La precipitación es un proceso químico-físico fundamental en el tratamiento de aguas residuales industriales cuyo objetivo es convertir sustancias disueltas como metales pesados, fosfatos y otros compuestos inorgánicos y orgánicos en sólidos insolubles. Mediante la adición de precipitantes estas sustancias se convierten en una forma sedimentable o filtrable, lo que permite eliminarlas de las aguas residuales. La precipitación desempeña un papel clave en el cumplimiento de los límites legales y contribuye a mejorar la calidad del agua.
Índice
Antecedentes técnicos
Reacción química de la precipitación:
- La precipitación se basa en la adición de precipitantes químicos como el cloruro de hierro (III), el sulfato de aluminio o el hidróxido de calcio. Estos reactivos reaccionan con las sustancias disueltas en las aguas residuales y forman hidróxidos, fosfatos o sulfuros poco solubles, según las sustancias presentes.
- Por ejemplo, iones metálicos como el cobre, el zinc o el níquel reaccionan con sales de hierro o aluminio y forman compuestos de hidróxido que precipitan en forma de partículas. Estas partículas son normalmente muy finas y deben agregarse en flóculos más grandes mediante otros procesos (como la floculación) para poder separarse eficazmente.
Ajuste del pH:
- Un factor decisivo para la eficacia de la precipitación es el valor del pH de las aguas residuales. Muchas reacciones de precipitación dependen del pH, ya que la solubilidad de los compuestos que deben precipitarse cambia significativamente cuando se ajusta el valor del pH. Por lo tanto, durante la precipitación por neutralización, el valor del pH se ajusta específicamente (por ejemplo, añadiendo ácidos o álcalis) para optimizar la formación de compuestos insolubles.
- Por ejemplo, la precipitación de hidróxidos metálicos es más eficaz en valores de pH neutros a ligeramente alcalinos (pH 8-9), ya que los compuestos de hidróxido pueden separarse mejor del agua en estos valores.
Métodos específicos de precipitación:
- Precipitación por neutralización: En este proceso, el valor del pH se ajusta para que los metales disueltos se precipiten del agua en forma de hidróxidos. Se trata de un proceso muy utilizado en la industria de la galvanoplastia y el tratamiento de metales para eliminar metales pesados como el níquel, el cobre o el zinc. El ajuste del valor del pH es crucial en este caso para garantizar la máxima precipitación de los hidróxidos.
- Precipitación sulfídica: La precipitación sulfídica puede utilizarse para concentraciones especialmente altas de metales pesados o en casos en los que la simple precipitación con hidróxido no es suficiente. En este proceso, se añade sulfuro de sodio u otro sulfuro para precipitar los metales en forma de sulfuros metálicos. Estos sulfuros son extremadamente poco solubles y, por tanto, pueden separarse con gran eficacia. Esta técnica se utiliza a menudo en las industrias química y minera, donde hay que tratar metales tóxicos como el plomo o el mercurio.
Foto: Nuestra planta de tratamiento de aguas residuales ALMA CHEM MCW para la precipitación y floculación de metales pesados, AOX, hidrocarburos y cianuros.
Ámbitos de aplicación
Industria metalúrgica:
- En la industria metalúrgica, sobre todo en la galvanoplastia, las aguas residuales suelen contener altas concentraciones de metales pesados que deben eliminarse por precipitación. Combinando la precipitación por neutralización y la precipitación de sulfuros, los metales pueden convertirse en compuestos estables poco solubles y separarse después por sedimentación o filtración.
Industria alimentaria y de bebidas:
- Las aguas residuales de la industria alimentaria suelen contener altas concentraciones de fosfatos y sustancias orgánicas. La adición de sales de hierro o aluminio convierte los fosfatos en compuestos insolubles, que se agregan y separan por floculación. Esto es crucial para evitar la eutrofización de las masas de agua.
Industria del papel y la pasta de papel:
- Esta industria produce aguas residuales ricas en fibras orgánicas y sólidos. La precipitación se utiliza para convertir las fibras y la materia orgánica disuelta en compuestos insolubles y reducir así la demanda química de oxígeno (DQO ). A menudo se utilizan compuestos de calcio para promover la formación de flóculos, que luego pueden sedimentarse fácilmente.
industria textil:
- Las aguas residuales de la industria textil suelen contener colorantes, metales pesados y tensioactivos. Los procesos de precipitación con sales de hierro y aluminio, así como con cal, se utilizan para precipitar las moléculas de colorante y los iones metálicos antes de eliminar los flóculos por filtración o sedimentación. Esta técnica es esencial para reducir las cargas de colorantes y contaminantes y garantizar el cumplimiento de los límites legales.
Industria petroquímica:
- En este caso, las aguas residuales suelen contener aceites, emulsiones e hidrocarburos orgánicos. Las reacciones específicas de precipitación convierten estos compuestos orgánicos en partículas sólidas, que luego se agregan y separan por floculación. Los precipitantes, como las sales de calcio o de aluminio, se suelen utilizar aquí para maximizar la eficacia de la eliminación de contaminantes.
Industria farmacéutica:
- La fabricación de medicamentos produce aguas residuales que contienen compuestos orgánicos complejos y metales pesados. Los procesos de precipitación son necesarios para aglutinar contaminantes específicos como fosfatos, compuestos de metales pesados y otras sustancias solubles y precipitarlos como compuestos sólidos. Aquí también se utilizan productos químicos especiales para garantizar un tratamiento específico.
Minería y tratamiento de minerales:
- En la industria minera, las aguas residuales suelen estar contaminadas con altas concentraciones de sulfatos y metales pesados. Las técnicas de precipitación y floculación se utilizan para eliminar estos contaminantes por precipitación en forma de sólidos estables. Esto contribuye significativamente a la desintoxicación de las aguas residuales y a la protección del medio ambiente.
Industria de pinturas y barnices:
- Las aguas residuales de esta industria suelen contener pigmentos, disolventes y metales pesados. Se utilizan procesos de precipitación para convertir los pigmentos y los iones de metales pesados en compuestos insolubles. A continuación se lleva a cabo la floculación para formar flóculos más grandes y sedimentables, que se separan por sedimentación o flotación.
Tecnología de superficie:
- En los procesos de tratamiento de superficies, como la galvanoplastia, las aguas residuales suelen contener altos niveles de ácidos, álcalis y metales pesados. Metales como el cromo, el cobre y el níquel pueden convertirse en compuestos insolubles y eliminarse por precipitación con sales de hierro o aluminio. Estos procesos son necesarios para cumplir la normativa legal sobre vertidos de aguas residuales y mejorar su calidad.
Foto: Planta de flotación ALMA NeoDAF con bucle de reacción para la precipitación de fosfatos, nitrógeno y DQO de aguas residuales lácteas.
Conclusión
La precipitación es un proceso indispensable en el tratamiento de aguas residuales industriales que convierte las impurezas disueltas en partículas sólidas mediante el uso selectivo de precipitantes químicos. Permite la eliminación eficaz de metales pesados, fosfatos y otros contaminantes, lo que se traduce en una elevada calidad del agua y el cumplimiento de los límites legales. El control preciso del valor del pH y la selección del precipitante adecuado son cruciales para optimizar el proceso de precipitación y garantizar una separación eficaz de las partículas.
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