TRATAMENTO ELETROLÍTICO DE EFLUENTES CIANÍDRICOS COM UM REATOR DE FLUXO


Marcos R. V. Lanza (PG) e Rodnei Bertazzoli (PQ)

Departamento de Engenharia de Materiais, Fac. Eng. Mecânica, UNICAMP

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e-mail: bertaz@fem.unicamp.br


palavras-chave: eletro-oxidação de cianeto, reator eletroquímico, tratamento eletrolítico de efluentes.


INTRODUÇÃO: Os efluentes cianídricos, advindos principalmente da indústria da galvanoplastia e da extração mineral, têm como característica a presença de metais pesados complexados. A presença destes complexos dificulta o tratamento convencional de cloração alcalina, além de gerar um lodo cianídrico classe I [1]. Neste trabalho é apresentada uma avaliação da eficiência de um reator eletrolítico, utilizando anodos comerciais do tipo DSA-Cl2®, no tratamento de efluentes cianídricos contendo metais pesados complexados.

MATERIAIS E MÉTODOS: O reator eletroquímico utilizado apresenta um único compartimento e como anodo foi utilizada uma chapa de titânio revestido tipo DSA®-Cl2 comercial (Ti/70TiO2-30RuO2 da De Nora do Brasil Ltda.) com uma área anódica de 70 cm2. Como catodo foi utilizado um bloco de carbono vítreo reticulado de 80 ppi. Os ensaios eletrolíticos à corrente constante foram feitos em condições ótimas [2] (densidade de corrente anódica de 50 mA.cm-2 e velocidade do fluido no interior da célula de 0,22 m.s-1) utilizando-se uma fonte de tensão estabilizada (20 V - 5 A) acoplada ao reator. Os valores de pH e as concentrações de CN- foram monitorados com eletrodos da Orion. As concentrações de Cu+ e Zn2+ foram monitoradas por espectroscopia de absorção atômica. A solução base utilizada era composta de NaOH 0,1 M + Na2SO4 0,1 M + Na2CO3 0,1 M com concentrações variáveis de CN-, Cu+ e Zn2+. Todos o ensaios foram feitos em regime de recirculação, utilizando-se um volume total de solução de 2,0 L.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na Figura 1 são apresentadas as curvas de decaimento da concentração de CN- em função do tempo de eletrólise. As três soluções utilizadas nos ensaios foram: (a) solução base contendo ~700 mg.L-1 de CN- livre, (b) solução base contendo ~140 mg.L-1 de Cu+ e ~640 mg.L-1 de CN- total, considerando-se a presença do complexo [Cu(CN)4]3-, e (c) solução base contendo ~90 mg.L-1 de Zn2+ e ~370 mg.L-1 de CN- total, considerando-se a presença do complexo [Zn(CN)4]2-. Nesta figura pode-se notar que independente da composição da solução (com ou sem metais pesados complexados) as curvas apresentaram um decaimento exponencial, indicando uma cinética de primeira ordem para o processo de eletro-oxidação de CN-. Além disso, nas três soluções ensaiadas a concentração de CN- foi reduzida a teores próximos de 0,1 mg.L-1 em aproximadamente 120 minutos. A remoção dos metais foi praticamente completa, obtendo-se teores finais de ~0,1 mg.L-1, em 80 e 60 minutos para Cu(I) e Zn(II), respectivamente.















Figura 1 – Perfis de decaimento das concentrações de CN- em função do tempo para as soluções (a), (b) e (c).

A constante cinética do processo (kCN), obtida a partir da equação para decaimento de primeira ordem ,equação (1) abaixo, pode ser utilizada como um parâmetro de avaliação da eficiência da célula eletrolítica desenvolvida para o tratamento de efluentes cianídricos.

Ct=C0.exp[(-kCN.Ae.Vr-1).t] (1)

onde Ae é a área do eletrodo, Vr é o volume de solução eletrolisada, t é o tempo de eletrólise e Ct e C0 são as concentrações de CN- nos tempos t e 0, respectivamente.


A partir dos coeficientes angulares dos gráficos de ln(Ct.C0-1) vs. t, calculou-se os valores de kCN para as diferentes soluções eletrolisadas. Os valores de kCN obtidos para as soluções (a), (b) e (c) foram: 2,2.10-4 m.s-1, 1,8.10-4 m.s-1 e 2,7.10-4 m.s-1, respectivamente. Esses resultados apontam para uma eficiência superior deste reator eletrolítico em relação a outros projetos, destinados ao tratamento eletrolítico de efluentes cianídricos, encontrados na literatura (kCN=1,75.10-5 m.s-1) [3]. O valor médio de kCN para o reator é de ~2.10-4 m.s-1. Além da constante cinética, a eficiência do processo pode ser avaliada em termos de consumo de energia elétrica por kg de poluente tratado. Neste caso, obteve-se um consumo de 33,8 kWh.kg-1 (R$ 4,40.kg-1) de CN- para a solução (a), 26,9 kWh.kg-1 (R$ 3,50.kg-1) de CN- para a solução (b) e 59,8 kWh.kg-1 (R$ 7,80.kg-1) de CN- para a solução (c), considerando-se uma taxa de remoção de 99% e o custo do kWh de R$ 0,13 (Nov/99).

CONCLUSÕES: O reator eletrolítico desenvolvido mostrou-se eficiente no tratamento de efluentes cianídricos sintéticos. Esse processo permite a oxidação dos íons CN- presentes e a remoção/recuperação dos metais pesados, sem a geração do lodo cianídrico, a um custo relativamente baixo (inferior a R$ 10,00.kg-1 CN-).

BIBLIOGRAFIA:

[1] BRENNER, A.; Electrodeposition of Alloys – Principles and Practice; Academic Press; NY; 1963.

[2] LANZA, M. R. V.; BERTAZZOLI, R.; Desenvolvimento de um reator de fluxo para a eletro-oxidação de cianetos em efluentes aquosos; XIV Congreso de la Sociedad Iberoamericana de Electroquímica (SIBAE); Oaxaca/México; Maio/2000.

[3] O GUTVEREN, U. B.; TORU, E.; KOPARAL, S.; Removal of cyanide by anodic oxidation for wastewater treatment. Water Research; V. 33; p. 1851-1856; 1999.

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