Remoción de Arsénico en Agua para Consumo Humano Comparando la Electrocoagulación-Microfiltración con la Coagulación Química-Microfiltración

Abstract

Se evaluó la conveniencia de utilizar un proceso de Electrocoagulación-Microfiltración (EC MF) con respecto a un sistema de Coagulación Química-Microfiltración (CQ-MF) para la remoción de arsénico en agua para consumo humano. En las pruebas del proceso de CQ-MF se utilizó agua preparada en el laboratorio con una concentración de arsénico de 100 µg L-1. Los experimentos se realizaron variando la dosis de hierro (en un intervalo de 2-4 mg L-1 de Fe3+) y el pH (en un intervalo de 6.6-7.4), cada una con un tiempo de operación de 3 h. Las mejores condiciones encontradas fueron: pH 7.0, dosis de 4 mg L-1 de Fe3+ con lo cual se obtuvieron remanentes de arsénico dentro de los límites marcados por la NOM-127-SSA1-1994, así como por los estándares internacionales (OMS, EPA y UE) reportados para agua potable, obteniendo remociones del 96.6% para As. El punto de fuga de la membrana para el proceso de CQ-MF, bajo las mejores condiciones de operación, ocurrió después de 18 h de trabajo. En cuanto al arsénico residual, fue en un tiempo promedio de operación de 26 h cuando se alcanzó el límite máximo permisible marcado por los estándares internacionales (10 µg L-1), sin embargo, fue a las 44 h de trabajo cuando se alcanzó el límite máximo permisible estipulado por la normatividad mexicana (25 µg L-1). La membrana de MF tuvo un factor de selectividad de 0.07 a las 48 h de operación. El costo del tratamiento para este proceso fue de $0.85 por m3, del cual el 30% del costo corresponde al consumo de energía del proceso de MF, el 26% al consumo de coagulante (FeCl3), el 16% a la sustitución de las membranas de MF, el 15% al consumo de NaOH (para el ajuste de pH), un 9% a la mano de obra y finalmente un 4% a los insumos de limpieza para las membranas de MF; siendo poco significativo el costo correspondiente al consumo de energía para el proceso de CQ, respecto al proceso de EC. Para el proceso de EC-MF se utilizaron las mejores condiciones encontradas en el proceso de CQ-MF como son el pH y dosis de hierro, siendo la concentración de arsénico en el agua de 100 µg L-1. Se aplicó un diseño factorial 22, en este estudio las variables analizadas fueron el espaciamiento entre electrodos (en un intervalo de 0.4-0.8 cm) y el Gt de mezcla en el reactor (en un intervalo de 4,000-9,000). Se observó que la única variable que presentó un efecto significativo sobre el porcentaje de remoción de As y de Fe es el Gt. El operar el sistema con Gt cercanos o mayores a 9,000 permitió obtener remociones de arsénico del 89%. En este proceso es necesaria la adición de cloro para la oxidación del Fe2+ que se produce en el proceso electroquímico. Para la evaluación del punto de fuga de la membrana se trabajó con las mejores condiciones de operación que fueron: Gt 9,000, espacio entre electrodos 0.4 cm, pH 7.0, dosis de Fe3+ 4.0 mg L-1, cloro libre 4 mg L-1, durante un tiempo vii Resumen de operación de 30 h. En este caso el punto de fuga se encontró al haber transcurrido 16 h de trabajo. Es en este tiempo cuando la concentración residual de arsénico alcanzó el límite máximo permisible establecido por la OMS, EPA y UE, sin embargo, se llega al límite marcado por la NOM-127 después de haber transcurrido 24 h de trabajo. La membrana de MF presentó un factor de selectividad de 0.12 para las 30 h de operación. El costo de tratamiento fue de $1.48 por m3, del cual el 39% corresponde al consumo de energía del proceso de EC, el 18% al consumo de las placas de electrodos, el 17% al consumo de energía del proceso de MF, un 10% al costo de cloración, un 9% a la sustitución de las membranas de MF, un 5% a la mano de obra y finalmente un 2% a los insumos de limpieza para las membranas de MF. Finalmente, el proceso de CQ-MF resultó ser más eficiente tanto en términos de costos de operación como en la eficiencia de remoción del arsénico del agua en comparación con el proceso de EC-MF.