Embed Size (px)
Citation preview
1
ALTERNATIVAS PARA LA REMOCIÓN DE METALES PESADOS EN AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA DE RECUBRIMIENTOS METÁLICOS
JACIPT ALEXANDER RAMON V. Msc, Ph. D. ING. QUÍMICA DOCENTE UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARUITECTURA
PROGRAMA DE INGENIERIA AMBIENTAL PAMPLONA
2
INDICE DE CONTENIDOS
I ..................................................................................................................................................... 2
RESUMEN ................................................................................................................................... 5
INTRODUCCIÓN......................................................................................................................... 6
1. OBJETIVOS ........................................................................................................................ 7
1.1 Objetivo general ......................................................................................................... 7
1.2 Objetivos específicos ................................................................................................ 7
2. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................. 8
2.1 contaminación del agua y aguas residuales ............................................................. 8
2.2 Industria De Recubrimientos Metálicos...................................................................... 9
2.3 Alternativas de producción más limpia .................................................................... 11
2.4 Técnicas de análisis y caracterización de aguas residuales ............................... 12
2.5 Tratamiento fisicoquímico de aguas residuales ..................................................... 13
2.5.1 oxidación química de cianuros (CN-) ..................................................... 14
2.5.1.1 Oxidación con peróxido de hidrógeno (H2O2) .............................. 15
2.5.1.2 Oxidación por clorinación alcalina ................................................. 15
2.5.2 precipitación química- Coagulación/Floculación................................ 16
2.5.3 Tratamiento por adsorción con carbón activado ................................ 18
2.6 Tratamientos potenciales de aguas residuales ...................................................... 19
2.6.1 intercambio iónico (IE) ............................................................................. 19
2.6.2 Electrocoagulación ................................................................................... 20
2.7 Marco legal ..................................................................................................................... 21
3. METODOLOGÍA ............................................................................................................... 23
3.1 Realización del diagnostico técnico preliminar de los procesos de
elaboración y transformación de la materia prima, así como el análisis de los
contaminantes presentes en las aguas residuales industriales de la empresa
Argentis collection´s ........................................................................................................... 23
3
3.2 Caracterización de los vertimientos generados en el proceso de enchapes y
recubrimientos metálicos .................................................................................................. 23
3.2.1 Determinación de alcalinidad, acidez (métodos titulométricos), oxígeno disuelto, conductividad y pH (métodos potenciométricos) ........ 24
3.2.2 Determinación de sólidos sedimentables (método del cono Imhoff), suspendidos (método gravimétrico) y totales (método gravimétrico) ........................................................................................................ 24
3.2.3 Determinación de la demanda teórica de oxígeno, DQO (método reflujo cerrado) y la demanda bioquímica de oxígeno, DBO5 (Método manométrico) ....................................................................................................... 24
3.2.4 Análisis de sales inorgánicas ............................................................. 25
3.2.4.1 Nitratos NO3-, sulfatos, SO4
= (métodos colorimétricos) y cloruros, Cl- (método argentométrico) ........................................................ 25
3.2.4.2 Análisis de cianuros, CN- (método titulométrico) ................... 25
3.2.5 Determinación de metales pesados ................................................... 25
3.3 Planteamiento de una estrategia ambiental que permita disminuir la
contaminación en la plata de galvanoplastia de Argentis Collection´s Ltda .......... 25
3.4 Estudio de alternativas viables de reducción de contaminantes ................... 26
3.4.1 Oxidación química de cianuros .......................................................... 26
3.4.2 Precipitación química seguida de Coagulación .............................. 27
3.4.3 Adsorción sobre carbón activado ...................................................... 27
4. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS .............................................................. 28
4.1 Realización del diagnostico técnico preliminar de los procesos de
elaboración y transformación de la materia prima, así como el análisis de los
contaminantes presentes en las aguas residuales industriales de la empresa
Argentis collection´s ........................................................................................................... 28
4.2 Caracterización de las aguas residuales generadas en el proceso de
recubrimiento metálico a través de parámetros fisicoquímicos ................................ 30
4.3 Presentación de alternativas integradas a los procesos productivos para
prevenir contaminación ..................................................................................................... 35
4.3.1 Utilización de reactivos en concentraciones exactas .................... 35
4.3.2 Sustitución de materiales como el agua del acueducto por agua purificada .............................................................................................................. 35
4
4.3.3 No mezclar los residuos industriales peligrosos con los no peligrosos y procesar corrientes por separado ........................................... 35
4.3.4 Eliminación de impurezas suspendidas y sedimentadas en los baños mediante filtración .................................................................................. 36
4.3.5 Recirculación de aguas de enjuague ................................................. 36
4.3.6 Incrementar el tiempo de contacto entre las piezas y el agua de enjuague y retirar las gancheras (objeto donde se colocan las piezas a recubrir) lentamente de los baños recubrimiento. ....................................... 36
4.3.7 Mantenimiento de los baños de recubrimiento ............................... 36
4.4 Estudio de alternativas viables de reducción de contaminantes. .................. 38
4.4.1 Remoción de cianuros (CN-) ................................................................ 38
4.4.2 Tratamiento fisicoquímico mediante precipitación química seguida de coagulación/coagulación ............................................................................. 41
4.4.3 Remoción de contaminantes en muestras reales ............................... 43
4.4.3.1 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del tanque de almacenamiento ........................................................................... 43
4.4.3.2 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague cobre pH alcalino ........................................................................... 45
4.4.3.3 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague cobre pH ácido ............................................................................... 46
4.4.3.4 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague paladio/estaño ................................................................................ 47
4.4.3.5 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague pre-plata........................................................................................... 48
4.4.3.6 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague de plata ............................................................................................ 49
4.4.3.7 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague de barniz .......................................................................................... 50
4.4.3.8 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague de desengrasante químico .......................................................... 51
5. CONCLUSIONES .................................................................................... 54
6. RECOMENDACIONES .................................................................................................... 56
7. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 57
ANEXOS .................................................................................................................................... 62
5
RESUMEN
Poner en práctica el control de los residuos contaminantes en industrias en donde se
manejan productos químicos altamente tóxicos, es un asunto de gran importancia para el
medio ambiente y por ende para la sociedad debido a la contaminación y la escasez del
agua en las últimas décadas.
En el caso de la industria de recubrimientos metálicos que manipula sustancias como:
ácidos inorgánicos, álcalis, sales metálicas ácidas y alcalinas, entre otras y que presenta
un alto consumo de agua, empleada en los procesos de enjuague y limpieza de las piezas
a recubrir, se debe tener un estricto control de efluentes, ya que estos contienen
generalmente sustancias peligrosas, tóxicas y bio-acumulables; por lo cual, el tratamiento
de sus aguas residuales es necesario para reducir los efectos nocivos de los residuos y
debe dar como resultado un efluente ya sea reciclado, reusable, o que pueda ser
descargado de manera segura en el medio ambiente.
De esta manera en el presente trabajo se exponen los resultados del estudio hecho con el
fin de plantear un tratamiento viable de aguas residuales que contienen CN-, Ag, Cu, Ni,
Pb y algunas sales inorgánicas de menor toxicidad como son SO4=, Cl- y NO3
-,
característicos de dicha industria y que se identificaron con la ayuda de técnicas como
espectrometría de absorción atómica, espectrofotometría UV-VIS, volumetría, gravimetría,
entre otras, siguiendo los protocolos establecidos en “métodos normalizados para el
análisis de aguas potables y residuales”.
De acuerdo a la caracterización preliminar de las muestras y a lo reportado en la teoría se
implementaron procesos fisicoquímicos consecutivos para la remoción de contaminantes,
tales como oxidación química de iones CN-, seguida de precipitación química, realizada
junto a un proceso de coagulación/floculación y posterior adsorción sobre carbón
activado, con los cuales se obtuvieron porcentajes de remoción que superan el 98% para
todos los contaminantes. A partir de ensayos a escala de laboratorio se encontraron las
condiciones óptimas del tratamiento, la oxidación química mediante adición de 3,13mL de
H2O2 (30%) / g de CN-, precipitación química con NaOH a un pH de 12, seguida de
coagulación/floculación con Fe2(SO4)3 a una velocidad de 135 rpm por 3 minutos y 20 rpm
hasta completar 20 minutos y en último lugar la adición de 1,000 g de adsorbente
previamente activado a 700ºC.
Finalmente se llegó a la conclusión de que tratar los puntos de vertimientos de una
industria de recubrimientos metálicos por separado además de evitar la formación de
sustancias más tóxicas, da la posibilidad de recuperar metales de interés económico
cuando se encuentran en altas concentraciones gracias a la aplicación de parámetros
específicos que dependen de la complejidad de las muestras.
6
INTRODUCCIÓN
Uno de los problemas medioambientales más apremiantes en la actualidad es la escasez
de recursos naturales como el agua y la contaminación de la misma, hecho que se debe
principalmente al aporte puntual de decenas de miles de vertidos de aguas residuales
derivadas de actividades industriales (SÁNCHEZ, 2007).
EL crecimiento poblacional y los avances tecnológicos han traído consigo grandes
ventajas y una de las mayores inquietudes que embarga al mundo actualmente sobre
todo a los países en vía de desarrollo que deben estar atentos a un universo cada vez
más cambiante y competitivo son precisamente los beneficios de estas tecnologías
(REYNOLDS, 2002) pero, es importante no olvidarse del subsecuente deterioro ambiental
que esto puede generar, ya que dichos avances tecnológicos principalmente en industrias
químicas deben acoplarse también al tratamiento de residuos sólidos y/o líquidos para la
prevención de la contaminación ambiental al igual que para la protección de la salud
pública.
En Colombia al igual que otros países de la región los cuerpos hídricos son receptores de
todo tipo de vertimientos de aguas contaminadas, los cuales disminuyen su calidad y
aunque se han desarrollado numerosas alternativas de tratamiento de aguas residuales la
falta de información sobre el funcionamiento, operación y mantenimiento de las
tecnologías de tratamiento de aguas residuales tradicionales, la mala adaptación a los
recursos disponibles y la baja capacidad para su sostenimiento conducen a la
implementación de sistemas inoperantes o al abandono de los existentes (BERNAL, et
al.2003).
La industria de recubrimientos metálicos por depósitos electrolíticos (galvánicos) por su
naturaleza química y eléctrica es una fuente de generación de residuos. La presencia de
metales pesados en el agua, compuestos cianurados y la emanación de vapores que son
difíciles de destruir o estabilizar y de disponer de una forma ambientalmente más
adecuada forman parte de las dificultades ambientales derivadas de esta actividad
(CENTRO NACIONAL DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA Y UNIVERSIDAD PONTIFICIA
BOLIVARIANA., 2002).
En general la descargas de contaminantes (principalmente metales pesados) en aguas
residuales hacen de esta industria una de las que más presenta riesgo para el ambiente
(KURNIAWAN, et al, 2006), por ende es estrictamente necesario que se acojan a los
límites permisibles para remoción de carga contaminante, razón por la cual, el propósito
de este estudio es contribuir con el tratamiento fisicoquímico de aguas residuales
procedentes de este tipo de industrias, especialmente aquellas dedicadas a enchapes y
galvanizados con fines decorativos, proporcionando información derivada de herramientas
disponibles en la universidad de Pamplona, para que dichas empresas cumpla con los
límites impuestos por las legislaciones vigentes en nuestro país, principalmente con lo
dispuesto en el decreto 1594 de 1984 del uso del agua y de los residuos líquidos.
7
1. OBJETIVOS
1.1 Objetivo general
Proponer un sistema de tratamiento de las aguas residuales procedentes de la industria
de recubrimientos metálicos Argentis collection´s Ltda. Basándose principalmente en
procesos fisicoquímicos con el fin de dar cumplimiento a los requisitos ambientales
exigidos por la normativa ambiental colombiana.
1.2 Objetivos específicos
1.2.1 Realizar un diagnostico técnico preliminar de los procesos de elaboración y
transformación de la materia prima, así como el análisis de los contaminantes
presentes en las aguas residuales industriales de la empresa Argentis collection´s
Ltda.
1.2.2 Caracterizar los vertimientos generados en los procesos de recubrimientos
metálicos, a través de parámetros fisicoquímicos (pH, Conductividad, DBO, DQO,
SST, SS, DBO5, sales inorgánicas y metales pesados) utilizando protocolos
estandarizados.
1.2.3 Establecer una estrategia ambiental, preventiva e integrada a los procesos
productivos de la empresa Argentis collection´s Ltda., que permita incrementar la
eficiencia de las prácticas, la eficiencia energética y la prevención de la
contaminación.
1.2.4 Proponer alternativas viables de solución para el tratamiento de las aguas
residuales industriales generadas en Argentis collection´s Ltda con el fin de reducir el
impacto ambiental y vertimientos generados.
8
2. MARCO TEÓRICO
2.1 contaminación del agua y aguas residuales
El agua es un compuesto esencial para la vida, ya que hace parte de un número
considerable de procesos y reacciones químicas, físicas y biológicas, que condicionan la
existencia. Décadas atrás se hallaba en cantidades abundantes en la naturaleza, pero hoy
día, uno de los problemas de mayor importancia, es la insuficiencia y el mal uso de este
líquido, ya que el crecimiento poblacional y el creciente desarrollo impulsado con el fin de
mejorar el nivel de vida, han causado una mayor demanda de agua a fin de satisfacer una
población que evoluciona, con lo cual los recursos naturales han pasado a ser totalmente
insuficientes, tanto para abastecer poblaciones, como para recibir los residuos que estás
generan (SÁNCHEZ, 2007).
Una inquietud que embarga actualmente al mundo, es el creciente desarrollo tecnológico,
y el subsecuente deterioro ambiental que éste ocasiona. El agua, no solo es
imprescindible en las diferentes formas de vida; el 59 % del consumo total del líquido en
los países desarrollados se destina a uso industrial, el 30% a consumo agrícola y un 11%
a gasto doméstico, según se constata en el primer informe de Naciones Unidas sobre el
desarrollo de los recursos hídricos del mundo en marzo de 2003. Así a partir de su origen,
las aguas después de haber sido usadas (aguas residuales) pueden definirse como una
combinación de los desechos líquidos procedentes de viviendas, instituciones y
establecimientos comerciales e industriales, junto con las aguas subterráneas,
superficiales y de lluvias que puedan agregarse a los anteriores (Romero, 2002).
De acuerdo a su a origen las aguas residuales domésticas o urbanas, son las que
contienen desechos humanos, animales, casero y se incluye la infiltración de aguas
subterráneas, son típicas de las zonas residenciales en las que no se efectúan
operaciones industriales. Las aguas residuales sanitarias, son aguas residuales
domésticas que contienen en parte los desechos industriales de la población. Las aguas
pluviales están formadas por todo el escurrimiento superficial de las lluvias, que fluyen
desde los techos, pavimentos y otras superficies naturales del terreno. Las aguas
residuales combinadas son una mezcla de aguas residuales domesticas o sanitarias y de
las aguas pluviales, cuando se colectan en el mismo alcantarillado y finalmente las aguas
residuales industriales son aquellas que contienen desechos provenientes del sector
industrial.
Estas últimas son las aguas residuales de interés en el presente estudio con un enfoque a
los vertimientos de las industrias de recubrimientos metálicos, debido a que el sector
industrial no sólo es el que mayor consumo de agua presenta, también es el que más
contamina. Más de un 80% de los desechos peligrosos del mundo se producen en los
9
países industrializados, mientras que en las naciones en vías de desarrollo un 70% de los
residuos que se generan en las fábricas se vierten al agua sin ningún tipo de tratamiento
previo, contaminando así los recursos hídricos disponibles (FERNÁNDEZ, et al, 2006). La
contaminación se presenta a gran escala porque los contaminantes pueden acumularse y
ser transportados en arroyos, ríos, lagos, represas y depósitos subterráneos, afectando la
vida silvestre y la salud del hombre; de este modo no sólo altera el equilibrio ecológico
produciendo mortandad de algunas especies animales y vegetales o la proliferación
descontrolada de otras, sino que puede destruirse en forma definitiva la vida en los
lugares afectados. (SUN KOU, 2006 y JARAMILLO, et al, 2005). Igualmente los impactos
ocasionados en el lugar de origen de los vertimientos, generalmente están relacionados
con la seguridad industrial puesto que el manejo inadecuado de los residuos líquidos,
puede generar accidentes de trabajo como quemaduras y en algunos casos,
enfermedades profesionales ocasionadas por la inhalación de vapores de sustancias
potencialmente tóxicas o cancerígenas. También pueden generar olores ofensivos que
afectan tanto a los trabajadores como a la comunidad circunvecina (MINISTERIO DEL
MEDIO AMBIENTE, 2002).
En Colombia y en otros países de la región, los cuerpos hídricos son receptores de todo
tipo de vertimientos; hasta el 2002 la cobertura en tratamiento de aguas residuales era
baja en nuestros países latinoamericanos, Brasil, depuraba el 38% de los efluentes
colectados, Venezuela, el 28% y argentina el 10%, Colombia a esa fecha tan solo trataba
el 8% de las aguas residuales generadas en los municipios (BERNAL D., et al, 2003).
2.2 Industria De Recubrimientos Metálicos
El proceso de recubrimiento metálico por vía electrolítica, también denominado
galvanoplastia, hace referencia al depósito de una fina capa protectora sobre la superficie
de una pieza sumergida en una solución, en donde se involucran reacciones de oxido-
reducción. Generalmente se emplea para proporcionar resistencia contra la corrosión,
mejorar su resistencia al desgaste y erosión, o simplemente mejorar su aspecto (GIL y
GIRALDO, 2005 y MGA, 1998).
El recubrimiento se lleva a cabo en tanques (baños de recubrimiento) en donde se
encuentra dispuesto el electrólito. Entre las operaciones de galvanoplastia más
importantes se destaca el revestimiento del material base con níquel, cromo, cadmio, cinc,
cobre, estaño, hierro, oro, plata y algunas aleaciones como el latón. Metales como cobre y
plata son utilizados en recubrimientos para piezas automotrices, decoración en general,
circuitos impresos, antenas y cables, sistemas hidráulicos, lubricación y contactos
eléctricos (COMISIÓN AMBIENTAL METROPOLITANA, 1998 y FUNDES, 1999).
Previo al recubrimiento, la superficie a cubrir debe estar libre de impurezas, tales como
grasa y óxidos, por lo cual se inicia un pre-tratamiento con agentes desengrasantes
10
ácidos o alcalinos, continua el baño de recubrimiento metálico, que en ocasiones es un
baño de diferentes metales en tanques diferentes y finalmente el secado de las piezas.
Así mismo entre cada baño se alternan sistemas de enjuague de las piezas con el
objetivo de no contaminar las siguientes soluciones por arrastre de químicos (CHÁVEZ, et
al, 2009).
Los reactivos que frecuentemente se usan en los procesos son: ácidos inorgánicos,
álcalis, sales metálicas ácidas y alcalinas, óxidos metálicos, disolventes, tensoactivos,
abrillantadores, entre otros; en consecuencia residuos de estas sustancias también son
comúnmente encontrados en aguas residuales, gracias al arrastre de químicos en lo
correspondiente a enjuagues del proceso. La mayoría de estos productos son sustancias
peligrosas, tóxicas, persistentes y bioacumulables, lo que supone unas estrictas medidas
de seguridad e higiene en el trabajo, dada la cantidad de productos manipulados y
también un estricto control de efluentes ya que estos son nocivos para el hombre y su
entorno, principalmente por la presencia de metales pesados como se muestra en la tabla
2.1.
Tabla 2.1 Efecto de algunos de los contaminantes procedente de la industria de
galvanoplastia sobre la salud humana y el ambiente
PARÁMETRO EFECTO
Cromo (Cr)
Cáncer pulmonar
Cáncer gastrointestinal
Disfunción renal
Plomo (Pb)
Afecciones a la piel
Daños del hígado y del riñón
Efectos neurológicos
Níquel (Ni) Enfermedades respiratorias
Defectos y malformaciones en el nacimiento
Cianuro (CN-) Daño al sistema respiratorio Letal
pH
Daño a los colectores por exceso de acidez o
alcalinidad.
Inhibición del crecimiento microbiano
Cobre (Cu) Enfermedad de Wilson e insomnio
Fuente: (FUNDES, 1999)
El agua se emplea como vehículo indispensable del recubrimiento, dado que los baños de
pre-tratamiento y de recubrimiento se formulan sobre agua, también se utiliza como
agente de enjuague entre baños consecutivos y como agente de limpieza. El proceso en
general, es muy poco efectivo ya que sólo una pequeña cantidad de las sustancias
utilizadas se deposita en las piezas. Hasta un 90% de las sustancias pueden evacuarse a
11
través de descargas de agua. En este contexto las características tóxicas de las aguas
residuales se deben a las concentraciones normalmente elevadas de cianuros y metales
pesados; además de la elevada acidez o alcalinidad que confieren al desecho un fuerte
poder corrosivo (CHÁVEZ, et al, 2009); ya que los vertimientos líquidos pueden presentar
características ácidas o básicas según del baño de donde provengan. En particular, los
residuos líquidos provenientes de procesos con sales de Cu, dado el anión y las
sustancias adicionales pueden ser ácidas (baño de recubrimiento con sulfato de cobre II,
CuSO4) o básicas (baño de recubrimiento con cianuro de cobre I, CuCN).
La industria de recubrimientos metálicos en Colombia esta agrupado bajo el conjunto de
las industrias dedicadas a la fabricación de productos metálicos, con excepción de
maquinaria y equipos. En nuestro país dicha industria enfrenta uno de los más serios
problemas en lo que se refiere a la contaminación de causes. El manejo de metales
tóxicos como Cr, Cu, Ag Cd, Pb, etc. y de compuestos venenosos como el CN-, generan
la necesidad de proteger al medio ambiente del envenenamiento por los mismos, razón
por la cual este trabajo tiene como fin presentar un aporte al manejo de aguas residuales
generadas en el sector de galvanoplastia dedicadas al recubrimiento con fines decorativos
y como tal el estudio se realizó en la planta de galvanoplastia de una empresa
especializada en la elaboración accesorios que maneja baños de Cu, Pd y Ag,
principalmente.
2.3 Alternativas de producción más limpia
Las tecnologías ambientalmente sanas y sostenibles, en torno a la problemática
ambiental, en busca de la disminución de impactos negativos sobre el medio ambiente,
han generado iniciativas regionales, nacionales e internacionales. En ellas se enmarca el
principio general de la Producción Más Limpia (P+L), que es una estrategia de gestión
empresarial preventiva aplicada a productos, procesos y organización del trabajo, cuyo
objetivo es minimizar emisiones y/o descargas en la fuente, reduciendo riesgos para la
salud humana, el ambiente y elevando simultáneamente la competitividad. De esta forma
surgen las tecnologías limpias para viabilizar y desarrollar la filosofía de la P+L, en la cual
se presentan acciones como:
Minimización y consumo eficiente de insumos, agua y energía.
Minimización del uso de insumos tóxicos.
Minimización del volumen y toxicidad de todas las emisiones que genere el proceso
productivo.
Reciclaje de la máxima proporción de residuos en la planta o proceso productivo.
Reducción del impacto ambiental de los productos en su ciclo de vida, desde la planta
hasta su disposición final.
12
Entre los beneficios económicos asociados a los programas y proyectos de P+L se
encuentran los siguientes:
Mejor gestión de procesos
Disminución del costo de tratamiento y/o disposición final de los residuos.
Disminución en costos legales asociados a problemas ambientales y de seguridad
(multas, indemnizaciones).
Mejor imagen ambiental.
Mayor accesibilidad a los mercados con sensibilidad ambiental (o menor probabilidad
de perder un mercado por problemas ambientales).
Reducción de riesgos.
En la actualidad los proyectos han dirigido sus investigaciones como base primordial a la
aplicación de tecnologías limpias para la industria de curtiembres, tintorería,
recubrimientos metálicos, etc.
En Colombia se han adelantado esfuerzos en torno a la implementación de principios de
producción más limpia en el sector de recubrimientos metálicos (“guía de producción más
limpia para el sector de recubrimientos electrolíticos en Colombia”(CNPML), 2006), al
igual que en otros países como, Estados Unidos (“A guide to cleaner technologies and
alternative metal finishes” (EPA),1994), México (guía “producción más limpia en el sector
de galvanoplastia” del centro Mexicano para la producción más limpia, Reino Unido
(Minimising chemical and water waste in the metal finishing industry”), y el Banco mundial
(“pollution prevention and abatement handbook-electroplating).
2.4 Técnicas de análisis y caracterización de aguas residuales
El buen resultado en el saneamiento de un agua residual depende de que se realice
previamente, un estudio minucioso, que cuantifique realmente cada uno de los
contaminantes que presentan las aguas a tratar; ya que cualquier elemento nocivo que no
se hubiera tenido en consideración podría perturbar seriamente el medio ambiente en el
cual se produce el vertido (SÁNCHEZ, 2007).
Buena parte de los análisis que se realiza a los vertimientos tiene como fin conocer la
composición de esta, es decir el tipo y la cantidad de sustancias que contienen. Diversos
estudios realizados desde hace varias décadas en aguas residuales reales y sintéticas
que buscan proponer tratamientos adecuados a diferentes efluentes o verificar la
efectividad de tratamientos ya implementados, generalmente, utilizan técnicas entre las
cuales se encuentran la espectrometría de absorción atómica para medición de metales,
que posee ventajas como requerir procesos simples para la preparación de la muestra,
gran sensibilidad, rapidez en el análisis y un volumen reducido de muestra. También se
usan técnicas espectrofotométricas que permiten realizar diversos tipos de análisis
13
cuantitativos como la determinación de sulfatos o nitratos e incluso métodos cuantitativos
mucho más antiguos como la titulación que aunque presentan algunos problemas de
sensibilidad y límites de detección tienen la gran ventaja de ser análisis relativamente
económicos en comparación a los primeros.
2.5 Tratamiento fisicoquímico de aguas residuales
El tratamiento de aguas residuales es necesario para la prevención de la contaminación
ambiental y del agua al igual que para la protección de la salud pública. Muchas opciones
de tratamiento pueden ayudar a reducir los efectos nocivos de los residuos contaminantes
como procesos químicos, físicos y/o biológicos o una combinación de estos; no obstante
la eficiencia del tratamiento debe ser balanceado con su costo y la aplicación práctica de
los métodos que han sido escogidos para la implementación (REYNOLDS, 2002). Se
debe tener en cuenta que el grado de tratamiento requerido para un agua residual y la
selección de la alternativa más apropiada para el manejo de los residuos líquidos de una
industria, está determinada tanto por las normas ambientales así como por la
disponibilidad de tecnología adecuada y el tipo y la naturaleza de los contaminantes
(WEBER, 2000). El manejo efectivo de dichos aguas, debe dar como resultado un
efluente ya sea reciclado, reusable, o que pueda ser descargado de manera segura en el
medio ambiente.
El volumen de las aguas residuales es sin duda el principal parámetro para el
dimensionamiento de cualquier sistema de tratamiento. En las instalaciones galvánicas el
volumen de las aguas residuales a ser tratadas es de difícil cuantificación debido a las
diversas variables que influyen en la misma, el volumen y la concentración de
contaminantes en los vertimientos es función principalmente de volumen de producción,
del sistema de operación (manual, semiautomático, automático) y fundamentalmente del
sistema de enjuague (en contracorriente doble, triple, enjuague en serie, etc.). Por otro
lado, variaciones de sustancias tóxicas en aguas residuales, tanto cualitativas como
cuantitativas son comunes debido a la gran variedad de procesos de recubrimiento que se
dan a la superficie de un metal. En este tipo de industrias es de suma importancia la
separación de los desechos que contienen cianuros de los desechos ácidos por la posible
formación del ácido cianhídrico. Así mismo, es necesario segregar los desechos con
cianuros de los desechos que contienen hierro y cromo, porque además de formarse el
ácido cianhídrico, sería imposible conseguir la oxidación de cianuros y la reducción de
estos metales por la alta estabilidad de los complejos que se forman.
De acuerdo al volumen final de contaminantes en las empresas de recubrimientos
metálicos se adoptan los procesos de tratamiento de diferentes maneras. Procesos de
flujo discontinuo o batch, normalmente empleado en plantas de tratamiento que manejan
pequeños caudales de aguas residuales que son almacenados durante un período de
tiempo y al final son tratados mediante el uso de reactivos químicos. Procesos de flujo
14
continuo, en planta de tratamiento más compactas que exigen una igualación previa del
caudal permitiendo una parcial estabilización de sus características físico-químicas,
principalmente pH y concentración de metales y finalmente procesos directos o integrados
en donde el tratamiento es integrado dentro de la línea de electrodeposición y las piezas
al ser retiradas del baño galvánico son sumergidas en un baño que contiene los
soluciones destoxificantes (SUN KOU, 2006)
Para objeto del presente estudio es conveniente tener claro el fundamento de algunos
procesos de tratamientos fisicoquímicos por lo cual se presentan a continuación:
2.5.1 oxidación química de cianuros (CN-)
Los cianuros se han usado extensamente en la industria de acabados de superficies por
varios años, no obstante es una sustancia peligrosa que debe ser tratada con precaución,
ya que históricamente las propiedades altamente tóxicas de algunas de sus sales se han
usado en cámaras de gas, como ácido cianhídrico y en soluciones por las personas para
suicidarse. La dosis letal cianuro de sodio (NaCN) altamente usado en galvanoplastia
aunque depende del peso corporal de la persona y de su condición física, oscila entre 30
y 200 ppm (GAVIRIA Y MESA, 2006). Su uso en la industria mencionada se debe a la
habilidad para acomplejar débilmente muchos metales comúnmente usados en esta
industria, incluso en muy bajas concentraciones. La toxicidad de los diferentes complejos
que forma está influenciado por su estabilidad, así el complejo más estable, es el menos
tóxico especialmente para la vida acuática, pero también el más difícil de remover
(LOTTERMOSER, 2007).
Varios procesos existen para el tratamiento de CN- y comprenden procesos de adsorción,
por adición de agentes acomplejantes y métodos de oxidación. En los métodos de
adsorción el carbón activado y las resinas pueden adsorber CN- de la solución y una vez
el ión es adsorbido, el material es separado de la solución por filtración, separación por
gravedad o flotación. Pero este al igual que los procesos que involucran agentes
acomplejantes no son del todo selectivos por lo cual un cierto porcentaje de la especie
permanece (DUMESTRE, 1997); así que, cuando se trata de destruir por completo los
iones CN- presentes, se necesita una reacción de oxidación, método más popular en la
industria para este fin. Los oxidantes tienen una alta afinidad electrónica y como tal retiran
electrones del ion cianuro ocasionando la producción de cianatos. Oxígeno, ozono, cloro,
hipocloritos y peróxido de hidrogeno son los oxidantes más comunes. La oxidación
química con peróxido de hidrogeno e hipoclorito de sodio se utilizó en este estudio para la
oxidación de los iones CN-
15
2.5.1.1 Oxidación con peróxido de hidrógeno (H2O2)
El peróxido de hidrogeno a menudo se considera uno de los mejores oxidantes para este
caso por ser más económico, soluble en agua y de fácil almacenamiento. El peróxido
reacciona con el cianuro para producir cianato y cuando se adiciona en exceso nitrato y
carbonato. El tiempo de reacción para llegar a una concentración adecuada varía de 20
minutos a 4 horas, dependiendo del tipo de compuesto en donde se encuentre el anión
(YOUNG, y JORDAN, 1999). El pH óptimo de la reacción varía entre 10.0 a 11.0:
CN- + H2O2 → OCN- + H2O
OCN- + 3H2O2 → NO2- + CO3
2- + 2H2O + 2H+
NO2- + H2O2 → NO3
- + H2O
La habilidad del H2O2 para oxidar cianuros a productos no tóxicos es bien conocida y
ampliamente usada en tratamientos discontinuos o batch de efluentes de talleres de
aceros y otras industrias, el proceso es excepcional desde un punto de vista ambiental ya
que productos no tóxicos se forman durante la reacción y un exceso de un agente
oxidante tiene efectos no perjudiciales sobre causes de aguas porque las sustancias que
se forman son menos tóxicas (KNORRE y GRIFFITHS, 1984).
El proceso es efectivo para el tratamiento de soluciones que contienen cianuros libres y
cianuros ácidos débilmente disociables. El uso teórico de H2O2 en el proceso es de 1.31g
H2O2 por gramo de CN- oxidado, pero en la práctica el uso real oscila entre 2 a 8 g de
H2O2 por gramo de CN- oxidado (BOTZ, 2001)
2.5.1.2 Oxidación por clorinación alcalina
De otro lado la clorinación se ha aplicado desde siempre para tratamiento de lixiviados de
oro, fue comercialmente desarrollado en 1889 y consecuentemente ha sido la técnica más
aplicada para destrucción del cianuro. Se remueven cianuros libres totalmente rápido y
económicamente, sin embargo sufre de un alto costo de reactivos debido al control de pH
alcalino y consumo del gas cloro o hipoclorito, ambos tóxicos (YOUNG y JORDAN, 1999).
El proceso químico consiste en la oxidación y destrucción del cianuro libre y los complejos
de cianuro débiles bajo condiciones alcalinas (pH = 10.5-11.5). El cloro se suministra en
forma líquida o gaseosa o bien, como hipoclorito de sodio; también se puede generar in
situ electrolíticamente (GAVIRIA y MESA, 2006). En algunos casos además de la
oxidación también precipitan algunos metales en forma de hidróxidos debido al alto pH.
Los cianuros se destruyen en dos pasos primero, en la primera reacción el cloro reacciona
con el cianuro para formar cianuro de cloro que posteriormente reacciona con hidróxido
16
para formar el cianato. El cianuro de cloro es altamente tóxico y es formado como un
intermedio, si el pH se mantiene y hay suficiente cloro o hipoclorito, la conversión se
puede dar casi instantáneamente con lo que se reduce la toxicidad de los compuestos
significativamente, aunque en verdad el primer paso típicamente requiere un tiempo de
reacción entre 1 y 20 minutos a pH 10, además tiempos de retención de 10-40 minutos se
requiere para continuar el flujo del sistema y más largos, cerca de 12 horas para ciertos
complejos de cianuro altamente estables. El segundo paso involucra un pH de 8.5 por
cerca de 30 a 60 minutos (EPA, 2000)
NaCl + Cl2 → CNCl + NaCl
CNCl + 2NaOH → NaCNO + NaCl + H2O
2NaCNO + 3NaOCl →CO2 + N2 + 3NaCl + 2NaOH
2.5.2 precipitación química- Coagulación/Floculación
El término precipitación se utiliza para describir la formación de sustancias insolubles
causada por la transformación química de un ión en otro con mayor o menor estado de
oxidación. Este proceso es ampliamente usado para tratamiento de efluentes inorgánicos,
ya que al ajustar el pH a condiciones básicas, los iones metálicos disueltos se convierten
en compuestos insolubles por la reacción química con un agente precipitante.
Típicamente el precipitado metálico de la solución es un hidróxido como se muestra en la
reacción:
M2+ + 2(OH)- ↔ M(OH)2 (S)
Donde M2+ y OH- representan los iones metálicos disueltos y el agente precipitante
respectivamente, mientras M(OH)2 es el hidróxido metálico insoluble.
El hidróxido de calcio (Ca(OH)2) y el hidróxido de sodio (NaOH) son los agentes
precipitante comúnmente usados para aumentar el pH de los efluentes líquidos, dada la
gran cantidad de sales insolubles que forman, no obstante, otros reactivos como el
hidróxido de magnesio (Mg(OH)2) y el óxido de magnesio (MgO2) reportan varias ventajas,
principalmente debido a su impacto mínimo sobre el medio ambiente y baja toxicidad.
(AKAL, et al, 2007 y RIBEIRO, et al, 2008)
El proceso de separación de metales de aguas residuales, se basa en los diferentes
grados de solubilidad de los mismos en función del pH de la solución, dado que la
mayoría de metales pesados son solubles en medios ácidos, precipitan en medios
alcalinos, lo que permite obtener efluentes finales con una concentración reducida de
contaminantes; la literatura relacionada con el tema constata que el método es
17
considerado efectivo para la precipitación de metales como cobre, cadmio, plata, zinc,
cromo, hierro, níquel y aluminio (RIVERA, 2001).
Entre las ventajas del proceso está la simplicidad de este, requerimiento de equipos
económicos y seguridad de las operaciones, sin embargo entre sus desventajas se
encuentra la gran cantidad de químicos necesarios para reducir metales a niveles de
descarga aceptables y la excesiva producción de lodos, que requiere tratamiento
adicional. También en algunos casos baja precipitación química, debido a que el propósito
es adaptar el pH para la transformación del metal disuelto a material insoluble, pero la
existencia de un pH diferente para la precipitación de un elemento metálico dado, limita el
uso cuando un número variado de metales coexisten en la misma solución o residuo
(KURNIAWAN, 2006). Además durante la precipitación pueden presentarse fallas pese a
que se haya ajustado el valor de pH óptimo, ya que dentro de los contaminantes también
se encuentran agentes tensoactivos, abrillantadores, aceites, grasas y sales neutras, con
lo cual puede afectarse la formación del hidróxido metálico correspondiente. Para evitar
estos problemas una opción es la separación de los flujos de aguas residuales, de
acuerdo a su composición, en flujos parciales: aguas residuales ácidas, aguas residuales
alcalinas, aguas residuales con cianuro, aguas residuales del cromado, aguas residuales
del desengrase, etc. La ventaja de no mezclar los distintos flujos parciales es la
posibilidad de un tratamiento específico de las aguas residuales y la generación de lodos
monometálicos que pueden ser recuperados más fácilmente (COMISIÓN AMBIENTAL
METROPOLITANA, 1998).
Los procesos de coagulación-floculación también son empleados para remoción de
metales y otras partículas de aguas residuales. Los procesos coagulantes desestabilizan
materia en suspensión (coloide) de tamaño muy pequeño (10-6–10-9m) que suelen ser
muy estables debido a interacciones eléctricas entre las partículas. El proceso continúa
con la floculación, que permite a las partículas o coágulos suspendidos, aglomerarse unos
a otros para formar flóculos de tamaño y densidad apropiada para su separación por
gravedad. La diferencia básica entre coagulante y floculante reside en que el coagulante
anula las fuerzas repulsivas entre las partículas coloidales, iniciando la formación de
microflóculos, y el floculante engloba estos microflóculos aumentando su tamaño y
densidad de modo que sedimenten más fácil y rápidamente. Finalmente, la decantación
consiste en la separación de las partículas sólidas aglomeradas bajo la forma de lodos.
Un acercamiento general para esta técnica incluye ajuste de pH e involucra la adición de
sales férricas o de aluminio como coagulantes para superar las fuerzas de repulsión entre
partículas (SANTOS y DE OLIVEIRA, 2003).
Los coagulantes más comunes son las sales de Fe3+, que pueden ser cloruro de hierro III
(FeCl3) o sulfato de hierro III (Fe2(SO4)3), con eficacia semejante. Se utilizan tanto en
estado sólido como en disoluciones, también las sales de Al3+ son ampliamente utilizadas,
generalmente Al2(SO4)3 o policloruro de aluminio, el primero más conveniente en
18
disolución, mientras que en el segundo presenta la ventaja de mayor porcentaje en peso
de aluminio por kg dosificado. Por último los poli electrolitos, polímeros naturales o
sintéticos, no iónicos (poliacrilamidas) aniónicos (ácidos poli-acrílicos) o catiónicos
(polivinilaminas) (AMUDA y AMOO, 2007).
Entre las características de proceso está la formación de lodos, remoción de metales y
capacidad de inactivar bacterias. Su inconveniente principal es el alto costo de operación
debido al consumo de químicos y el hecho de que no existan formas simples de calcular
el tipo de coagulante o las dosis requeridas para lograr una óptima clarificación de un
fluido, ya que debido a la complejidad de los procesos no es posible ni práctico
establecerlo mediante fórmulas o ecuaciones y por consiguiente, el tipo de coagulante y
las dosis necesarias para un determinado influente se determinan por métodos
experimentales de laboratorio, mediante la denominada prueba de de jarras. También la
formación de flóculos pequeños por coagulación a baja temperatura, flóculos de
coagulación lenta en aguas coloreadas, flóculos de estructura frágil o presencia de
tensioactivos que dispersan los flóculos.
No hay reglas generales en cuanto a qué coagulante es más eficaz en cada caso,
normalmente, para un agua residual concreta se hace el ensayo correspondiente (prueba
de jarras) donde se analiza la eficiencia de los distintos productos (o mezclas de los
mismos) así como el pH y dosificación óptima. De esta manera los parámetros a tener en
cuenta son: dosis óptima del coagulante adicionado, agitación adecuada para dispersar la
sal adicionada en el agua, concentración de sólidos y superficie de estos, efectos del pH y
efectos de la temperatura (KURNIAWAN, 2006).
2.5.3 Tratamiento por adsorción con carbón activado
La adsorción es una operación de transferencia de materia en la que uno o más
compuestos, en fase líquida o gaseosa, son retenidos en la superficie sólida del
adsorbente. En general, la adsorción se debe a fenómenos puramente físicos (fuerzas de
Van der Waals) y por tanto, es un proceso reversible. Un parámetro fundamental es la
superficie específica del adsorbente, dado que el compuesto soluble a eliminar se ha de
concentrar en la superficie del mismo, también son de importancia el pH, la naturaleza del
adsorbente, la naturaleza del adsorbato, la concentración, el tiempo, e incluso la fuerza
iónica (SANTOS Y DE OLIVEIRA, 2003).
Los factores que afectan el proceso son: Solubilidad, a menor solubilidad, mejor
adsorción; estructura molecular; más ramificada, mejor adsorción; peso molecular,
grandes moléculas, mejor adsorción; polaridad, a menor polaridad, mejor adsorción y
grado de saturación, insaturados, mejor adsorción.
19
Últimamente la adsorción se ha convertido en una de las técnicas de tratamiento
alternativas para aguas residuales que contienen metales. Debido a su gran área de
superficie, alta capacidad y reactividad de la superficie, en adsorción usando carbón
activado, se puede remover metales como cadmio, cobre, níquel, cromo y zinc, de
efluentes inorgánicos, el carbón se puede utilizar en una columna como medio de
contacto entre el agua a tratar y el carbón activado, en la que el agua entra por la parte
inferior y asciende hacia la superior. También se suele añadir al agua a tratar, y pasado
un tiempo de contacto, normalmente con agitación, se deja sedimentar las partículas para
su separación previa (operaciones llevadas a cabo en tratamientos discontinuos).
Igualmente se han desarrollando diversos estudios con materiales sólidos que mejoran en
ciertas aplicaciones, las propiedades del carbón activado como la adsorción de metales
sobre alúmina que demuestra ser en gran medida dependiente del pH.
2.6 Tratamientos potenciales de aguas residuales
Los tratamientos convencionales no llegan hasta estándares de cuantificación mínimos,
los efluentes de tales tratamientos continúan presentando, en algunos casos
contaminantes en concentraciones considerables o plantean problemas adicionales como
la formación de sub-productos de desinfección pero, el desarrollo de nuevas tecnologías
ha ampliado la posibilidad de re-usar aguas residuales y al mismo tiempo cumplir con las
normas de calidad que son cada vez más rigurosas; en el pasado estas tecnologías
fueron consideradas inútiles principalmente por el alto costo que representaban, no
obstante como un resultado de la demanda de agua actual, el uso de este tipo de
tecnología es considerado hoy día más viable (GÓMEZ, et al, 2007).
Los sistemas de intercambio iónico actualmente tienen extenso uso para obtener agua de
alta calidad, del mismo modo el tratamiento electrolítico, mejor conocido como
electrocoagulación, surge como una de las mejores alternativas para el tratamiento de
efluentes de tipo industrial debido a su versatilidad, los dos procesos físicos representan
áreas de operación pequeñas, y además no es necesario el uso de aditivos químicos para
lograr la separación de contaminantes. También se incrementó el uso de la separación de
sustancias indeseables del agua por tratamientos de membrana, tales como ultrafiltración
(UF), nanofiltración (NF), y osmosis inversa (RO) altamente usados en Taiwán y Corea
del sur (CHMIELEWSKI, 1997).
2.6.1 intercambio iónico (IE)
Es uno de los tratamientos más aplicados en todo el mundo para tratamiento de aguas
contaminadas con metales. En IE ocurre un intercambio irreversible de iones entre la fase
sólida y la líquida gracias a la intervención de una sustancia insoluble (resina) que
remueve iones de una solución electrolítica y libera otros iones de la misma carga en una
cantidad equivalente químicamente, sin algún cambio estructural de la resina.
20
También es conveniente para recuperar metales valiosos (plata, oro, etc.) de efluentes
inorgánicos, con lo cual presenta una amplia ventaja en comparación con los métodos
tradicionales de tratamiento (prácticamente imposible recuperar estos), ya que después
de la separación de la resina cargada, el metal es recuperado de una forma más
concentrada por elución con los reactivos adecuados.
A diferencia de la precipitación química y los procesos de coagulación-floculación el IE no
genera lodos por lo que no se invierte en operaciones para disposición final de lodos,
presenta conveniencia para todo trabajo de campo porque solo requiere de equipos
portátiles y en general es de uso fácil con un menor consumo de tiempo. Aun así también
presenta limitaciones como la necesidad de un pre-tratamiento para remoción de sólidos
de tamaño considerable y el hecho de que no exista una resina de intercambio iónico
disponible para todo tipo de metales, a la vez el capital y los altos costos de operación
(DUMESTRE, et al, 2004).
2.6.2 Electrocoagulación
El uso de electricidad para tratar aguas residuales fue propuesto por primera vez en el
Reino Unido en 1889 y más tarde la electrocoagulación (EC) empleando electrodos de
aluminio y hierro fue patentada en Estados Unidos en 1909, pero dicho proceso fue
aplicada por primera vez a gran escala para tratamiento de agua en Estados Unidos en
1946 (JARAMILLO, et al, 2005).
Puede definirse como la desestabilización de especies químicas suspendidas o disueltas
presentes en una solución, producto de la aplicación de una diferencia de potencial
eléctrico a través de un sistema cátodo-ánodo inmerso en la solución de agua a tratar. La
corriente eléctrica proporciona la fuerza electromotriz (provoca las reacciones químicas)
que desestabiliza los contaminantes presentes. En el proceso hay generación de
coagulantes in situ por la disolución de iones de aluminio o de hierro de los electrodos
correspondientes, con lo cual se partículas sólidas precipitan y se pueden remover
fácilmente por algún método de separación de tipo secundario.
La electrocoagulación es utilizada en la remoción de contaminantes de aguas de diversas
industrias tales como la industria de galvanoplastia, industria del papel (desperdicios de
molinos de papel), peleterías, molinos de acero, efluentes con contenido de cromo, plomo
o mercurio y efluentes con contenido de aceites como los generados por talleres de
maquinaria, refinerías, talleres de reparación de autos, transporte, almacenamiento y
distribución de aceites, efluentes de la industria alimentaria, lavanderías e industria textil
(ARANGO, 2005).
21
2.7 Marco legal
Desde la década de los 80 los países industrializados dieran una alta prioridad a la
contaminación de cuerpos de agua causada por la disposición inadecuada de residuos
peligrosos y actualmente dichos países, tienden a promover la minimización y reciclaje de
los residuos peligrosos como una opción desde el punto de vista ambiental, que tiene
como base fundamental, una legislación que define los residuos peligrosos, los clasifica y
provee criterios para la identificación de los mismos, ya que si una sociedad funciona
utilizando los productos generados por la industria y la tecnología, debe ser educada para
controlarlos en defensa del medio ambiente.
Elementos normativos han sido aplicados en diferentes países; en Estados Unidos,
Bélgica, India y Brasil, entre otros, las normas están relacionadas con los usos específicos
del agua y establecen concentraciones máximas para los compuestos presentes en ella;
también en Estados Unidos, las descargas se limitan de acuerdo con los criterios de mejor
tecnología practicable para el tratamiento de aguas y para el tratamiento de las sustancias
tóxicas se debe aplicar la mejor tecnología disponible, situación que es más restrictiva y
costosa (MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE, 2002)
Las normas, leyes o decretos existentes y vigentes en Colombia para el manejo y
disposición de aguas residuales que se tienen en cuenta son las siguientes:
RAS 2000, Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico,
sistemas de tratamiento de aguas residuales, Titulo E.
Ley 99/93: Establece normas del sector público encargado de la gestión y
conservación del medio ambiente y recursos naturales renovables llevado con las
Corporaciones Autónomas Regionales en la evaluación, control y seguimiento de las
descargas de aguas residuales.
Decreto 901/97, se dedica a la implementación de tasas retributivas por vertimientos
líquidos puntuales de aguas residuales.
Decreto 2811/74: Código Nacional de los Recursos Naturales y de protección al medio
ambiente.
Ley 152/94: conocida como la Ley Orgánica de Planeación, que garantiza el manejo y
tratamiento de aguas residuales en el Plan de Desarrollo Municipal.
Ley 715/01: establece el Sistema General de Participaciones constituido por los
recursos que la Nación transfiere a los municipios para promover, financiar proyectos
22
de descontaminación de las corrientes afectadas por los vertimientos de aguas
residuales.
Decreto 1594/84: sobre vertimiento de residuos líquidos que es el principal medio
para controlar la contaminación de aguas, en cuanto a sustancias químicas. Dentro de
sus planteamientos expone las condiciones de tipo jurídico existente y necesario para
controlar el comportamiento de los efluentes líquidos industriales presentes a lo largo
y ancho de nuestro territorio. En el capítulo VI del vertimiento de residuos líquidos
artículo 73 y 74 presenta entre otras, las normas para descargas de sustancias
orgánicas y sustancias de interés sanitario, cuyos objetivos son: proteger, preservar,
conservar y mejorar la calidad de las fuentes de suministro de agua a la población, los
cuerpos naturales y artificiales, tanto superficiales como subterráneas.
Cada grupo industrial genera vertimientos característicos, para el caso de las empresas
dedicadas al recubrimiento metálico, de acuerdo la naturaleza de sus procesos, los
parámetros de interés según la legislación colombiana, se muestran en las tablas 2.1 y
2.2:
Tabla 2.2 Normas para descargas orgánicas según decreto tomado de 1594/84 (Art. 73)
PARÁMETRO LÍMITES PERMISIBLES
pH 5 a 9
Temperatura < 40ºC
Sólidos sedimentables 10 mL/L
Sólidos suspendidos Remoción > 80% en carga
DBO en desechos industriales Remoción > 80% en carga
Caudal máximo 1.5 veces caudal promedio horario
Tabla 2.3 Normas para descarga de sustancias de interés sanitario decreto 1594/84
tomado de (Artículo 74)
SUSTANCIA EXPRESADO COMO CONCENTRACIÓN
mg/L
Arsénico As 0.5
Bario Ba 5.0
Cadmio Cd 0.1
Plomo Pb 0.5
Cobre Cu 3.0
Cromo Cr+6 0.5
Níquel Ni 2.0
Plata Ag 0.5
Cianuro CN- 1.0
23
3. METODOLOGÍA
A continuación se describirán las actividades realizadas con el fin dar cumplimiento a los
objetivos planteados. En la fase inicial se realizó un diagnostico preliminar del estado de
la empresa y la revisión bibliográfica del estado actual de la industria de recubrimientos
metálicos en Colombia. Se describen los análisis realizados a los residuos líquidos
generados allí, posteriormente se propone estrategias ambientales para prevenir parte de
la contaminación y finalmente se dan alternativas para remover contaminantes de los
efluentes de interés.
3.1 Realización del diagnostico técnico preliminar de los procesos de elaboración y
transformación de la materia prima, así como el análisis de los contaminantes
presentes en las aguas residuales industriales de la empresa Argentis
collection´s
Se realizó un análisis de los procesos de recubrimiento metálico de la empresa, siguiendo
dichos procesos paso a paso en un periodo de tiempo entre el 25 de enero y el 6 de
febrero del 2010, con el fin de caracterizar preliminarmente los contaminantes presentes
en sus aguas residuales y los factores que influyen en ellos, centrando la atención en:
3.1.1 Tipos de contaminantes específicos, sales, generados, compuestos orgánicos,
metales pesados utilizados, entre otros.
3.1.2 Establecimiento de continuidad de los procesos que generan los contaminantes de
las aguas residuales y verificación de procesos productivos cambiantes.
3.1.3 Consumo de reactivos y materias primas como el agua.
3.2 Caracterización de los vertimientos generados en el proceso de enchapes y
recubrimientos metálicos
El manual de minimización, tratamiento y disposición de residuos peligrosos e industriales
(comisión ambiental metropolitana, México, 1998), recomienda la separación de los flujos
de aguas residuales y el tratamiento parcial de estos en galvanoplastia, debido a la
complejidad de los procesos y a la gran cantidad de químicos manejados, por esta razón,
se llevaron a cabo muestreos simple en el tanque de almacenamiento de aguas
residuales de la empresa, a donde llegan todos los residuos del proceso, sin previa
separación de los mismos y adicionalmente se tomaron muestras de los enjuagues
posteriores a los baños de: desengrase, barniz químico, los de recubrimiento metálico:
cobre pH alcalino, cobre pH ácido, paladio-estaño, pre-plata y plata, ya que estos
contienen diferentes contaminantes por el arrastre de químicos de los baños
inmediatamente anteriores, que con frecuencia, son vertidos al tanque de
24
almacenamiento, al estar suficientemente contaminados como para no ejercen su función
de limpieza.
En la planta de galvanoplastia de Argentis collection´s Ltda, se realizó el muestreo bajo
los principios de custodia de recolección, manejo y transporte de las muestras, siguiendo
las recomendaciones del RAS 2000 y análisis se realizaron bajos los protocolos
establecidos en los métodos normalizados para el análisis de aguas potables y residuales.
Los reactivos que se utilizaron fueron: Sulfato de mercurio, HgSO4, Cloruro de hierro (III),
FeCl3, Sulfato de hierro (III), Fe2(SO4)3, Hipoclorito de sodio, NaClO, Cianuro de sodio,
NaCN, Nitrato de sodio, NaNO3, de la casa comercial MERCK; Fenolftaleína, Hidróxido de
sodio NaOH, Dicromato potasio, K2Cr2O7, Sulfato de plata, AgSO4, Nitrato de plata,
AgNO3, Cromato de potasio, K2CrO4, Tiocianato de potasio, KSCN, Carbón activado de la
casa comercial CARLO ERBA; Naranja de metilo de la casa comercial R-CA
CHEMICALS; Ácido Sulfúrico, H2SO4 de la casa comercial MALLINCKRODT; Yoduro de
potasio, KI de la casa comercial RIEDEL-DE HAËN y Peróxido de hidrogeno, H2O2 de la
casa comercial MOL LABS
3.2.1 Determinación de alcalinidad, acidez (métodos titulométricos), oxígeno
disuelto, conductividad y pH (métodos potenciométricos)
Para la determinación de alcalinidad, se tomaron 25mL de muestra, se utilizó naranja de
metilo como indicador y H2SO4 0,1021 N como titulante. De otro lado, los análisis de
acidez se realizaron utilizando el mismo volumen de muestra, el indicador utilizado fue
fenolftaleína y se añadió NaOH 0,1 N como titulante.
Los análisis de oxígeno disuelto, conductividad y pH se realizaron en un equipo Inolab
Multi Level 1.
3.2.2 Determinación de sólidos sedimentables (método del cono Imhoff),
suspendidos (método gravimétrico) y totales (método gravimétrico)
Utilizando un cono Imhoff, se determinaron los sólidos sedimentables en la muestra, SS.
Para la determinación de sólidos suspendidos, SST y sólidos totales, ST por métodos
gravimétrico, se emplearon: un equipo de filtración por membrana, una balanza analítica
KERN 770, una mufla VULCAN 3-550 NDIO.
3.2.3 Determinación de la demanda teórica de oxígeno, DQO (método reflujo
cerrado) y la demanda bioquímica de oxígeno, DBO5 (Método manométrico)
Las sustancias orgánicas e inorgánicas oxidables presentes en las muestras, se oxidaron
mediante una solución de H2SO4, con un exceso de K2Cr2O7, en presencia de AgSO4 y
HgSO4. La digestión se realizó en un equipo COD-REACTOR HACH, y la absorbancia se
25
ió en un espectrofotómetro HACH Portable Datagging DR/2010, a una longitud de onda
de 620 nm.
La DBO5, se midió en un equipo OXITOP BOX, después de incubar 5 días las muestras
con agitación constante en el equipo.
3.2.4 Análisis de sales inorgánicas
3.2.4.1 Nitratos NO3-, sulfatos, SO4
= (métodos colorimétricos) y cloruros, Cl- (método
argentométrico)
Se utilizó un equipo UV-VIS RECORDING SPECTROPHOTOMETER a una longitud de
onda de 220 nm para determinación de NO3-. La determinación de SO4
= se realizó a una
longitud de onda de 420 nm, en un espectrofotómetro HACH Portable Datagging DR/2010
y en la determinación de Cl- por el método argentométrico, se utilizó AgNO3 como titulante
y una solución de K2CrO4 como indicador.
3.2.4.2 Análisis de cianuros, CN- (método titulométrico)
Se titularon las muestras con un estándar de AgNO3 0,0038M, hasta la formación de una
coloración amarillo opaco, utilizando KI al 5% como indicador en un medio alcalino.
3.2.5 Determinación de metales pesados
La concentración de metales se determinó por Absorción Atómica, utilizando un
espectrofotómetro de absorción atómica (EAA) Perkin Elmer Analyst 300 con lámparas de
cátodo hueco de Cu, Cr, Ni, Pb, As y Fe (Figura 3.1a).
La determinación de plata en las muestras de agua se realizó por un método titulométrico
(ya que no contaba con lámpara de cátodo hueco correspondiente a este elemento),
utilizando KSCN 0.101M como titulante y FeCl3 0,037M como indicador.
3.3 Planteamiento de una estrategia ambiental que permita disminuir la
contaminación en la plata de galvanoplastia de Argentis Collection´s Ltda
Al identificar algunos malos manejos en la planta de galvanoplastia de la empresa, tales
como falta de información de manejo de residuos peligrosos por parte de los empleados,
control inadecuado del tiempo de recubrimiento de las piezas, mezcla incorrecta de
contaminantes y generación excesiva de los mismos, se buscaron alternativas
preventivas, utilizando protocolos de producción más limpia, de fácil aplicación que
permitieran minimizar parte de la contaminación y a la vez incrementaran la eficiencia de
26
las prácticas en el sector de la galvanoplastia, estas recomendaciones se dieron en base
a un breve diagnostico de la situación actual de la empresa, de acuerdo a la
caracterización de los vertimientos y a publicaciones y textos especializados sobre los
temas relacionados con el proyecto, investigando también datos relacionados con casos
similares, que se relacionan a continuación con las siguientes entidades:
Producción más limpia en el sector de recubrimientos electrolíticos en Colombia,
(centro nacional de producción más limpia).
Identificación de alternativas de optimización de los procesos de la planta de
galvanoplastia de la industria Gales Ltda., (Empresa privada).
Sector de galvanoplastia en El Salvador, (GESTA, El Salvador).
Concepto de manejo de residuos peligrosos e industriales para el giro de la
galvanoplastia (comisión ambiental metropolitana, México) y
Guía técnica de producción más limpia para curtiembres, (CPTS).
De acuerdo a las características de la empresa se recomendaron pequeños cambios
durante el proceso de producción, aplicación de buenas prácticas por parte de los
operarios, recuperación de metales de interés, ahorro de energía y control analítico
apropiado para preparación de soluciones y baños de recubrimiento.
3.4 Estudio de alternativas viables de reducción de contaminantes
El tratamiento inicialmente se aplicó a una muestra de agua sintética de concentración
similar al enjuague de cobre pH alcalino compuesto de AgNO3, NaNO3, NaCl, NaOH,
NaCN y Cu metálico (con el fin de verificar preliminarmente la efectividad del tratamiento)
y posteriormente se utilizó para remoción de contaminantes en muestras reales. Después
de cada uno de los ensayos de tratamiento se implementaron los análisis mencionados en
el ítem 3.2.
3.4.1 Oxidación química de cianuros
Se realizó el proceso de oxidación de los iones cianuros como etapa inicial del tratamiento
debido a su alta toxicidad. Se midió la concentración del ión, de acuerdo al ítem 3.2.4.2,
luego se ajustó el pH a aproximadamente 11,45 en todas las muestras y se realizaron
ensayos con los oxidantes más utilizados en la industria para eliminar cianuros, H2O2 y el
NaClO. Se estudiaron dosificaciones y tiempos de reactividad con los oxidantes, de
acuerdo a lo reportado por GAVIRIA y MESA, 2006.
27
3.4.2 Precipitación química seguida de Coagulación
Esta fase del tratamiento inició con ajustes de pH entre 10 y 12 con NaOH para
precipitación química en medio alcalino de las muestras tratadas preliminarmente con
H2O2, en un equipo Inolab Multi Level 1. Las pruebas de floculación se realizaron en un
equipo de prueba de jarras E.Q FLOCULADOR (Figura 3.1b), utilizando como
coagulantes Fe2(SO4)3 y FeCl3. Se determinó el mejor coagulante, pH óptimo al igual que
la velocidad en el mismo equipo. Finalmente se dejó sedimentar el sólido correspondiente
a cada muestra tratada por un espacio de 30 a 40 minutos para su posterior decantación.
3.4.3 Adsorción sobre carbón activado
Para el estudio de adsorción sobre carbón activado se utilizaron las muestras decantadas
del paso anterior y muestras sin ningún tratamiento. Se utilizó aproximadamente 1,000 g
del adsorbente para cada uno los ensayos, previamente activado a 700ºC por 40 minutos
en un horno VULCAN 3-550 NDIO. Esta cantidad se adicionó a 100 mL de muestra
agitando constantemente por 15 minutos y finalmente se dejó interactuar el sistema
sólido-líquido por un espacio de 12 horas.
(a) (b)
Figura 3.1 (a) análisis de métales pesados en las muestras por absorción atómica y (b)
estudio de coagulación/floculación de una muestra de agua sintética de la industria de
recubrimientos metálicos.
28
4. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En este capítulo se presenta el análisis y la discusión de los resultados obtenidos que
incluye la descripción de la zona de estudio complementado con el estado actual de la
industria de interés en Colombia, el análisis de los contaminantes, el análisis minucioso de
las alternativas viables para el tratamiento de las aguas residuales industriales de la
empresa Argentis collection´s Ltda, la complejidad de las aguas residuales de una
industria de recubrimientos metálicos y la presentación de alternativas de remoción de
dichos contaminantes a escala de laboratorio como se muestras a continuación:
4.1 Realización del diagnostico técnico preliminar de los procesos de elaboración y
transformación de la materia prima, así como el análisis de los contaminantes
presentes en las aguas residuales industriales de la empresa Argentis
collection´s
Según el departamento administrativo nacional de estadística (DANE) en el 2007, en
Colombia existían 300 establecimientos dedicados a la fabricación de productos
elaborados de metal y actividades relacionadas con el trabajo de metales, de los cuales
un gran porcentaje se encuentra concentrado en Bogotá, de estos el 5% se dedica al
anodizado del aluminio, el 8% a operaciones de preparación de superficies y en una gran
porcentaje son pequeños joyeros que metalizan sobre algunos plásticos y metales base
como es el caso del hierro y de las soluciones ferrosas, cobre y aleaciones de cobre. 41
establecimientos se dedican a industrias relacionadas con metales preciosos y el depósito
con efecto protector y decorativo el tipo de recubrimiento más expandido en el territorio
Colombiano.
Este sector industrial, en nuestro país, esta agrupado bajo el conjunto de industrias
dedicadas a la fabricación de productos metálicos con excepción de maquinaria y equipos
en donde se incluye la empresa, Argentis collection´s Ltda, perteneciente al sector metal-
mecánico y el subsector de fabricación de productos metálicos. El área de galvanoplastia
y los residuos líquidos generados allí es objeto de estudio de esta investigación.
Esta empresa está ubicada en la zona industrial de la ciudad de San José de Cúcuta,
Norte de Santander, Colombia y cuenta con una plata de 1000 m2 y una capacidad de
producción de 150,000 unidades al mes. El material que recubren es el latón (aleación de
cobre y zinc). Actualmente, la planta de galvanoplastia utiliza 5 tanques con baños de
recubrimiento metálico, 1 tanque con un baño desengrasante y 1 tanque que contiene un
baño denominado barniz químico, sistemas de enjuague doble cascada después de cada
baño y tanques de activación que contiene H2SO4. En general, la empresa produce
acabados en plata en un sistema de recubrimiento multicapas, en piezas como aretes,
anillos, pulseras, collares y dijes (ver figura 4.1).
29
La cantidad de productos químicos empleados (en su mayoría inorgánicos) en los
procesos es variable, pero los más importantes son: sales cianuradas de sodio, potasio,
cobre, plata y paladio, sulfatos, cloruros, compuestos corrosivos como ácido sulfúrico e
hidróxido de sodio, nitratos, cobre, plata, paladio, estaño y productos auxiliares como
abrillantadores de composición desconocida.
La producción no es continua y depende de la demanda de material que tengan por
recubrir. Los puntos de vertimientos encontrados son los procedentes de sumergir las
piezas en los sistemas de enjuagues doble cascada con el fin de remover al máximo las
sustancias adheridas en exceso. Dichos enjuagues se renuevan con frecuencia (Vertidos
discontinuos), y aquellos que se generan en el proceso, ya que se utiliza una entrada
constante de agua a los enjuagues para lavar las piezas y evitar la contaminación del
baño siguiente con los productos químicos del anterior (vertidos continuos). Estos dos
tipos de vertimiento conforman las aguas residuales que llegan subsecuentemente a un
tanque de almacenamiento de 5000L de capacidad, que deriva uno de los problemas más
importantes en cuanto a contaminación, la mezcla total de residuos y los cambios bruscos
de pH que generan una serie de contaminantes aún más tóxicos y peligros de los que ya
existían. Así, en uno de los muestreos realizados se observó precisamente una de las
consecuencias de estas mezclas, ya que se evacuó el enjuague procedente del baño de
desengrase químico, compuesto principalmente de NaOH y KCN al tanque de
almacenamiento, lo que provocó un cambio brusco de pH de 4,3 a 9,5 en
aproximadamente 1000 L de agua residual almacenada, con una alta posibilidad de
formación de ácido cianhídrico por la mezcla de enjuagues que contienen cianuro y aguas
residuales que presentan un pH ácido, debido a un cambio de medio alcalino a medio
ácido.
30
Figura 4.1 Diagrama de flujo de los procesos de la planta de galvanoplastia Argentis
collection´s Ltda
4.2 Caracterización de las aguas residuales generadas en el proceso de
recubrimiento metálico a través de parámetros fisicoquímicos
Es importante resaltar que la concentración de los contaminantes en las muestras del
tanque de almacenamiento general, mostrada a continuación, puede aumentar a medida
que las aguas residuales amplían el volumen del tanque por los diferentes vertidos que se
depositan allí o disminuir por sedimentación de los residuos causada por cambios bruscos
de pH, ya que como se muestra en la tabla 4.1 los sólidos contenidos en mayor
proporción en esta muestra son los sólidos sedimentables. De igual manera la
concentración de contaminantes en las muestras de enjuague también puede variar
debido a que estos son desechados constantemente sin una periodicidad adecuada.
31
Tabla 4.1 Parámetros característicos de aguas residuales del tanque de
almacenamiento
Parámetros Unidades Concentración
ST 103-105ºC mg/L 0,975 – 1,195
SST mg/L 0,044 – 0,066
SS mL/L 10 – 20
Oxigeno disuelto m-bar 2,8 - 8,2
Conductividad µS/cm 1618 – 1359
En la gráfica 4.1 se muestra el pH característico de las muestras tomadas en los
diferentes puntos de vertimiento que incluye el tanque de almacenamiento y los
enjuagues de cada baño de recubrimiento, de acuerdo a los datos mostrados se puede
hablar de aguas residuales con alto poder corrosivo. También se observa la variación de
este parámetro entre las muestras, así el pH del enjuague correspondiente al cobre pH
ácido (1,12) y el enjuague de barniz químico (4,48) son opuestos a lo reportado para las
demás muestras que presentan un pH básico y que indican la diferencia entre la
composición de contaminantes de cada enjuague, que otorga el valor pH a cada punto de
vertimiento.
La determinación de Cr y As no arrojó un resultado detectable para ninguna de las
muestras, los dos metales aunque comúnmente encontrados en las industrias de
recubrimientos metálicos, probablemente no son utilizados en la planta de galvanoplastia
de donde provienen las muestras. El metal presente en mayor proporción en todos los
enjuagues es Ag, seguida de Cu, hecho razonable puesto que las muestras provienen de
enjuagues posteriores a baños de recubrimiento metálico compuestos básicamente de
sales de estos dos metales.
La grafica 4.2 muestra que la Ag presenta un orden de concentración de acuerdo a lo
siguiente: enjuague plata> Cu pH alcalino> pre-plata> Cu pH ácido> barniz= paladio=
desengrasante> tanque, de esta manera el enjuague de Cu pH alcalino reportó 28,57%
más de Ag que el enjuague de pre-plata, que procede de un baño de recubrimiento
compuesto en su mayoría de este metal, lo cual indica una alta probabilidad de
contaminación de los baños de recubrimiento, ya que los enjuagues analizados alcanzan
concentraciones de Ag muy altas inclusive de 18521mg/L y está presente en enjuagues
en donde no deberían detectarse como es el caso de los enjuagues procedentes del
desengrase químico y el barniz.
32
Grafica 4.1 pH característico de cada uno de los puntos de vertimiento
Grafica 4.2 concentración de plata en cada punto de vertimiento
En la grafica 4.3 se muestra la concentración de Cu para las muestras del tanque y todos
los enjuagues. El enjuague de cobre pH alcalino reportó una concentración mucho más
baja de este, que los enjuagues de plata, paladio, pre-plata y tanque. Factiblemente el
enjuague de cobre pH alcalino se renovó poco antes de realizarse el muestreo.
0
2
4
6
8
10
12
14
Tanque almacen
Desengrasante Cobre pH alcalino
Cobre pH ácido
Paladio Pre-plata Plata Barniz químico
Un
idad
es d
e p
H
Enjuagues
pH de cada punto de vertimiento
pH
02000400060008000
100001200014000160001800020000
130,52 1089,45
7626
2178,51089,45
5447
18521
1089,45
conc
entr
ació
n (m
g/L)
Enjuague
Concentración de Ag en cada punto de vertimiento
Ag
33
Grafica 4.3 concentración de cobre en cada punto de vertimiento
La concentración más baja de CN-, de acuerdo la grafica 4.4, se presenta en el enjuague
de desengrasante y el valor más alto en el enjuague de barniz químico. Las dos
concentraciones son consideradas altas y representan uno de los problemas más críticos
de la industria de recubrimientos metálicos, ya que según la norma (tabla 2.2) para
vertimientos que contengan CN- el límite permisible es 1.0 mg/L, por lo cual el tratamiento
de estas aguas residuales como se verá más adelante se centrará no solo en metales
pesados, también en CN-.
También se pueden apreciar otros contaminantes presentes en las muestras de
enjuagues y el tanque (tabla 4.2). El enjuague de cobre pH ácido y el barniz químico
reportan acidez, mientras las demás muestras presentan valores de alcalinidad. Se
destaca la presencia de Pb y Ni que aunque presentes en baja concentración, por la
naturaleza de los mismos también representan peligro para la salud y el medio ambiente.
La DQO, reportada en la mayoría de los enjuagues, aunque no puede considerarse como
un indicador del carbono orgánico total presente en las muestras (no todos los
compuestos orgánicos son oxidados por el K2Cr2O7), si representa para este caso la
posibilidad de que las sustancias adicionales, presentes en algunos baños de
recubrimiento, como los abrillantadores de composición desconocida, sean de origen
orgánico.
De otro lado la sales inorgánicas, NO3-, SO4
= y Cl también están presentes en la mayoría
de las muestras y aunque representan menor impacto ambiental y tóxico comparados con
contaminantes como Pb, Ni, Ag y CN-, están presentes en alta concentración, por lo cual
su remoción también es necesaria.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
71,85 7,55 29,15
8625
1149148 215,7Co
ncen
trac
ión
(mg/
L)
Enjuague
Concentración de Cu en cada punto de vertimiento
Cu
34
Grafica 4.4 concentración de cianuro en cada punto de vertimiento
Tabla 4.2 concentración de diferentes parámetros en los puntos de vertimientos de aguas
residuales
Punto de vertimiento
Alcalinidad
o acidez
mg
CaCO3/L
DQO
mg
O2/L
NO3-
mg/L
SO4=
mg/L
Cl-
mg/L
Pb
mg/L
Ni
mg/L
Tanque 210,4 345,5 198,19 78,5 23,74 3,126 2,542
E. desengrasante 200 N.D 53,421 5500 249,9 N.D N.D
E. cobre pH alcalino 1837,8 266 9321,7 23750 5623,25 N.D N.D
E. cobre pH ácido 3000 N.D 4585,23 20000 374,9 0,25 5,85
E. Paladio 714,7 4 848,739 5500 624,8 N.D 5,00
E. pre-plata 4084 198 2904,56 4750 4498,6 N.D 10,15
E. plata 4288,2 236 80900 6250 5373,35 N.D 11,75
E. Barniz químico 200 959 593,637 N.D 124,95 N.D 12,20
Estos resultados muestran que la concentración de contaminantes varia en gran medida
de un punto de vertimiento a otro y comprueba la importancia de establecer un sistema de
remoción de contaminantes para cada punto ya que la cantidad de contaminantes
presente en cada enjuague hace que dichas aguas residuales sean complejas.
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
51,94 599,25
7391,05
998,82097,45
12984,3
9987,9
15980,7co
ncen
trac
ión
(mg/
L)
Enjuague
Concentración de CN- en cada punto de vertimiento
CN-
35
4.3 Presentación de alternativas integradas a los procesos productivos para
prevenir contaminación
A continuación se expone un resumen de las disposiciones recomendadas a la empresa,
que permiten minimizar la producción de aguas residuales que contengan altas
concentraciones de residuos. Estas medidas se proporcionaron, ya que no representan
costo para la empresa y sus beneficios se pueden ver a largo plazo; se sugirió la
reducción de contaminantes generados gracias a la reducción en el consumo de agua, la
reducción en el consumo de energía y la optimización en el desarrollo de los procesos.
Adoptar estas medidas es necesario, ya que como se muestra en los resultados de la
caracterización (ítem 4.2), las muestras de agua procedentes de los enjuagues contienen
concentraciones muy altas de la mayoría de las sustancias analizadas, que representa
gran consumo de químicos en caso de remover los residuos por métodos fisicoquímicos;
las disposiciones mencionadas son:
4.3.1 Utilización de reactivos en concentraciones exactas
Por lo general se trabaja con la concentración de químicos que sugiere el proveedor, sin
embargo, guías ambientales para el manejo de la galvanoplastia indican que estas
cantidades se pueden disminuir sin reducir la calidad del recubrimiento. Se recomienda
realizar pruebas disminuyendo la concentración de las sustancias químicas en la solución
del proceso hasta obtener los resultados óptimos para el tipo de acabado metálico en
particular.
4.3.2 Sustitución de materiales como el agua del acueducto por agua purificada
El uso de agua purificada (desmineralizada, desionizada o destilada) en la elaboración de
los baños y en los enjuagues, es una buena opción, ya que las sustancias que
generalmente contiene el agua potable, como calcio, hierro, magnesio, manganeso, cloro,
carbonatos y fosfatos, reducen la eficiencia del enjuague, incrementa la necesidad de
mantenimiento de los baños y contribuyen al volumen de lodo cuando son removidos del
agua residual durante el tratamiento.
4.3.3 No mezclar los residuos industriales peligrosos con los no peligrosos y
procesar corrientes por separado
Tratar separadamente efluentes da la posibilidad de obtener residuos o lodos menos
complejos en los cuales se puede iniciar un procesos de recuperación de metales,
además se debe evitar mezclar enjuagues procedentes de baños de recubrimiento que
contienen CN- y los efluentes ácidos para evitar la formación de ácido cianhídrico, gas
altamente tóxico, que representa un riesgo bastante alto para el personal de operación
de la planta (según la caracterización realizada todas enjuagues inclusive los que
36
presentan un pH ácido contienen CN-, aún cuando todos los baños de los procesos no
contienen este ión).
4.3.4 Eliminación de impurezas suspendidas y sedimentadas en los baños
mediante filtración
Dicha eliminación se puede realizar generalmente empleados fibras sintéticas o naturales
y carbón activado.
4.3.5 Recirculación de aguas de enjuague
La regeneración interna de aguas de enjuague se puede lograr a través de métodos
clásicos de precipitación química o procedimientos físicos de remoción de contaminantes
como se mostrara en las alternativas de tratamiento. También puede utilizarse el agua de
enjuague de una fase del proceso como agua de enjuague en otro proceso, siempre y
cuando la calidad requerida lo permita.
4.3.6 Incrementar el tiempo de contacto entre las piezas y el agua de enjuague y
retirar las gancheras (objeto donde se colocan las piezas a recubrir)
lentamente de los baños recubrimiento.
4.3.7 Mantenimiento de los baños de recubrimiento
Estos deben ser sometidos a mantenimiento periódico para incrementar su tiempo de vida
útil y la eficiencia del proceso. Aun cuando en esta empresa ya se ha implementado el
mantenimiento de los baños, se debe efectuar un control analítico adecuado de la
composición de los mismos para que la dosificación de materiales para regenerar los
baños de recubrimiento sea correcta.
4.3.8 Aislamiento de baños de recubrimiento y control de la temperatura óptima de
los mismos
A los tanques de los baños de recubrimiento que son operados a una temperatura mayor
que la del ambiente se les puede incorporar un material aislante a su alrededor para evitar
pérdidas innecesarias de energía. El control de la temperatura se encuentra entre las
medidas más importantes del control operativo ya que los baños electrolíticos en caliente
son muy sensibles a temperaturas dadas.
4.3.9 Recuperación y reciclaje de sustancias contenidas en el baño y en
enjuagues
37
La separación de los puntos de vertimiento para la respectiva separación de residuos es
esencial para facilitar el reciclaje de los mismos. Por ejemplo para recuperar químicos
valiosos.
4.3.10 Minimización de arrastre de sustancias contenidas en los baños
En diversos estudios se ha determinado que al incrementar el tiempo de escurrimiento de
las piezas a recubrir por 10 segundos, puede obtenerse una reducción importante hasta
del 50% del volumen arrastrado. Sin embargo, el tiempo no debe alargarse demasiado ya
que pueden generarse efectos de pasivación sobre las piezas. Además los escurrimientos
son mayores dentro de los primeros 10 segundos y después de este tiempo la velocidad
de escurrimiento disminuye notablemente, por lo que se considera que este tiempo es
suficiente para reducir los arrastres.
4.3.11 Capacitación y supervisión de los operarios
Educación y capacitación de los trabajadores, ya que cualquier persona que trabaje con o
cerca a una sustancia peligrosa deberá contar con información acerca de los riesgos,
formas de su uso, manejo y almacenamiento.
De esta manera en parte se disminuye la generación de residuos y aunque las medidas
mencionadas anteriormente están relacionadas directamente con los procesos de
recubrimiento metálico, más no con el tratamiento de los contaminantes, son significativas
para esta investigación, ya que con medidas de prevención si bien, no es posible lograr
una generación de residuos igual a cero, con buenas prácticas se puede lograr la
reducción del volumen y/o la peligrosidad de los residuos en la fuente de sus generación.
El resumen se muestra en la figura 4.2.
38
Figura 4.2 Diagrama de alternativas viables de reducción de contaminantes en la
planta de galvanoplastia de Argentis collection´s Ltda.
4.4 Estudio de alternativas viables de reducción de contaminantes.
A partir de ensayos a escala de laboratorio se buscaron las condiciones de tratamiento
óptimas con el fin de eliminar o reducir la contaminación procedente de CN-, Cu, Ag, Pb, y
Ni, principalmente. Los iones CN- causan interferencias por formar complejos muy
estables con los metales, que no hace posible la precipitación de estos últimos de forma
adecuada, por lo cual el tratamiento consecutivo de las muestras inició con la eliminación
de estos.
4.4.1 Remoción de cianuros (CN-)
El estudio de alternativas para la destrucción de CN- mediante oxidación química con
H2O2 al 30% y NaClO se realizó con muestras de agua sintética, con una concentración
39
inicial de CN- de 1325 mg/L. Para los ensayos se utilizaron 300 mL de muestra, los
experimentos 1, 2 y 3 se realizaron con H2O2 y los 4 y 5 con NaClO. Los parámetros se
muestran en la tabla 4.3
Tabla 4.3 Parámetros de estudio para eliminación de cianuros en muestras de agua
sintética
Exp nº mL H2O2/g CN- o
mL NaClO/g CN-
pH inicial pH final
1 1,788 11,45 9,57
2 2,68 11,45 9,08
3 3,13 11,45 9,24
4 10,33 11,45 9,36
5 12,40 11,45 9,56
La grafica 4.5 muestra la tendencia de concentración de CN- con respecto al tiempo al
utilizar como oxidantes de este ion el H2O2 y NaOCl. Se observa que la concentración de
CN- disminuye bruscamente por la acción de los oxidantes después de una hora de
reacción para todos los experimentos, no obstante solo cuando se completa 5 horas de
reacción para los ensayos 1 - 3 y 12 horas para los ensayos 4 y 5 se logran alcanzar
concentraciones relativamente aceptables del ión, que aun cuando no caen en la norma
se pueden remover con tratamientos posteriores.
La eliminación del ion CN- se dio por la reacción del CN- con los oxidantes en donde se
forma del ión cianato. Las reacciones procedieron de acuerdo a la ecuación 1 para los
ensayos correspondientes a la gráfica 4.5 (a) y de acuerdo a las ecuaciones 2 y 3 para los
ensayos de la gráfica 4.5 (b) como se muestra a continuación:
CN- + H2O2 → OCN- + H2O (1)
NaCl + Cl2 → CNCl + NaCl (2)
CNCl + 2NaOH → NaCNO + NaCl + H2O (3)
40
(a) (b)
Grafica 4.5 Tendencias de eliminación de CN- en (a) muestras tratadas con H2O2 y (b)
muestras tratadas con NaClO
El objetivo de esta parte del tratamiento de la eliminación de cianuros, pero el pH utilizado
de acuerdo a la teoría presenta ventajas por la posible precipitación de metales, por lo
cual, también la concentración de Cu y Ag se analizó después de la oxidación, teniendo
en cuenta que durante el tratamiento con los oxidantes se observó en todos los ensayos
formación de precipitado y además el agua sintética contenía inicialmente AgNO3 y Cu
metálico. Así la concentración inicial de Cu y Ag fue 6,811 y 6538,76 mg/L y posterior a
los ensayos la remoción de Cu estuvo en un rango de 91 a 100%, mientras que para Ag la
remoción más alta se dio en el experimento 1 con un 33% e incluso el experimento 5
presentó igual concentración de Ag antes y después del tratamiento. De acuerdo a esto la
oxidación de CN- también contribuye a remover metales, pero esto depende no solo del
oxidante utilizado, también de las características de los iones metálicos y/o de la
concentración de los mismos.
Los experimentos 3 y 5 reportaron los mejores resultados en cuanto a porcentaje de
remoción de CN-, 98,33 y 96,071 %, respectivamente, se puede decir que el ensayo 3
hasta el momento debería ser la alternativa más viable para eliminación de cianuros
adjunto a que el volumen de hipoclorito usado para el ensayo 5 (tabla 4.3) es 4 veces
mayor que la cantidad de H2O2 usado para una remoción de 98,33%, además también se
necesita mayor tiempo de reacción y el compuesto intermedio formado al pasar de CN- a
CNO- (CNCl) es altamente tóxico, lo que representa desventajas en cuanto a su uso, sin
embargo el tratamiento es consecutivo y se debía descartar posibles interferencias entre
41
los oxidantes utilizados y los reactivos de precipitación química seguida de coagulación,
por tanto, con los parámetros de estos dos ensayos, es decir con muestras previamente
tratadas con adición de 3,13 mL de H2O2 al 30% / g de CN- a un pH de 11,45 y un tiempo
de 5 horas de reacción y también con muestras tratadas con adición de 12,40 mL
NaClO/g CN- al mismo pH, pero con un tiempo de reacción de 12 horas se realizaron
consecutivamente la precipitación química de las muestras seguida de coagulación para
el agua sintética.
4.4.2 Tratamiento fisicoquímico mediante precipitación química seguida de
coagulación/coagulación
En los procesos de coagulación/floculación los coagulantes más comunes son las sales
de hierro Fe+3 y el sulfato de aluminio, Al2(SO4)3, sin embargo este último es más usado
para el tratamiento de agua potable, por lo cual se escogieron las sales, FeCl3 y Fe2(SO4)3
para la prueba de jarras.
En muestras de agua sintética sin previa eliminación de CN- se realizaron ensayos con los
dos floculantes. Se encontró que en los experimentos la velocidad de agitación más
conveniente era 135 rpm por 3 minutos para mezclar adecuadamente los reactivos y la
muestra de agua residual y luego una velocidad de 20 rpm hasta completar 20 minutos
para formación de los flóculos. La remoción de metales con las dos sales de hierro es
similar, sin embargo con FeCl3 la sedimentación de los flóculos era más lenta y
concentraciones de hierro residual del orden de 36,55 mg/L se encontraron en las
muestras de aguas tratadas con este reactivo en comparación con 0,654 mg/L que fue la
concentración de hierro residual al utilizar Fe2(SO4)3, por lo cual para experimentos
posteriores el coagulante usado simultáneamente con el proceso de precipitación química
con NaOH fue Fe2(SO4)3.
Los parámetros del tratamiento de muestras de agua sintética con previa eliminación de
CN- se muestra en la tabla 4.4 El pH óptimo para precipitación química se busco dentro
de un rango restringido de 9,5 a 12, ya que dentro de este rango se encuentra la mayor
posibilidad de precipitación química de metales pesados. Además la disminución de pH
en las muestras se ocasiona por el uso del ión Fe3+ que aporta acidez a las muestras.
42
Tabla 4.4 Parámetros de estudio para precipitación- coagulación/ floculación en muestras
de agua sintética
Exp nº Tratamiento
previo pH inicial (P.Q)
V(mL) Fe2(SO4)3 1000 ppm
pH final (P.Q-C/F)
1 H2O2 9,46 60 6,33
2 NaClO 9,5 60 6,42
3 H2O2 10,6 120 6,62
4 NaClO 10,5 120 6,42
5 H2O2 11,03 180 6,57
6 NaClO 11 180 6,2
7 H2O2 11,56 240 8,87
8 NaClO 11,49 240 6,32
9 H2O2 11,99 300 9,97
10 NaClO 12,0 300 9,3
Los resultados de remoción de contaminantes para los experimentos que presentaron
mejores resultados se dan a conocer en la tabla 4.5 en donde se observa el porcentaje de
remoción de contaminantes presentes en el agua sintética.
Los experimentos 7,9 y 10 corresponden a los descritos en la tabla 4.4. Los ensayos 1-6 y
8 no presentaron buenos resultados de remoción de contaminantes y además el ion Fe3+
no sedimentó correctamente por lo cual al final del tratamiento se encontraron
concentraciones altas de hierro residual observándose así la coloración de dicho ion en
las muestras, por el contrario en los ensayos mostrados en la tabla 4.5 se logró aumentar
el porcentaje de remoción de los contaminantes principales del agua sintética estudiada,
siendo el ensayo 9 el mejor, ya que presenta los porcentajes de remoción más altos para
CN-, Ag y Cu. Este ensayo se realizó con previa oxidación de CN- con H2O2 de acuerdo al
mejor resultado reportado para el estudio de remoción de CN-, lo cual confirma que la
alternativa más viable de remoción de dicho ion es mediante este oxidante, ya que
además remover efectivamente este contaminante, no interfiere con los procesos de
precipitación química seguida de coagulación bajo las condiciones a las cuales se trabajó.
Tabla 4.5 Remoción de contaminantes después de oxidación de cianuros y posterior
tratamiento de precipitación química – coagulación para muestras de agua sintética
Exp nº % remoción CN- final % remoción Ag final % remoción Cu final mg/L Fe final
7 98,62 76,13 100 0,560
9 99,30 79,80 100 0,001
10 96,85 24,76 95.10 1,971
43
4.4.3 Remoción de contaminantes en muestras reales
Aunque cabe destacar que las muestras de aguas reales procedentes de la planta de
galvanoplastia son más complejas y además de contener CN-, Ag y Cu también contienen
otros residuos, los resultados del tratamiento de agua sintética dieron una aproximación
de la remoción de contaminantes en aguas residuales reales, por lo cual que se
implementaron los parámetros que reportaron mejor resultados en los estudios con agua
sintética, con excepción del volumen de coagulante que depende de la concentración de
los contaminantes. Adicional a esto, para la mayoría de las muestras reales se
implementó un proceso de adsorción como es descrito en el ítem 3.4.3 debido a que
después del proceso de coagulación/ floculación aun se encontraban en las muestras
concentraciones considerables de sustancias peligrosas.
Como se mencionó en la caracterización preliminar en los puntos de vertimientos de
residuos líquidos (ítem 4.2), la concentración de los contaminantes en muestras reales
puede variar y dicha variación depende del tiempo de vida útil que se da a los enjuague o
vertidos discontinuos y a la cantidad de piezas a recubrir (arrastre de químico por piezas),
así a medida que se implementan los procesos de recubrimiento aumenta la
concentración de contaminantes hasta que se renueva estas aguas. De esta manera el
tratamiento inició con muestras tomadas poco después de que se realizara limpieza de los
baños de recubrimiento y se renovaran los enjuagues en la planta de galvanoplastia. La
concentración de la mayoría de los contaminantes en dichas muestras no superaban los
1000 mg/L y aunque el tratamiento implementado funcionó de forma positiva (datos no
reportados), se realizó de nuevo el tratamiento en muestras con un control más
aproximado de la periodicidad con la cual se desechan los vertidos discontinuos en la
planta, así los datos reportados a continuación corresponden a muestras tomados
después de que se procesaron 2 kg de mercancía, cantidad después de la cual
generalmente la concentración de contaminantes es alta y se deben desechar los
enjuagues, por lo cual vale la pena plantear el tratamiento.
4.4.3.1 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del tanque de
almacenamiento
La dosis óptima de Fe2(SO4) con una concentración de 4000 ppm fue 75 mL para volúmenes de muestra de 300 mL.
La conductividad reportada inicialmente por las muestras fue 1877 µs/seg y disminuyó en
un 60% después de todo el tratamiento, así mismo como dicho tratamiento se realizó en
un medio alcalino y se observaron cambios de pH después de cada etapa, como punto
final del proceso se ajustó el pH a 7 con lo cual disminuyó la alcalinidad de las muestras.
De otro lado se logró remover en su totalidad la concentración de iones Cl - y aunque la
44
remoción de sulfatos no representó un porcentaje considerable (19%), esto se explica por
el sulfato residual después del proceso de coagulación/floculación.
La concentración de Cu, Ni, Pb, Ag, CN- (contaminantes más importantes debido a su toxicidad) y Fe residual se muestra a continuación:
El hierro fue determinado en las muestras solo después de los tratamientos de P-C/F y en
A, de acuerdo al resultado se puede decir que el hierro adicionado en las muestras en
forma de Fe2(SO4)3 sedimentó totalmente durante el proceso (ver tabla 4.6).
Tabla 4.6 Concentración de contaminantes en muestra de tanque de almacenamiento
durante el tratamiento consecutivo de las muestras.
Parámetro SN
(mg/L) H2O2
(mg/L) P-C/F (mg/L)
A (mg/L)
CN- 10,406 2,322 N.D -
Cu 474,54 345,9 68,640 3,304
Ag 153,456 15,234 N.D -
Ni 4, 354 2,150 N.D -
Pb 1,141 1,140 1,134 N.D
Fe - - 6,293 0,834
SN: Sin tratamiento. H2O2: previa oxidación de cianuros en la muestra con peróxido P-C/F: precipitación química seguida de coagulación/floculación. A: Adsorción sobre carbón activado. -: Análisis no realizado. N.D: no detectable El porcentaje de remoción de Cu después de P-C/F (85,53%) no fue suficientemente efectivo para que las muestras cayeran dentro de la norma establecida por legislación colombiana (decreto 1584/94, art 74) para este metal, dicho propósito se logró con la implementación del proceso de adsorción sobre carbón activado en el cual se obtuvo una remoción del 99,3% de Cu presente en la muestra (ver grafica 4.6).
Por el contrario de Ag se presentó una remoción del 90,1 % en la oxidación de CN - con H2O2, aun cuando se pretendía oxidar solo el ión CN- presente en las muestras, pero al ajustar el pH en el proceso de oxidación se facilita la precipitación de metales, en el caso del metal mencionado y a diferencia de la remoción del mismo en las muestra de agua sintética con un alto porcentaje de remoción, que se complementó con la P-C/F.
45
Grafica 4.6 Disminución de los contaminantes más importantes presentes en el tanque de
almacenamiento
4.4.3.2 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague cobre
pH alcalino
La dosis óptima de Fe2(SO4) con una concentración de 4000 ppm fue 100 mL para
volúmenes de muestra de 300 mL.
Como se puede observar en la grafica 4.7 la concentración de CN- y Ag es baja
comparara con la concentración reportada en la caracterización preliminar de estos
contaminantes en el enjuague de cobre pH alcalino, esto se debe a limpieza realizada a
los baños de recubrimiento metálico en la planta de galvanoplastia de donde proceden las
muestras. Aun cuando el enjuague procede del baño de recubrimiento de cobre pH
alcalino, el metal con mayor concentración en la muestra es Ag. Por otra parte los
porcentajes de remoción alcanzados para estos después de todo el tratamiento fueron
para CN- y Ag el 100% y para Cu el 98,11%, sin necesidad de adsorción sobre carbón
activado.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
CN- Cu Ag Ni Pb
SN (mg/L) 10,406 474,5 153,456 0 1,141
H2O2 (mg/L) 2,322 345,9 15,234 2,15 1,14
P-C/F (mg/L) 0 68,64 0 0 1,134
A (mg/L) 3,304 0
Normatividad (mg/L) 1 3 0,5 2 0,5
CO
NC
ENTR
AC
IÓN
(m
g/L)
CONTAMINANTES
Tanque
46
Grafica 4.7 Disminución de los contaminantes más importantes presentes en el enjuague
de cobre pH alcalino
4.4.3.3 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague cobre
pH ácido
La dosis óptima de Fe2(SO4) con una concentración de 4000 ppm fue 75 mL para
volúmenes de muestra de 300 mL.
En este enjuague se encontraron concentraciones de Ni y Pb del orden de 3,275 y 2,167 mg/L respectivamente. No se encontró CN- en las muestras procedentes de este enjuague como se aprecia en la grafica 4.8, hecho razonable puesto que la muestra proviene de un enjuague a donde llega el arrastre de químicos procedente del baño de cobre pH ácido que no contiene en su formulación sales de cianuro. Sin embargo al comparar este último dato con los resultados de la caracterización preliminar en donde se encontró una concentración de CN- correspondiente a este enjuague de 998,8 mg/L (grafica 4.4), se confirma que los baños y por ende los enjuagues estaban contaminados con sustancias de otros baños cuando se tomó el muestreo correspondiente a la caracterización (mezcla de contaminantes durante los procesos de recubrimiento sin un control adecuado). Para el tratamiento de este enjuague tampoco fue necesario el proceso de adsorción, la remoción fue altamente efectiva desde el H2O2 hasta la P-C/F. Se removió el 99.86% de Cu y completamente Ag.
0
100
200
300
400
500
600
CN- Ag Cu Pb
SN (mg/L) 26,017 535,55 119,99 1,275
H2O2 (mg/L) 10,406 37,48 118,26 1,275
P-C/F (mg/L) 0 0 2,256 1,105
Normatividad (mg/L) 1 0,5 3 0,5
CON
CEN
TRA
CIÓ
N (m
g/L)
CONTAMINANTES
COBRE pH ALCALINO
47
Grafica 4.8 Disminución de los contaminantes más importantes presentes en el enjuague
de cobre pH ácido
4.4.3.4 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague
paladio/estaño
La dosis óptima de Fe2(SO4) con una concentración de 4000 ppm fue 50 mL para
volúmenes de muestra de 300 mL.
La grafica 4.9 muestra que al igual que los enjuagues anteriores, para esta muestra el
metal con mayor concentración es Ag (1036mg/L). Se vio la necesidad de implementar el
proceso de adsorción después P-C/F ya que la concentración de Cu después de este
tratamiento no caía dentro del límite permisible para vertimientos (3 mg/L), además
gracias al proceso de adsorción se logró remover la concentración de Fe residual (18,41
mg/L) encontrado después del proceso de coagulación.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Cu Ag Ni Pb
SN (mg/L) 3118,42 1178,5 3,275 2,167
H2O2 (mg/L) 156,34 34,48 2,275 1,131
P-C/F (mg/L) 3,191 0 0 0
Normatividad (mg/L) 3 0,5 2 0,5
CO
NC
ENTR
AC
IÓN
(m
g/L)
CONTAMINANTES
COBRE pH ÁCIDO
48
Grafica 4.9 Disminución de los contaminantes más importantes presentes en el enjuague
de paladio/estaño
4.4.3.5 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague pre-
plata
La dosis óptima de Fe2(SO4) con una concentración de 4000 ppm fue 75 mL para
volúmenes de muestra de 234 mL.
La concentración Pb en la muestra es despreciable y en comparación al CN- y Ag la concentración de Cu es relativamente baja (102,57 mg/L). De otro lado se encontró que la concentración inicial de Ag fue muy alta 14674,4 mg/L, hecho que se debe a que la muestra proviene de un enjuague a donde llega el arrastre de químicos procedente de un baño compuesto básicamente de sales de Ag. Adicional a esto la contracción inicial de CN- (2081,36 mg/L) es la concentración más alta encontrada en todas las muestras de lo diferentes enjuagues, no obstante se obtuvieron buenos porcentajes de remoción, 100% para CN-, 100% para Ag, 97,66% en Cu y aunque se detectó Pb, este metal también se logró remover (grafica 4.10).
0
200
400
600
800
1000
1200
CN- Ag Cu Pb Fe
SN (mg/L) 52,034 1036 110,52 1,083
H2O2 (mg/L) 4,161 6,365 109,31 1,084
P-C/F (mg/L) 0 0 10,354 0,605 18,41
A (mg/L) 2,304 1,811
Normatividad (mg/L) 1 0,5 3 0,5
CON
CEN
TRA
CIÓ
N (m
g/L)
CONTAMINANTES
PALADIO / ESTAÑO
49
Grafica 4.10 Disminución de los contaminantes más importantes presentes en el
enjuague de pre-plata
4.4.3.6 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague de plata
La dosis óptima de Fe2(SO4) con una concentración de 4000 ppm fue 60 mL para
volúmenes de muestra de 150 mL.
Este enjuague presentó una concentración de 18761 mg/L de Ag que se removió completamente después P-C/F y tan solo 1068 mg/L de Cu, del cual se removió el 92% con P-C/F, pero el 8% restante correspondía a concentración de Cu de 76,52 g/L, por lo cual se implementó el proceso de adsorción como se muestra en la grafica 4.11. El proceso de remoción fue uno de los más fáciles al no poseer la interferencia que proveen otros metales para que el proceso de precipitación se llevara a cabo.
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
CN- Ag Cu Pb
SN (mg/L) 2081,36 14674,4 102,57 4,295
H2O2 (mg/L) 156,102 5282,78 99,4178 2,097
P-C/F (mg/L) 0 71,62 54,16 0,564
A (mg/L) 0 2,399
Normatividad (mg/L) 1 0,5 3 0,5
CON
CEN
TRAC
IÓN
(mg/
L)
CONTAMINANTES
PRE-PLATA
50
Grafica 4.11 Disminución de los contaminantes más importantes presentes en el
enjuague de plata
4.4.3.7 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague de
barniz
La dosis óptima de Fe2(SO4) con una concentración de 4000 ppm fue 65 mL para
volúmenes de muestra de 230 mL.
Para esta muestra no fue necesario aplicar adsorción, ya que en el tratamiento con P-C/F
se removió la concentración de metales y de cianuro como se ve en la grafica 4.12
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
CN- Ag Cu
SN (mg/L) 884,57 18721 1068
H2O2 (mg/L) 1,561 6552,35 980,8
P-C/F (mg/L) 0 61,99 76,52
A (mg/L) 0 8,157
Normatividad (mg/L) 1 0,5 3
CON
CEN
TRA
CIÓ
N (m
g/L)
CONTAMINANTES
PLATA
51
Grafica 4.12 Disminución de los contaminantes más importantes presentes en el
enjuague de barniz químico
4.4.3.8 Remoción de contaminantes en muestras procedentes del enjuague de
desengrasante químico
Las muestras tomadas del tanque de enjuague posterior al desengrasante no presentaron
concentraciones considerables de las sustancias analizadas. El resultado es aceptable, ya
que el baño desengrasante que utilizan dentro de los procesos para limpiar las piezas a
recubrir no está compuesto por ninguno de los contaminantes presentes en los demás
enjuagues analizados. A dichas muestras se les ajusto el pH con lo cual bajo la
alcalinidad de las mismas. Cabe observar que este enjuague de acuerdo a los análisis
realizados es el único que no presenta contaminación por sustancias presentes en otros
baños de recubrimiento.
El pH de las muestras correspondientes a los enjuagues a los cuales se les aplicó
tratamiento consecutivo, también se ajustó entre 6,8 y 7,5 y después de los procesos de
remoción aplicados no se encontró una concentración detectable de iones Cl- en ninguna
de las muestras correspondientes a enjuagues, por el contrario la remoción de SO4= solo
presentó un buen resultado para las muestras del enjuague de cobre pH ácido en donde
se removió el 95,65% de este ion, para los demás enjuagues se removió entre el 3 y el
12% de SO4= al final del tratamiento, probablemente la concentración del ion en las
muestras al final del proceso también sea causa del SO4= residual después de aplicar el
proceso de coagulación/floculación con Fe2(SO4)3. De otro lado la conductividad de las
muestras disminuyó en un 54% para el enjuague cobre pH alcalino, 59% para el enjuague
de paladio/estaño, 83,53 en el enjuague de pre-plata, para el enjuague correspondiente a
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
CN- Ag Cu
SN (mg/L) 10,406 934,5 1,143
H2O2 (mg/L) 0 5,234 0,498
P-C/F (mg/L) 0 0 0
Normatividad (mg/L) 1 0,5 3
CON
CEN
TRA
CIÓ
N (m
g/L)
CONTAMINANTES
BARNIZ QUÍMICO
52
la plata 60,15%, 60,56% en el enjuague de cobre pH ácido, y barniz químico en 71,10%.
Esta diferencia entre los porcentajes de remoción de los contaminantes analizados y la
disminución de la conductividad se debe a la diferencia de la concentración de dichos
contaminantes entre un enjuague y otro y también a la complejidad de las muestras de
aguas residuales objeto de estudio.
Adicional a los ensayos anteriores, también se evaluó la disminución de contaminantes al realizar adsorción sobre carbón activado en algunas muestras sin tratamiento previo: Como se aprecia en las graficas 4.13 y 4.14 se analizaron las aguas residuales del tanque
de almacenamiento, las aguas del enjuague de paladio, pre-plata y plata. Estos se
escogieron para realizar adsorción por ser aquellos enjuagues que necesitaron de este
proceso después del tratamiento con P-C/F para remover hasta porcentajes aceptables
los contaminantes presentes en las muestras.
Se encontró una considerable disminución de iones CN- y de los metales presentes en
mayor concentración en todos los puntos de vertimientos, la remoción de Cu osciló entre
57,23 y 85 %. La Ag en el tanque de almacenamiento se removió en un 55%, 68% en el
enjuague de paladio, 41,23 % en el de pre-plata y 33,40 % en el enjuague
correspondiente a la plata, de otro lado la remoción de CN- mediante adsorción estuvo en
un rango de 40,104 a 62,097%, pero aunque se removió en algunos casos hasta más de
la mitad de los contaminantes más importantes de las muestras (toxicidad y alta
concentración), después del tratamiento con adsorción sobre carbón activado la
concentración de las sustancias de interés todavía es muy alta y supera los límites de
vertimientos para estos según la legislación colombiana.
Grafica 4.13 Remoción de CN- mediante adsorción para diferentes tipos de muestra
0
500
1000
1500
2000
2500
CN- (PLATA) CN- (PRE-PLATA)
CN- (PALADIO) CN- (TANQUE)
SN (mg/L) 884,57 2081,36 52,034 10,406
A (mg/L) 335,27 1245,8 42,267 5,245
CON
CEN
TRA
CIÓ
N (m
g/L)
REMOCIÓN DE CIANUROS MEDIANTE ADSORCIÓN
53
Grafica 4.14 Remoción de Cu y Ag mediante adsorción para diferentes tipos de muestra
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000CO
NCE
NTR
ACI
ÓN
(mg/
L)
METALES
REMOCIÓN DE Ag y Cu MEDIANTE ADSORCIÓN
SN
A
54
5. CONCLUSIONES
De acuerdo a los resultados obtenidos la mayoría de contaminantes presentes en los
diferentes puntos de vertimientos de la planta de galvanoplastia de Argentis collection´s
Ltda., presentan concentraciones elevadas que no solo constituyen impacto para el
ambiente, también para la salud de los trabajadores, por lo cual adoptar las alternativas
de prevención de la contaminación expuestas en los resultados es estrictamente
necesario.
Para el análisis de aguas residuales, existen varios métodos estandarizados, como los
adoptados para la caracterización de contaminantes, sin embargo la sensibilidad y
precisión de dichos métodos varía de acuerdo a la complejidad de las muestras, como se
pudo apreciar en las muestras de aguas residuales industriales que contienen CN-, Pb, Ni,
Cu, Ag, SO4=, NO3
-, Cl- y compuestos orgánicos de concentración desconocida, ya que un
análisis completamente verídico se hace difícil, debido a las interferencias que
representan la mezcla de los anteriores compuestos.
El Ni está presente en las muestras de enjuagues de cobre pH ácido, mientras el Pb en
todos los enjuagues a excepción de los correspondientes a plata y barniz químico, los dos
en bajas concentraciones, por tanto se concluye que el Ni y el Pb encontrado en las
muestras del tanque de almacenamiento de residuos provienen específicamente de los
baños de recubrimiento previos a los enjuagues contaminados con estos y además dichos
metales no deben ser usados en la planta de donde provienen las muestras como
agentes de recubrimientos específicos como si lo son el Cu y la Ag, precisamente por su
baja concentración en comparación a la concentración reportada por estos últimos.
La eficacia que tiene la adsorción sobre carbón activado para la remoción de metales
pesados en aguas residuales industriales quedó demostrada en esta investigación, no
obstante, la aplicación simultánea de tratamientos como la oxidación de CN-, precipitación
química seguida de coagulación/floculación y posterior adsorción, es más efectivo a
escala de laboratorio, para remover completamente contaminantes como Pb, Ni, Ag, Cu,
CN- y algunas sales inorgánicas de menor peligrosidad en muestras de aguas residuales
derivadas de una industria de galvanoplastia, por lo cual se concluye que el uso
consecutivo de dichos procesos fisicoquímicos bajo los siguientes parámetros: adición de
3,13mL de H2O2 al 30% / g de CN-, precipitación química con NaOH a un pH de 12,
seguida de coagulación/floculación con Fe2(SO4)3 a una velocidad de 135 rpm por 3
minutos y 20 rpm hasta completar 20 minutos y finalmente la adición a las muestras de
1,000 g de adsorbente previamente activado a 700ºC es la mejor opción de tratamiento
para las aguas residuales de Argentis collection´s Ltda.
Implementar varios procesos consecutivos para eliminación de contaminantes representa
costos de operación elevados, pero, para el tratamiento de aguas residuales como las
55
estudiadas aquí, es necesario, ya que no todos los contaminantes se remueven con un
solo proceso o por lo menos hasta concentraciones mínimas como para ser descargados
al ambiente, debido a la variación de contaminantes y a la aplicación de varios procesos
de recubrimiento que hace el tratamiento de aguas residuales más complejo.
El tratamiento sugerido remueve concentraciones altas de contaminantes, sin embargo,
para su correcto funcionamiento a nivel industrial se deberá tener un control adecuado de
la variación de contaminantes en los diferentes puntos de vertimiento y seguir la
recomendación de no mezclar estos para evitar la formación de sustancias aun más
tóxicas y/o peligrosas para el ambiente, además como se puede apreciar en los
resultados, el metal presente en mayor concentración en el tanque de almacenamiento al
igual que en la mayoría de los enjuagues es la plata, se presenta en concentraciones de
hasta 18721mg/L, por tanto de acuerdo al estudio realizado, queda abierta la posibilidad
de recuperar este metal de alto interés económico de los enjuagues posteriores a cada
baño de recubrimiento o del lodo obtenidos como residuo del tratamiento de estos, en vez
de mezclar las aguas residuales provenientes de cada enjuague con el resto de
contaminantes procedentes de los procesos, en cuyo caso sería mucho más complejo el
tratamiento y la recuperación del metal mencionado.
56
6. RECOMENDACIONES
Esta investigación se encargó de buscar alternativas viables para remover contaminantes
de una industria de recubrimientos metálicos, sin embargo se recomienda que en trabajos
similares se estudie la remoción de contaminantes con varios adsorbentes y se prueben
coagulantes/floculantes nuevos, para tener mayores opciones de remoción de
contaminantes de una forma viable.
Para el análisis de metales pesados se recomienda usar espectrometría de absorción
atómica, ya que es la técnica que mejor cuantifica estos contaminantes y aunque algunos
métodos titulométricos se pueden usar con el mismo fin (en este estudio para
determinación de Ag), las interferencias se hacen muchos más evidentes y el método es
menos sensible.
57
7. BIBLIOGRAFÍA
AKAL SOLMAZ, Seval; ÜSTÜN, Gökhan Ekrem y BIRGÜL, Askın. Treatability studies with
chemical precipitation and ion exchange for an organized industrial district (OID) effluent in
Bursa, Turkey. Desalination 217. 2007
ALOUI, Fathi; KCHAOU, Sonia y SAYADI, Sami. Physicochemical treatments of anionic
surfactants wastewater: Effect on aerobic biodegradability.Journal of Hazardous Materials
164. 2009
AMUDA, O. S. y AMOO I. A. Coagulation/flocculation process and sludge conditioning in
beverage industrial wastewater treatment. Journal of Hazardous Materials Vol. 141. 2007
AMERICAN PUBLIC HEALTH ASOCIATION, AMERICAN WATER WORKS ASOCIATION
AND WATER POLLUTION CONTROL FEDERATION. Métodos normalizados para el
análisis de aguas potables y residuales. Editorial Díaz de Santos S.A. Edición 17. 1992.
ARANGO, Álvaro. La electrocoagulación: una alternativa para el tratamiento de aguas
residuales. Revista lasallista de investigación vol. 2. Bogotá, Colombia. 2005
BARRAGÁN, Carlos. Situación ambiental del sector de recubrimiento de metales. Propel.
Colombia. 1997
BEDREGAL, Carmela. Programa de minimización de residuos industriales: estudio en la
industria de galvanoplastia. Universidad de Lima. 1993
BELMONT, Marco, et al. Treatment of domestic wastewater in a pilot-scale natural
treatment system in central Mexico. Ecological Engineering 23. 2004
BERNAL D., et al. Guía de selección de tecnología para el tratamiento de aguas
residuales domesticas por métodos naturales. Seminario internacional sobre métodos
naturales para el tratamiento de aguas residuales. Universidad del Valle. Colombia. 2003
BOTZ, M. overview of cyanide treatment methods. Mining environmental management,
Mining Journal Ltd. London UK. 2001
CHÁVEZ, Álvaro; CHISTANCHO, Diana y OSPINA Edgar. Una alternativa limpia para el
tratamiento de las aguas residuales galvánicas: revisión bibliográfica. Revista ingenierías
Universidad de Medellín. Colombia. 2009
58
CENTRO DE PROMOCIÓN DE TECNOLOGÍAS SOSTENIBLES.CPTS. Guía técnica de
producción más limpia para curtiembres de Bolivia. Bolivia, 2003
CENTRO NACIONAL DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA Y UNIVERSIDAD PONTIFICIA
BOLIVARIANA. Guía para la producción más limpia para el sector de recubrimientos
electrolíticos en Colombia. Colombia. 2002
CHMIELEWSKI, A. URBANSKI, T. y MIGDAL W. Separation technologies for metals
recovery from industrial wastes. Hydrometallurgy 45. 1997.
COMISIÓN AMBIENTAL METROPOLITANA. Concepto de manejo de residuos peligrosos
e industriales para el giro de la galvanoplastia. México D.F. 1998.
DABROWSKI, A., et al. Selective removal of the heavy metal ions from waters and
industrial wastewaters by ion-exchange method. Chemosphere 56. 2004
DEBREGAL, Carmela. Programa de minimización de residuos industriales. Estudio en la
industria de galvanoplastia. Perú. 1993
DUMESTRE, Alain; et al. Cyanide degradation under alkaline conditions by a strain of
fusarium solani isolated from contaminated soils. Applied and environmental
microbiology.1997, p. 2729–2734
ECCLES, H. Removal of heavy metals from effluents streams- why select a biological
process. International biodeteriotation y biodegradation. 1995
ECOEMPLEO. El impacto ambiental del sector metalmecánico [en línea]
<htpp://www.ecoempleo.com/Estudios/SectorIndustrial/capitulo4.pdf> citado el 20 de
marzo de 2010.
EPA, Capsule Report Managing Cyanide in Metal Finishing. Environmental Protection
Agency. U.S. 2000
EPA y SEDESOL. La minimización de los residuos en la industria de acabados de
metales. Grupo trabajo sobre prevención de la contaminación. U.S. 1993
FERNANDEZ, Antonio, et al. Tratamientos avanzados de aguas residuales industriales.
Informe de vigilancia tecnológica. Universidad de Alcalá. España. 2006
FUNDES. Guía de buenas prácticas para el sector de galvanoplastia. Colombia. 1999
59
GAVIRIA, Ana y MESA, Luis. Análisis de alternativas para la degradación de cianuros en
efluentes líquidos y sólidos en el municipio de Segovia, Antioquia y en la planta de
beneficio de la empresa mineros nacionales, municipio de Marmato, Caldas. Revista de la
facultad de minas, universidad nacional de Colombia, Medellín, Colombia. 2006
GIL, Edison y GIRALDO, Catalina. Proceso “acoplado” físico-químico y biotecnológico
para el tratamiento de las aguas residuales contaminadas con cianuro. Universidad Eafit.
GIPAB. Colombia. 2005
GÓMEZ, M., et al. A comparative study of tertiary wastewater treatment by physico-
chemical-UV process and macrofiltration–ultrafiltration technologies. Desalination 202.
2007
GONZÁLEZ, Omero; NAVA, Fabiola y URIBE, Alejandro. Efecto del cobre en el análisis
de cianuro libre por titulación. XXVIII Convención Minera Internacional. México. 2009
JARAMILLO, C. JARAMILLO, A. y TABORDA, G. construcción de un reactor
electroquímico para electrocoagulación como método alternativo en la descontaminación
de aguas residuales. Universidad de Caldas. Colombia. 2005
KNORRE, H. y GRIFFITHS, A. Cyanide detoxification with hydrogen peroxide using the
degussa process, en: D. van Zyl Cyanide and the Environment,1984.
KURNIAWAN, Tonni; CHAN, Gilbert; WAI-HUNG Lo. y BABEL Sandhya. Physico–
chemical treatment techniques for wastewater laden with heavy metals. Chemical
Engineering. Journal. 118. 2006
LOTTERMOSER, Bernd. Cyanidation Wastes of Gold-Silver Ores. En: MINE WASTES.
Characterization, treatment and environmental impacts. Segunda edición. 2007. Pág.184-
199. ISBN 3-540-48629- 1
MGA (Multilateral Investment Guarantee Agency). Environmental Guidelines for
Electroplating Industry. 2006
UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA. Diseño de procesos en ingeniería ambiental.
Grupo de ingeniería química [en línea]
<htpp://www3.uclm.es/profesorado/giq/doc_dis.htm> citado en 05 de noviembre de 2009.
MINISTERIO DE DESARROLLO SOCIAL Y MEDIO AMBIENTE. SECRETARÍA DE
DESARROLLO SUSTENTABLE Y POLÍTICA AMBIENTAL. Manual para inspectores.
Control de efluentes industriales. Argentina. 2004
60
MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA, PERÚ. Guía Ambiental Para el Manejo de Cianuro.
[En línea] <htpp:www.minem.gob.pe/> citado el 03 de febrero de 2010.
MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. Formulación de planes de pretratamiento de
efluentes industriales. Guía ambiental. Colombia. 2002
MINISTERIO DE SALUD. Decreto 1594 de 1984. Usos del agua y residuos líquidos.
Colombia. 1984
REYES, Johnatan y CABEZA, María del Carmen. Inventario de residuos peligrosos y
formulación de alternativas de minimización para la clasificación de generadores en la
zona industrial Betania – Cajicá jurisdicción car. Proyecto de grado para optar al título de
Ingeniero Ambiental y Sanitario. Universidad de la Salle. Colombia. 2006
REYNOLDS, Kelly. Tratamiento de aguas residuales en Latinoamérica. Universidad de
Arizona, EE.UU. 2002
RIBEIRO, M.; PAIM, T. y ROCHA, S. Utilización de hidróxido de magnesio en la
precipitación de metales pesados. Revista de la facultad de ingenierías. Universidad de
Atacama. Chile. 2008
RIVERA, Liza Michelle. Validación de parámetros de pH y tiempos de mezclado y
asentamiento para el proceso de precipitación de metales pesados en efluentes de aguas
usadas en Baxter Caribe inc. Tesis ciencias ambientales. Universidad del Turabo. Puerto
Rico. 2001.
Romero R., J. A. Tratamiento de Aguas Residuales Teoría y Principios de Diseño. Santafé
de Bogotá, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. (2002).
SÁNCHEZ L., Francisco. Tratamientos combinados físico-químicos y de oxidación para la
depuración de aguas residuales de la industria corchera. Tesis doctoral para optar al
grado de doctor en ciencias, sección de química. Universidad de Extremadura. Facultad
de ciencias. Badajoz, España. 2007.
SANTOS, María Josefa y DE OLIVEIRA, Elisabeth. Heavy metals removal in industrial
effluents bysequential adsorbent treatment. Advances in Environmental Research 7. 2003
SECRETARIA DE ESTADO DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES.
Normas sobre aguas residuales. República Dominicana. 2001
61
SOTO, Eduardo; MIRANDA, César y LOREDO, José. Optimización del proceso de
remoción de metales pesados de agua residual de la industria galvánica por precipitación
química. Información tecnológica. ISSN 0718-0764. 2006
SUN KOU, María del Rosario. Procesos para el tratamiento de las aguas residuales en
plantas galvánicas y metalúrgicas. Universidad Católica del Perú, Perú. 2006
TAMAYO, Carlos. Evaluación de las necesidades, capacidades y prospectivas de
producción más limpia en Colombia. Ministerio del Medio Ambiente. [En línea] Bogotá:
Ministerio del Medio Ambiente, s.f. 13 p. Disponible en: http://unfccc.t/files
/documentation/workshops_documentation/application/pdf/colomcp.pdf. Citado febrero de
2009.
THOMAS, Symon, et al. Heavy metal removal from electroplantng. Pollution control, 2006
WEBER, Thomas J. wastewater treatment. Wastewater Management Inc., Cleveland.
2000
YOUNG, C. y JORDAN, T. Cyanide remediation: current and past technologies.
Department of Metallurgical Engineering, Montana Tech, Butte. Usa. 1999.
62
ANEXOS
1. presentación de la concentración de los contaminantes y las características
principales de las aguas residuales estudiadas de acuerdo a cada punto de
vertimiento encontrado
Tabla 1 Concentración de contaminantes de aguas residuales del tanque
Contaminantes Concentración (mg/L)
Alcalinidad 204,2 - 216,6 mg/L CaCO3
DQO 341-350 mg O2/L
NO3- 188,46 - 207,92
Cl- 17,491 - 29,990
SO4= 68,5 - 88,5
CN- 45,944 - 57,930
Cu 71,85
Ag 130,52
Pb 3,126
Ni 2,542
As, Cr y DBO= N.D (no detectable)
Tabla 2 Concentración de contaminantes de enjuague desengrasante químico
Contaminantes Concentración mg/L o unidades de pH
pH 11,3
Acidez 200mg/L CaCO3
NO3- 53,421
Cl- 249,9
SO4= 5500
CN- 599,25
Cu 7,55
Ag 1089,45
Ni, Pb y DQO= N.D
Tabla 3 Concentración de contaminantes de enjuague cobre pH alcalino
Contaminantes Concentración mg/L o unidades de pH
pH 10,27
Alcalinidad 1837,8 mg/L CaCO3
DQO 266 mg O2/L
NO3- 9321,728
Cl- 5623,25
63
SO4= 23750
CN- 7391,05
Cu 29,15
Ag 7626
Ni, Pb y DBO= N.D
Tabla 4 Concentración de contaminantes de enjuague cobre pH ácido
Contaminantes Concentración o unidades de pH
pH 1,12
Acidez 3000 mg/L CaCO3
NO3- 4585,234
Cl- 374,9
SO4= 20000
CN- 998,8
Cu 8625
Ag 2178,5
Pb 0,25
Ni 5,85
Ag 7626
DQO= N.D
Tabla 5 Concentración de contaminantes de enjuague de Paladio/Estaño
Contaminantes Concentración mg/L o unidades de pH
pH 10,6
Alcalinidad 714,7 mg/L CaCO3
DQO 4 mg O2/L
NO3- 848,739
Cl- 624,8
SO4= 5500
CN- 2097,45
Cu 1149,0
Ag 1089,45
Ni 5,00
Pb y DBO= N.D
Tabla 6 Concentración de contaminantes de enjuague de Pre-plata
Contaminantes Concentración mg/L o unidades de pH
pH 12,36
Alcalinidad 4084 mg/L CaCO3
64
DQO 198 mg O2/L
NO3- 2904,562
Cl- 4498,6
SO4= 4750
CN- 12984,3
Cu 148,0
Ag 5447
Ni 10,15
Pb y DBO= N.D
Tabla 7 Concentración de contaminantes de enjuague de Plata
Contaminantes Concentración mg/L o unidades de pH
pH 12,39
Alcalinidad 4288,2 mg/L CaCO3
DQO 236 mg O2/L
DBO 0,7
NO3- 80900,360
Cl- 5373,35
SO4= 6250
CN- 9987,9
Cu 215,7
Ag 18521
Ni 11,75
Pb= N.D
Tabla 8 Concentración de contaminantes de enjuague de Barniz químico
Contaminantes Concentración mg/L o unidades de pH
pH 4,48
Acidez 200 mg/L CaCO3
DQO 959 mg O2/L
NO3- 593,637
Cl- 124,95
CN- 15980,7
Ag 1089,45
Ni 12,20
Pb, SO4=, Cu y DBO= N.D
2. Curvas de calibración análisis de metales, SO4= y NO3
-
3. Características principales de los contaminantes generados en Argentis
collection´s Ltda
65
3.1 Cianuro (CN-)
Son una familia de compuestos químicos que se caracterizan por la presencia de un
átomo de carbono enlazado a un átomo de nitrógeno mediante un enlace triple. Muchos
de sus compuestos presentan propiedades sumamente tóxicas o letales, como lo
demuestra su aplicación en venenos, pero a pesar de esto también poseen un gran
número de propiedades beneficiosas, lo que ha dado lugar a su producción comercial y
aplicación industrial, siendo el cianuro de sodio es el compuesto de cianuro que se utiliza
con mayor frecuencia en la industria minera, seguido del cianuro de calcio.
Las causas de intoxicación con los cianuros son muy variadas debido al gran uso que se
le ha dado; el cianuro es un inhibidor enzimático que bloquea la producción de ATP
(Adenosín Trifosfato) induciendo a la hipoxia celular. La ingestión de 200 mg de cianuro
de potasio o de sodio puede ser letal. Es muy rápido el inicio de los signos y síntomas
luego de una exposición e incluyen nauseas, olor a almendras amargas, convulsiones,
coma, depresión respiratoria, colapso cardiaco entre otras.
3.2 Cobre metálico
El cobre es un elemento poco tóxico. Sus efectos tóxicos pueden ser causados tanto por
el propio catión como por interferir la absorción y distribución del hierro y cinc. En forma
aguda provoca hemólisis, necrosis hepática, hemorragias gastrointestinales, etc.
En la forma de intoxicación crónica aparecen localmente irritación respiratoria,
alteraciones gastrointestinales y dermatitis por contacto, habiéndose sugerido que el
cobre puede intervenir en la producción de la fibrosis oral submucosa.
Sistémicamente origina fiebre del humo metálico, anemia hemolítica, degeneración
hepática, alteraciones renales, cerebrales y visuales.
