La reducción del cromo es un proceso químico esencial en el tratamiento de aguas residuales industriales cuyo objetivo es convertir el cromo (VI) altamente tóxico (cromo hexavalente) en la forma menos tóxica y más fácil de eliminar cromo(III) (cromo trivalente). El cromo (VI) es hidrosoluble, altamente oxidante y se considera cancerígeno, lo que lo convierte en un importante riesgo medioambiental y sanitario. La reducción a cromo (III) es un paso fundamental para eliminar eficazmente el cromo de las aguas residuales industriales y cumplir los límites legales de vertido a las masas de agua.
Índice
Antecedentes técnicos
El cromo se presenta en dos estados de oxidación principales: Cromo (III) y Cromo (VI). Mientras que el cromo (III) es una forma relativamente inofensiva que incluso aparece como oligoelemento esencial en algunos procesos biológicos, el cromo (VI) es muy tóxico, extremadamente móvil en sistemas acuosos y más difícil de eliminar. Como el cromo (VI) sigue siendo soluble en rangos de pH entre ácidos y neutros, plantea un reto especial en el tratamiento de las aguas residuales.
El proceso de reducción del cromo (VI) a cromo (III) se lleva a cabo mediante la adición de agentes reductores. Estos agentes reductores liberan electrones que convierten el cromo hexavalente en cromo trivalente. El cromo (III) resultante se elimina mediante precipitación química del agua.
Reacción química
La reducción del cromo (VI) a cromo (III) puede llevarse a cabo utilizando diversos agentes reductores. Los agentes reductores más comunes son
Bisulfito de sodio (NaHSO₃)
En esta reacción, el cromo hexavalente (ion dicromato) se reduce a cromo trivalente, mientras que el ion sulfito se oxida.
Dióxido de azufre (SO₂)
El dióxido de azufre es otro agente reductor de uso frecuente, que también se utiliza para reducir el cromo (VI) a cromo (III).
Sulfato de hierro(II) (FeSO₄)
En esta reacción, el ion hierro(II) actúa como donante de electrones que reduce el cromo(VI).
Tras la reducción, se produce el relativamente inocuo cromo(III), que se precipita como hidróxido de cromo [Cr(OH)₃ ] en una etapa posterior. Para ello, se añaden álcalis como hidróxido de sodio (NaOH) o lechada de cal (Ca(OH)₂) para elevar el valor del pH a un rango alcalino (pH 8-9).
Etapas del proceso de reducción del cromo
1ª etapa de reducción
El proceso de reducción del cromo comienza con la adición del agente reductor a las aguas residuales que contienen cromo(VI). En condiciones ácidas (pH 2-3), el cromo (VI) reacciona con el agente reductor y se convierte en la forma trivalente cromo (III). El control del pH es crucial para garantizar que la reducción sea completa.
2. Ajuste del pH y precipitación
Tras la reducción, el pH de las aguas residuales se eleva a valores alcalinos para que el cromo (III) precipite en forma de hidróxido de cromo [Cr(OH)₃]. Este proceso de precipitación tiene lugar de forma óptima en el intervalo de pH entre 8 y 9, ya que el cromo (III) es menos soluble en este intervalo. A continuación, los sólidos formados pueden eliminarse por sedimentación o filtración eliminarse.
3. floculación y sedimentación
Para separar eficazmente las partículas de hidróxido de c romo resultantes, se añaden floculantes como polielectrolitos para agregar los sólidos en flóculos más grandes. Estos flóculos se hunden en el fondo de un tanque de sedimentación y pueden eliminarse como lodos de cromo.
Foto: Sistema CP ALMA CHEM MCW para la eliminación de metales pesados, AOX, hidrocarburos, cianuro y cromo (utilizando bisulfito sódico).
4. tratamiento de lodos
Los lodos de cromo separados contienen el cromo (III) separado en forma de hidróxido de cromo. Estos lodos deben deshidratarse y eliminarse adecuadamente para no contaminar el medio ambiente.
5. filtración por carbón activo e intercambio iónico
En algunos casos, especialmente con valores límite permisibles de cromo muy bajos, se requieren pasos de limpieza adicionales, tales como filtración con carbón activo o intercambiadores de iones para reducir aún más las concentraciones residuales de cromo en el agua.
Foto: Intercambiador de iones ALMA ION para la eliminación de contaminantes específicos como el cromo.
Ámbitos de aplicación de la reducción del cromo
La reducción del cromo se utiliza en diversas industrias que producen aguas residuales que contienen cromo (VI):
Industria de la galvanoplastia
En la industria de la galvanoplastia, el cromo (VI) se utiliza para el cromado de metales y para tratamientos superficiales. La reducción del cromo es un proceso esencial para tratar las aguas residuales que contienen cromo (VI) hasta niveles seguros antes de que puedan verterse o reciclarse.Industria textil y del cuero
En las industrias textil y del curtido del cuero, el cromo (VI) se utiliza en algunos procesos para la coloración o el tratamiento de superficies. Las aguas residuales de esta industria deben tratarse a fondo para convertir el cromo (VI) en la forma menos tóxica cromo (III).Industria química
El cromo (VI) se utiliza como agente oxidante en la síntesis química y la producción de pigmentos y tintes. Las aguas residuales de estos procesos suelen contener cromo (VI), que debe tratarse mediante reducción y posterior precipitación.Industria del vidrio y la cerámica
El cromo (VI) se utiliza en la coloración del vidrio y la producción de cerámica. También en este caso se producen aguas residuales que deben tratarse antes de verterse al medio ambiente.
Ventajas de la reducción de cromo
Eliminación eficaz del cromo (VI): El proceso de reducción es un método probado para convertir de forma segura el cromo (VI), altamente tóxico, en la forma inocua cromo (III), reduciendo así significativamente los riesgos para el medio ambiente y la salud.
Gran flexibilidad: el proceso puede aplicarse a diversas aguas residuales industriales y ofrece una solución fiable para el tratamiento de residuos de metales pesados, independientemente del tipo de industria.
Cumplimiento de las normas medioambientales: Con la reducción del cromo, las empresas pueden asegurarse de que respetan los estrictos límites legales de vertidos de cromo a las masas de agua y mantener su cumplimiento.
Los retos de la reducción del cromo
Elevado consumo de productos químicos: La reducción y posterior precipitación requiere el uso de agentes reductores y correctores del pH, lo que conlleva unos costes de explotación continuos.
Tratamiento de lodos: La precipitación del cromo (III) da lugar a la formación de lodos de cromo, que deben deshidratarse y eliminarse de forma respetuosa con el medio ambiente. Esto plantea exigencias adicionales al tratamiento de las aguas residuales y los lodos.
Control preciso del pH: Los procesos de reducción y precipitación requieren un control preciso del pH para garantizar una reducción y precipitación completas. Las desviaciones en el valor del pH pueden provocar una reducción incompleta del cromo o una precipitación ineficaz.
Conclusión
La reducción del cromo es un proceso esencial en el tratamiento de las aguas residuales industriales para convertir de forma segura el cromo (VI), tóxico y perjudicial para el medio ambiente, en cromo (III), menos tóxico, y eliminarlo a continuación de las aguas residuales. Con el control adecuado del pH, la elección de un agente reductor apropiado y la posterior precipitación, se puede reducir eficazmente la carga de cromo en las aguas residuales. El sistema MCW CP de ALMA CHEM ofrece soluciones personalizadas para la reducción y el tratamiento del cromo que permiten una eliminación de las aguas residuales respetuosa con el medio ambiente y con la legislación vigente.
