ES2238933B1 - Proceso de tratamiento y reutilizacion de efluentes textiles por tecnicas electroquimicas. - Google Patents
Proceso de tratamiento y reutilizacion de efluentes textiles por tecnicas electroquimicas.Info
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Abstract
Proceso de tratamiento y reutilización de efluentes textiles por técnicas electroquímicas. La presente invención se refiere a un método de tratamiento y reutilización de aguas residuales o efluentes procedentes de la tintura de fibras textiles individuales o en mezclas, mediante la decoloración por técnicas electroquímicas, la posterior irradiación opcional con luz ultravioleta y la reutilización del agua decolorada y del electrolito y otros auxiliares que ésta contiene en nuevos procesos de tintura.
Description
Proceso de tratamiento y reutilización de
efluentes textiles por técnicas electroquímicas.
La invención se encuadra en el sector técnico de
procesos de depuración de aguas residuales, más concretamente en la
decoloración (total o parcial) de los efluentes procedentes de la
tintura textil, empleando técnicas electroquímicas. El sistema
electroquímico ya sea externo o acoplado en un depósito de la propia
máquina de tintura produce efluentes decolorados los cuales se
almacenan para su reutilización en nuevas tinturas. Opcionalmente,
el agua ya tratada puede ser irradiada con luz ultravioleta durante
su almacenamiento para aumentar la velocidad de
decolora-
ción.
ción.
Una de las principales características de las
aguas residuales textiles es su elevada coloración. La mayoría de
colorantes textiles no son tóxicos, pero su presencia en el medio
acuático impide que parte de la luz solar llegue al fondo del
mismo, poniendo en peligro la subsistencia de las especies animales
y vegetales de la zona. Además, tiene el inconveniente de provocar
un desagradable efecto visual en los ríos. Es por este motivo que
las administraciones encargadas de controlar los vertidos imponen
limitaciones a la descarga de efluentes con color.
Los procesos convencionales de depuración
biológica por fangos activados no eliminan el color de forma
satisfactoria ya que los colorantes son poco biodegradables. De tal
manera que se hace necesaria la aplicación de tratamientos
terciarios para decolorar los efluentes textiles, entre los que
destacan:
- -
- Procesos de coagulación-floculación.
- -
- Adición de carbón activo.
- -
- Tratamiento con ozono.
- -
- Procesos de membrana.
En este sentido, diferentes documentos de
patente proponen la utilización de alguna de estas técnicas para
depurar efluentes textiles. La patente norteamericana US5750035 y
la belga BE865452 presentan procesos de
coagulación-floculación. La patente japonesa
JP50066956 propone la adsorción del colorante sobre carbón activo.
La patente estadounidense US66315887 aplica la ozonización y la
alemana DE19725096 elimina el colorante reactivo de aguas
residuales fuertemente coloreadas mediante la adición de un agente
complejante y una posterior filtración de membrana.
Junto a los procesos señalados anteriormente y
que ya han sido aplicados industrialmente, en los últimos años han
surgido nuevas tecnologías destinadas a la eliminación del color,
entre las que destaca la decoloración electroquímica. Así, la
patente US3915820 presenta un proceso para depurar aguas residuales
de tintura por electrolisis del colorante.
La decoloración electroquímica ofrece las
ventajas de ser un método fácilmente controlable, que se aplica en
condiciones de operación suaves (temperatura ambiente y presión
atmosférica) y que no añade productos químicos al agua tratada. Las
técnicas electroquímicas están especialmente indicadas para tratar
efluentes residuales con colorantes reactivos.
Los colorantes reactivos son ampliamente
utilizados en el sector algodonero ya que dan lugar a colores muy
brillantes y a unas tinturas de elevada solidez. Sin embargo, su
utilización supone un importante problema medioambiental, ya que
tienen un grado de agotamiento bajo (60%-90%) y necesitan de la
adición de una gran concentración de electrolito (principalmente
cloruro sódico o sulfato sódico) para llevar a cabo la tintura. En
consecuencia, la tintura con colorantes reactivos genera grandes
volúmenes de agua residual muy coloreada y de elevada salinidad. En
contrapartida, la sal que contienen estos efluentes sirve como
electrolito en el proceso de decoloración electroquímica.
Los efluentes decolorados son susceptibles de
ser reutilizados en nuevas tinturas con colorantes reactivos. Esta
reutilización supone un ahorro en el consumo de agua y de
electrolito, así como la reducción de la descarga de sal en los
acuíferos, con la consiguiente mejora del impacto ambiental. Uygur
[Coloration technology, 117: 111-113 (2001)]
reutiliza un 10% de un baño de tintura que contenía colorantes
reactivos, decolorándolo con H_{2}O_{2} y luz ultravioleta.
Perkins y col. [Textile Chemist and Colorist, 28 (1):
31-37] han diseñado a escala de planta piloto un
sistema que integra un ozonizador a la máquina de tintura.
La presente invención establece un proceso de
reutilización de efluentes residuales de tintura (previamente
decolorados) en una célula de electrolisis donde se destruye el
colorante. En este proceso se acopla una planta de tratamiento
electroquímico al sistema de tintura, de forma que el agua una vez
decolorada es reenviada a la máquina de tintura, consiguiendo así el
máximo aprovechamiento de agua y del electrolito de tintura.
La presente invención se refiere a un método de
tratamiento y reutilización de aguas residuales o efluentes
procedentes de la tintura de fibras textiles.
El nuevo proceso consta de las tres etapas
siguientes:
- 1.
- Decoloración de dichos efluentes empleando técnicas electroquímicas para destruir total o parcialmente los colorantes residuales que contienen (colorantes reactivos o de otro tipo).
- 2.
- Almacenamiento en un depósito o tanque donde, si es necesario, se irradian con luz ultravioleta para aumentar su velocidad de decoloración.
- 3.
- Reutilización del agua decolorada y del electrolito que ésta contiene en un nuevo proceso de tintura.
En la primera etapa, la decoloración se lleva a
cabo mediante el empleo de una célula electrolítica capaz de
degradar los colorantes, a través de la cual se bombea el efluente.
Se fijan el caudal de trabajo y la intensidad de la corriente
eléctrica en función de los colorantes empleados en el proceso y de
la materia orgánica que contenga el efluente, de forma que a la
salida de la célula electrolítica se aprecie a simple vista una
decoloración del agua residual, ya sea total o parcial.
El efluente tratado en la célula electroquímica
se almacena en un tanque o depósito que puede ser externo a la
máquina de tintura o puede formar parte de la misma máquina. Sobre
este depósito se coloca una luz ultravioleta que actúa como
catalizador para acelerar la decoloración de los efluentes
parcialmente decolorados por el tratamiento electroquímico (etapa
2).
Las etapas 1 y 2 pueden unificarse, utilizando
el depósito para formar una célula electroquímica que opera de
forma discontinua (en batch). En este caso, se introducen los
electrodos dentro del depósito y se conectan a una fuente de
alimentación, con lo que la decoloración se efectúa en el mismo
tanque de almacenamiento.
Finalmente, en la etapa 3 se procede a la
reutilización del agua decolorada y del electrolito que ésta
contiene en un nuevo proceso de tintura. Para ello, es necesario
reponer la cantidad de agua y de electrolito que se pierde durante
el proceso de tintura (del orden de un 30% de la cantidad inicial).
Posteriormente, se ajusta el pH requerido para proceder a la nueva
tintura y se añade el colorante necesario y en su caso, los
productos auxiliares pertinentes.
La presente invención se ilustra adicionalmente
mediante los siguientes ejemplos, los cuales no podrán ser
limitativos de su alcance.
Las condiciones generales de tintura de tejido
de punto de algodón son las 15 siguientes:
- -
- La relación de baño es 1/10, esto significa que se necesitan 10 litros de agua por cada kilogramo de tejido.
- -
- El colorante reactivo se emplea a una proporción de un 3% sobre el peso del tejido, lo que supone una concentración de 3 g/L.
- -
- Se usa cloruro sódico como electrolito a una concentración de 80 g/L.
- -
- El álcali utilizado durante el proceso de tintura es carbonato sódico a la concentración de 20 g/L o una mezcla de carbonato sódico y sosa cáustica (5 g/L y 0,5 g/L respectivamente) u otros productos inorgánicos u orgánicos alcalinos.
En primer lugar se disuelve el colorante y el
cloruro sódico en el agua y ésta, junto con el tejido, se
introducen en el tanque de tintura (sistema all in). El
proceso de tintura empieza a una temperatura de 50ºC. Al cabo de 15
minutos, la temperatura debe incrementarse hasta los 80ºC con un
gradiente de 1,4ºC/min. Transcurridos 30 minutos después de haber
alcanzado los 80ºC, se adiciona el álcali y se prosigue la tintura
durante una hora más. Una vez finalizado el proceso se comprueba el
pH, verificando que éste sea aproximadamente
10-11.
Después de la tintura, el tejido retiene
aproximadamente un 30% de agua y de electrolito. Así, el efluente
residual estará compuesto por un 70% del agua y del electrolito
empleado inicialmente para la tintura. Además, este efluente
contiene el colorante reactivo hidrolizado (no fijado en el tejido),
así como otras materias orgánicas propias del tejido o añadidas
durante su procesado previo, que son extraíbles durante el proceso
de tintura.
Dicho efluente residual de tintura se trata en
una célula electroquímica. El agua residual se suministra a la
célula por medio de una bomba centrífuga. La célula opera en
continuo, a un caudal regulable entre 2,5 y 25 L/h. La fuente de
alimentación permite regular la intensidad de corriente entre 0 y 25
A. La diferencia de potencial es variable entre 0 y 40 V, según la
intensidad aplicada y la conductividad del agua. Los electrodos
tienen una superficie de 500 cm^{2} y están constituidos por un
núcleo de titanio recubierto de óxidos de metales nobles,
principalmente platino.
Las condiciones del tratamiento son las
siguientes:
El efluente residual de tintura se decolora en
la célula electrolítica, ajustando el caudal a 20 L/h y la
intensidad de corriente a 6 A. En estas condiciones se genera una
diferencia de potencial de 12 V. El agua tratada y decolorada se
almacena en el tanque correspondiente.
Para su reutilización se procede de la siguiente
manera:
- -
- Se adiciona del volumen de agua perdido en el proceso de tintura al ser adsorbida por el tejido.
- -
- Se ajusta el pH del agua a 7 (pH inicial del baño de tintura).
- -
- Se valora la concentración de cloruros presentes en el agua para conocer la cantidad de cloruro sódico que debe añadirse.
- -
- Se adiciona la cantidad de cloruro sódico necesaria para alcanzar la concentración de electrolito requerida en la siguiente tintura.
- -
- Se reajusta la cantidad de colorante, según el número de reutilizaciones efectuadas.
Una vez preparado el nuevo baño, se procede a
realizar otra tintura en las condiciones fijadas.
En la figura 1 se representa un esquema del
proceso de tratamiento y reutilización de efluentes textiles por
técnicas electroquímicas. En la máquina de tintura (1) se genera un
agua residual que, después de pasar por un filtro (2), se almacena
en un depósito (3) desde donde se envía a la célula electroquímica
(4). En esta célula, mediante la aplicación de corriente eléctrica,
se lleva a cabo la decoloración del agua residual por degradación
del colorante que contiene. Una vez finalizado el tratamiento
electroquímico se recoge el agua en un depósito (5) donde, si es
necesario para concluir el proceso de decoloración, se irradia el
agua con una lampara de luz ultravioleta (6). El agua residual
tratada que todavía contiene el electrolito y puede contener
también otros auxiliares, se introduce nuevamente en la máquina de
tintura (1), de forma que se reutilizan todos ellos en un nuevo
proceso de tintura.
En el esquema presentado en la figura 2, el agua
residual generada en la maquina de tintura (1) pasa por un filtro
(2) hasta un depósito (3 y 5) que tiene acoplada la célula
electroquímica (4) y donde el agua es decolorada. En este mismo
depósito, opcionalmente, se puede acelerar o concluir el proceso de
decoloración mediante la irradiación con una lámpara de luz
ultravioleta (6). El agua tratada así como el electrolito y otros
auxiliares que puede contener se reutilizan nuevamente en la
maquina de tintura (1).
Es decir, el esquema expuesto en la figura 2
supone una variante del proceso representado en la figura 1. El
esquema descrito en la figura 1 está formado por dos depósitos (en
los que se almacena separadamente el agua residual sin tratar y el
agua tratada) y la célula electroquímica es independiente de éstos.
En el esquema representado en la figura 2 la célula electroquímica
está acoplada a un único depósito donde el agua de tintura es
almacenada y tratada.
Claims (5)
1. Un proceso de tratamiento y reutilización de
efluentes textiles por técnicas electroquímicas
caracterizado por la recogida del baño residual de tintura
(3), tratamiento del mismo en una célula electroquímica en continuo
o en batch (4) para provocar la destrucción total o degradación
parcial de los colorantes bajo unas determinadas condiciones de
intensidad de corriente, voltaje y caudal. Opcionalmente, el baño
tratado en la célula se expondrá a radiación UV (6) simultánea o
posteriormente al proceso electroquímico para aumentar el
rendimiento y/o acelerar la decoloración.
2. Un proceso de tratamiento y reutilización de
efluentes textiles por técnicas electroquímicas, según
reivindicación 1, caracterizado porque el baño tratado se
almacena en un depósito (5) donde se reconstituye para su
reutilización en la máquina de tintura (1).
3. Un proceso de tratamiento y reutilización de
efluentes textiles por técnicas electroquímicas, según
reivindicación 1, caracterizado por el tratamiento del baño
usado de tintura en una célula colocada externamente o en el
interior de la máquina de tintura para destruir o degradar los
colorantes residuales hasta la obtención de especies incoloras o
poco coloreadas, ya sea por oxidación o por reducción
electroquímica de forma continua o discontinua (batch). La
geometría superficie y material de los electrodos, así como la
intensidad de la corriente se fijan en función de las condiciones
operatorias, de las características de la maquinaria y de los baños
generados en la tintorería.
4. Un proceso de tratamiento y reutilización de
efluentes textiles por técnicas electroquímicas, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado por un método
operativo especialmente recomendado a la tintura de fibras
celulósicas y sus mezclas con colorantes reactivos con
reutilización directa y total de los baños de tintura usados que
contienen el colorante en forma hidrolizada (sin capacidad de
fijación por reacción con nuevo textil celulósico) consiguiendo un
ahorro de como mínimo el 70% en el consumo de agua y electrolitos
neutros (cloruro o sulfato sódico) empleados en las tinturas y al
mismo tiempo, reduciendo el impacto ambiental de las aguas
coloreadas y la salinización de los acuíferos.
5. Un proceso de tratamiento y reutilización de
efluentes textiles por técnicas electroquímicas, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado por la
reconstitución del baño de tintura residual decolorado siguiendo la
secuencia de etapas que se indican a continuación:
Medición del volumen residual
\rightarrow Adición de agua nueva hasta el volumen deseado
\rightarrow Neutralización del baño por adición de ácido
(opcional) \rightarrow Valoración de la concentración de cloruros
y/o sulfatos \rightarrow Adición del cloruro o sulfato sódicos
hasta la concentración deseada \rightarrow Adición de los nuevos
colorantes \rightarrow Nueva
tintura.
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VLYSSIDES, A.G. ET AL. "Testing an electrochemical method for treatment of textile dye wastewater" Waste Management, (2000), Vol. 20, páginas 569-574, todo el documento. * |
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Publication number | Publication date |
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ES2238933A1 (es) | 2005-09-01 |
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