Tratamento eletroquimico de efluentes cianidricos usando eletrodos comerciais de oxidos de metais nobres

Autor(es)

Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica
• Data de defesa: 2001-02-22

Membros da banca

Rodnei Bertazzoli; Adalgisa Rodrigues de Andrade; Paulo Teng An Sumodjo; Artur de Jesus Motheo; Lauro Tatsuo Kubota

• Orientador: Rodnei Bertazzoli

Resumo

Os cianetos inorgânicos são utilizados principalmente da indústria da galvanoplastia e da extração mineral, e os efluentes gerados nestas atividades industriais têm como característica a presença de metais pesados complexados. O uso intensivo deste composto gera grandes quantidades de efluentes e resíduos contendo altos teores de cianeto, representando um risco ecológico devido à sua alta toxicidade para a maioria das formas de vida. Este fato torna indispensável o tratamento adequado destes efluentes e resíduos antes do descarte final. Neste trabalho propõe-se um tratamento eletroquímico de efluentes cianídricos, atuando como tratamento principal ou coadjuvante ao processo químico convencional, com o objetivo de degradar anodicamente os cianetos e recuperar catodicamente os íons de metais pesados presentes, reduzindo a geração do lodo cianídrico. O objetivo é desenvolver e otimizar um reator eletroquímico em escala piloto para o tratamento de efluentes cianídricos contendo metais pesados. O processo de desenvolvimento e otimização do reator eletroquímico, utilizando eletrodos comerciais de óxidos de metais nobres (DSA®), foi executado em três etapas: I) a seleção do material do anodo comercial de óxidos de metais nobres, 2) o estudo do processo em um reator de bancada e 3) o estudo do processo em um reator piloto. Inicialmente foram avaliados dois eletrodos comerciais de óxidos de metais nobres, fabricados pela De Nora do Brasil Ltda: os eletrodos do tipo DSA®. As análises morfológica e elementar indicaram a composição aproximada para os eletrodos estudados: Ti/70TiO2-30RuO2 e Ti/55Ta205-45IrO2, para DSA® e DSA-Cl2 respectivamente. A voltametria hidrodinâmica com eletrodos disco rotatórios indicaram uma relação dos valores da constante cinética aparente (kapp) para os eletrodos DSA-Cl2 e DSA-02, respectivamente, na proporção de 1:1,2. Isto indica que o eletrodo Ti/55Ta205-45IrO2 apresenta um poder eletrocatalítico para a reação de evolução de oxigênio mais elevado e que, provavelmente, esse mesmo eletrodo apresente uma eficiência inferior ao eletrodo DSA-Cl2, para a destruição de cianetos. O uso da eletrólise a potencial constante confirmou este fato, pois mostrou que a constante cinética (kcN) do processo de oxidação de cianetos apresenta valores superiores sobre a superfície do eletrodo DSA- Cl2 em todos os potenciais estudados, tomando esse eletrodo o mais indicado para o uso nos reatores eletroquímicos. Na segunda etapa, o processo de destruição de cianetos foi estudado em um reator eletroquímico em escala de bancada, do tipo "flow-by", com um anodo comercial do tipo DSA Cl2. Neste reator, as concentrações de cianeto livre foram reduzidas a valores próximos a 0,1 mg L-1, a partir de soluções contendo 700, 500, 200, 100 e 50 mg L-1. Durante o tratamento em regime de recirculação, avaliou-se a influência da densidade de corrente anódica aplicada, da velocidade do fluido no interior do reator e da concentração inicial da espécie poluente sobre a constante cinética (kcN) do processo e o consumo de energia elétrica para oxidar cada kg de cianetos. O valor da constante cinética do processo, nas condições operacionais consideradas ótimas (1= 50 mA cm-2 e V= 0,22 m s-1), é de 2,2.10-4 m s-l. O custo aproximado do tratamento de um efluente contendo aproximadamente 700 mg L-1 de CN- livre, considerando-se uma taxa de remoção de -99%, é de R$ 1,70 kg-I de cianetos (-US$ 0.75 kg-1- valores de dezembro/2000). Na fase de estudo do processo de tratamento eletroquímico de efluentes cianídricos, utilizando um reator piloto com anodos comerciais do tipo DSA®- Cl2, determinou-se as condições operacionais (densidade de corrente aplicada e velocidade do fluxo no interior do reator) nas quais o processo de remoção de cianetos livres apresentou a melhor eficiência, e estas foram 41 mA cm-2 e 0,053 m s-l, respectivamente. O valor da constante cinética obtido para o efluente galvânico real foi de 1,99.1O-5 m s-1. No entanto, o consumo de energia elétrica por kg de cianeto oxidado ficou em 1.060 kWh kg-1, representando um custo financeiro de R$ 53,00 kg-1 de cianetos totais. O mesmo efluente tratado pelo método químico convencional, utilizou 2,5 L de NaClO a 12% e gerou um lodo de coloração preta e de difícil filtração, representando um custo nu de R$ 294,00 kg-I de cianetos totais (considerando-se o valor de R$ 1,00 L-I de NaClO a 12%). O tratamento eletroquímico apresentou um custo financeiro de aproximadamente 5,5 vezes menor do que o tratamento químico convencional, R$ 53,00 e R$ 294,00 respectivamente, para cada kg de cianetos totais oxidados (AU)

• Processo FAPESP: 96/06762-2 - Tratamento de efluentes da industria da galvanoplastia: estudo da remocao de metais e oxidacao de cianeto com o uso de uma celula eletrolitica.
• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado