L> 0.54 58.1 59.2 60.4 60
Mercurio <microgr/L> 6.38 32.6 50 82.9 79.9
Amonio <mg/L> - 1029.4 1022.1 1007.2 1022.1
PORCENTAJES DE REMOCIÓN
Propiedad Lixiviado Electrocoagulado
2,0 Voltios 2,5 Voltios 3,0 Voltios
Plomo <%> 60 -6.7 -26.7
Hierro <%> -1.9 -3.9 -3.3
Mercurio <%> -66.4 -229.9 -180.4
Amonio <%> 0.7 2.1 0.7
OBSERVACIONES: Ausencia de espuma. Formación de una sustancia verde en la superficie del agua y en los
electrodos.REPLICAS
Resultados Para Electrodos De Aluminio
Ensayo No. 8
CONDICIONES DE OPERACIÓN Fecha D/M/A 27/06/2003
Material del electrodo: Aluminio
No. De Electrodos: 9
Cátodos: 5 5
Ánodos: 4 4
Tiempo de Reacción <min>: 10
Lixiviado Electrocoagulado
Parámetro
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Corriente Inicial <A> 6.0 8.0 11.0
Corriente Final <A> 6.9 9.1 13.0
Corriente Promedio <A> 6.45 8.55 12.0
RESULTADOS
Lixiviado
Propiedad Blanco Lixiviado Electrocoagulado
sin Tratar
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Plomo <mg/L> 0.01 0.1425 0.14 0.11 0.0925
Hierro <mg/L> 0.21 75.4 63.4 61.2 66
Mercurio <microgr/L> 5.41 288 90 98 80
Amonio <mg/L> - 927.6 927.6 926.7 925.9
PORCENTAJES DE REMOCIÓN
Propiedad
Lixiviado Electrocoagulado
2,0 Voltios 2,5 Voltios 3,0 Voltios
Plomo <%> 1.9 24.5 37.7
Hierro <%> 16 18.9 12.5
Mercurio <%> 70 67.2 73.6
Amonio <%> 0 0.1 0.18
OBSERVACIONES: Se observo formación de espuma.Ensayo No. 9
Fecha D/M/A 14/07/2003
CONDICIONES DE OPERACIÓN
Material del electrodo: Aluminio
No. De Electrodos: 9
Cátodos: 5 5
Ánodos: 4 4
Tiempo de Reacción <min>: 20
Lixiviado Electrocoagulado
Parámetro
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Corriente Inicial <A> 5.8 9.9 12.5
Corriente Final <A> 6.9 10.7 14.2
Corriente Promedio <A> 6.35 10.3 13.35
RESULTADOS
Propiedad Blanco Lixiviado Lixiviado Electrocoagulado
sin Tratar
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Plomo <mg/L> 0.01 0.1125 0.1375 0.15 0.095
Hierro <mg/L> 0.21 38.8 37.4 36.4 33.6
Mercurio <microgr/L> 5.41 252 316 260 248
Amonio <mg/L> - 751.6 742.9 740.2 745.2
PORCENTAJES DE REMOCIÓN
Propiedad Lixiviado Electrocoagulado
2,0 Voltios 2,5 Voltios 3,0 Voltios
Plomo <%> -24.3 -36.5 17
Hierro <%> 3.6 6.2 13.5
Mercurio <%> -26.2 -3.2 1.63
Amonio <%> 1.1 1.5 0.8
OBSERVACIONES: En este ensayo no se realizó blanco y se tomaron los datos del ensayo anterior, porque se
trabajo con los mismos reactivos. Se observo formación de espuma.Ensayo No. 10
Fecha D/M/A 04/08/2003
CONDICIONES DE OPERACIÓN
Material del electrodo: Aluminio
No. De Electrodos: 9
Cátodos: 5
Ánodos: 4
Tiempo de Reacción <min>: 15
Lixiviado Electrocoagulado
Parámetro
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Corriente Inicial <A> 3.2 5.2 9.5
Corriente Final <A> 5.0 8.5 12.0
Corriente Promedio <A> 4.1 6.85 10.75
RESULTADOS
Propiedad Blanco Lixiviado Lixiviado Electrocoagulado
sin Tratar
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Plomo <mg/L> 0.02 0.21 0.19 0.17 0.22
Hierro <mg/L> 0.19 54.4 46.4 49.6 44.6
Mercurio <microgr/L> 0 891.8 944.6 944.6 916.2
Amonio <mg/L> - 866.5 866.5 859.1 710.9
PORCENTAJES DE REMOCIÓN
Propiedad Lixiviado Electrocoagulado
2,0 Voltios 2,5 Voltios 3,0 Voltios
Plomo <%> 9.2 17.1 -5.3
Hierro <%> 14.7 8.8 18.0
Mercurio <%> -5.9 -5.9 -2.7
Amonio <%> 0 0.8 17.9
OBSERVACIONES: Se observo formación de espuma.Resultados Para Electrodos De Cobre
Ensayo No. 11
CONDICIONES DE OPERACIÓN Fecha D/M/A 24/06/2003
Material del electrodo: Cobre
No. De Electrodos: 9
Cátodos: 5 5
Ánodos: 4 4
Tiempo de Reacción <min>: 15
Lixiviado Electrocoagulado
Parámetro
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Corriente Inicial <A> 2.0 3.0 3.0
Corriente Final <A> 0.8 0.8 0.8
Corriente Promedio <A> 1.4 1.9 1.9
RESULTADOS
Propiedad Blanco Lixiviado Lixiviado Electrocoagulado
sin Tratar
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Plomo <mg/L> 0.01 0.14 0.09 0.14 0.13
Hierro <mg/L> 0.21 83.8 81 80.2 81.2
Mercurio <microgr/L> 5.41 426 178 198 336
Amonio <mg/L> - 819.5 819.5 815.2 811.1
PORCENTAJES DE REMOCIÓN
Propiedad Lixiviado Electrocoagulado
2,0 Voltios 2,5 Voltios 3,0 Voltios
Plomo <%> 38.4 0 7.7
Hierro <%> 3.3 4.3 3.1
Mercurio <%> 58.9 54.2 21.3
Amonio <%> 0 0.5 1.0
OBSERVACIONES: Ausencia de espuma. Formación de una sustancia verde en la superficie del agua y en los
electrodos.Ensayo No. 12
Fecha D/M/A 05/08/2003
CONDICIONES DE OPERACIÓN
Material del electrodo: Cobre
No. De Electrodos: 9
Cátodos: 5
Ánodos: 4
Tiempo de Reacción <min>: 20
Lixiviado Electrocoagulado
Parámetro
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Corriente Inicial <A> 4.0 4.2 4.8
Corriente Final <A> 3.0 3.3 4.0
Corriente Promedio <A> 3.5 3.75 4.4
RESULTADOS
Propiedad Blanco Lixiviado Lixiviado Electrocoagulado
sin Tratar
2 Voltios 2,5 Voltios 3 Voltios
Plomo <mg/L> 0.02 0.175 0.1425 0.1975 0.185
Hierro <mg/L> 0.19 17.8 15.8 14.6 17.6
Mercurio <microgr/L> 0 109.3 109.3 98 99.4
Amonio <mg/L> - 849.2 849.2 849.2 832.4
PORCENTAJES DE REMOCIÓN
Propiedad Lixiviado Electrocoagulado
2,0 Voltios 2,5 Voltios 3,0 Voltios
Plomo <%> 20.9 -14.5 -6.4
Hierro <%> 11.3 18.1 1.1
Mercurio <%> 0 10.3 9
Amonio <%> 0 0 1.9
OBSERVACIONES: Ausencia de espuma. Formación de una sustancia verde en la superficie del agua y en los
electrodos.DIAGRAMAS DE LOS RESULTADOS
FIGURA 4. Ensayo 1.
Electrocoagulación con electrodos de aluminio y tiempo 10 Min
100
)%(
50
nóicomer
0
-50
ed
-100
sejatnecroP
-150
-200
-250
2 2,5 3
Voltaje (Voltios)
Plomo Mercurio Hierro Amonio
FIGURA 5. Ensayo 2.
Electrocoagulación con electrodos de aluminio y tiempo 20 Min
80
)%(
60
nóicomer
40
20 ed
sejatnecroP
0
-20
-40
2 2,5 3
Voltaje (Voltios)
Plomo Mercurio Hierro AmonioFIGURA 6. Ensayo 3.
Electrocoagulación con electrodos de aluminio y tiempo 15 Min
70
)%(
60
nóicomer
50
40
ed
30 sejatnecroP
20
10
0
2 2,5
Voltaje (Voltios)
Plomo Mercurio Hierro Amonio
FIGURA 7. Ensayo 4.
Electrocoagulación con electrodos de aluminio y tiempo 15 Min
70
60 )%(
nóicameR
50
40
eD
30
ejatnecroP
20
10
0
3
Voltaje (Voltios)
Plomo Mercurio Hierro AmonioFIGURA 8. Ensayo 5.
Electrocoagulación con electrodos de cobre y tiempo 10 Min
80
)%(
60
nóicomer
40
20
0 ed
sejatnecroP
-20
-40
-60
-80
2 2,5 3
Voltaje (Voltios)
Plomo Mercurio Hierro Amonio
FIGURA 9. Ensayo 6.
Electrocoagulación con electrodos de cobre y tiempo 20 Min
50
30
)%(
10
-10 nóicomer
-30
-50
-70
ed
-90
sejatnecroP
-110
-130
-150
-170
-190
-210
2 2,5 3
Voltaje (Voltios)
Plomo Mercurio Hierro AmonioFIGURA 10. Ensayo 7.
Electrocoagulación con electrodos de cobre y tiempo 15 Min
60
40
)%(
20
0 nóicomer
-20
-40
-60
-80 ed
-100
sejatnecroP
-120
-140
-160
-180
-200
-220
-240
2 2,5 3
Voltaje (Voltios)
Plomo Mercurio Hierro Amonio
REPLICAS
FIGURA 11. Ensayo 8.
Electrocoagulacion con electrodos Aluminio y tiempo 10 Min (Replica)
80
70 )%(
60 noicomeR
50
40
eD
30 ejatnecroP
20
10
0
2 2,5 3
Voltaje (Voltios)
Plomo Mercurio Hierro AmonioFIGURA 12. Ensayo 9.
Electrocoagulación con electrodos de aluminio y tiempo 20 Min (Replica)
20
)%(
10
nóicomer
0
-10 ed
sejatnecroP
-20
-30
-40
2 2,5 3
Voltaje (Voltios)
Plomo Mercurio Hierro Amonio
FIGURA 13. Ensayo 10.
Electrocoagulación con electrodos de aluminio y tiempo 15 Min (Replica)
20
15 )%(
nóicomer
10
5
ed
ejatnecorP
0
-5
-10
2 2,5 3
Voltajes (Voltios)
Plomo Mercurio Hierro AmonioFIGURA 14. Ensayo 11.
Electrocoagulación con electrodos de cobre y tiempo 20 Min (replica)
25 )%(
20
nóicomeR
15
10
5
ed
0 ejatnecroP
-5
-10
-15
2 2,5 3
Voltajes (Voltios)
Plomo Mercurio Hierro Amonio
FIGURA 15. Ensayo 12.
Electrocoagulación con electrodos de cobre y tiempo 15 Min (Replica)
60
)%(
50 nóicomer
40
30 eD
sejatnecroP
20
10
0
2 2,5 3
Voltaje (Voltios)
Plomo Mercurio Hierro Amonio