Oxidación química y fotoquímica de especies cianuradas presentes en aguas residuales de origen industrial

Abstract

El tratamiento de aguas residuales de procedencia industrial resulta ser uno de los problemas más acusados de los últimos años, debido al aumento de la actividad industrial y a la necesidad de reducir la contaminación presente en los efluentes industriales a fin de posibilitar la reutilización de las aguas y/o de su vertido a cauce público en condiciones adecuadas. El cianuro y sus derivados son especies muy tóxicas que habitualmente se encuentran presente en los efluentes generados por las industrias de extracción de minerales auroargentíferos o industrias de fabricación de coque metalúrgico, y que debe tratarse de la manera adecuada por cuestiones de seguridad y salud pública. Las especies cianuradas (e.g., cianuro y tiocianato) son, en su mayoría, compuestos estables poco biodegradables, por lo que se hace necesario emplear procedimientos químicos más severos para asegurar su degradación y conversión en compuestos menos nocivos. En esta tesis doctoral se ha realizado un estudio de la degradación de diversas especies cianuradas empleado procedimientos químicos y fotoquímicos. El primero de ellos se centra en el empleo de permanganato potásico como agente oxidante; si bien su uso en los procesos de potabilización del agua es ampliamente conocido desde hace tiempo, su empleo como agente detoxificante en la industria minera es relativamente reciente. Asimismo, el empleo de reacciones fotoquímicas se erige como una alternativa interesante por la posibilidad de aplicación de luz solar. Respecto al empleo de permanganato potásico como oxidante, en esta tesis doctoral se ha puesto de manifiesto que dicho reactivo es un método eficaz para la destrucción de la molécula de cianuro, si bien los resultados dependen notablemente del tipo de complejo de cianuro que se esté tratando (cianuros libres y débilmente disociados), de la relación másica entre el agente oxidante y la especie a degradar. En cambio, el rendimiento de degradación de tiocianato con permanganato potásico es mucho menor, incluso para altas cargas de oxidante. Estos resultados se confirmaron en el tratamiento de aguas residuales de diversa procedencia industrial con moderado contenido en cianuros y tiocianatos, observándose la degradación casi completa del cianuro total y un menor rendimiento para la oxidación de tiocianatos. Respecto a la utilización de métodos fotoquímicos, se han empleado diversas condiciones de iluminación en presencia y ausencia de óxido de titanio comercial (TiO2-P25) como catalizador, para evaluar la degradación de cianuros y tiocianatos. Los resultados han puesto de manifiesto la importancia de la naturaleza de la especie cianurada que se esté tratando, así como de la longitud de onda de la irradiación utilizada. En ausencia de catalizador y con iluminación solar simulada, el rendimiento de degradación de los tiocianatos es elevado, si bien se alcanzan valores inferiores al 25 % para su degradación tras 3 horas de irradiación. En cambio, la incorporación de irradiación más energética (UV) y catalizador permite obtener degradaciones de cianuros y tiocianatos muy elevadas en tan solo 3 horas de irradiación. La determinación de las especies intermedias generadas durante el tratamiento de degradación de cianuros, tiocianatos y las aguas reales de diversa procedencia industrial ha revelado la presencia de amonio como intermedio mayoritario, además de nitratos, nitritos, y sulfatos en el caso de tiocianato. Asimismo, los ensayos de toxicidad de la bacteria Vibrio Fischeri demostraron que los efluentes tratados por métodos fotoquímicos presentan una menor toxicidad que las aguas de partida no tratadas.