Aplicaciones y características de los espumantes en el tratamiento de aguas residuales y efluentes

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Los espumantes para el tratamiento de aguas en la industria papelera se utilizan principalmente en los procesos de pulpa y fabricación de papel que tienen lugar en esta industria. Los componentes principales en este proceso son la lignina, la celulosa y los ácidos orgánicos volátiles. Estos efluentes se caracterizan por tener altas concentraciones de contaminantes, grandes cantidades de residuos a eliminar, dificultad para su degradación y baja biodegradabilidad. Por lo tanto, se trata de uno de los efluentes industriales más difíciles de tratar. El método más utilizado para tratar las aguas residuales de la industria papelera es la coagulación. Este método es versátil, requiere equipos sencillos y su operación es fácil. Sin embargo, tiene desventajas como un alto costo y la generación de grandes cantidades de lodos ； Otra opción es el método biológico, que se caracteriza por no generar contaminación secundaria y por tener costos de tratamiento bajos. Sin embargo, no permite reducir completamente el contenido de contaminantes orgánicos. En los últimos años, académicos nacionales e internacionales han realizado estudios sobre el uso del talco como agente coagulante, agente auxiliar para la filtración y espumador para tratar las aguas residuales de la industria papelera. Los espumantes utilizados en el tratamiento de aguas residuales grasosas se emplean principalmente en líquidos de enfriamiento y lubricación provenientes de la industria petrolera, la industria siderúrgica, las estaciones de gas y la industria mecánica. La presencia de aceite en estas aguas hace que éstas pierdan su capacidad de autolimpieza, lo que a su vez perturba el equilibrio ecológico del agua. Esto no solo pone en peligro la salud humana, sino que también afecta la producción agrícola. Actualmente, el método de flotación es el principal utilizado para tratar aguas residuales grasosas. Sin embargo, este método consume mucha energía, requiere una gran cantidad de coagulantes y ocupa mucho espacio. Otros métodos, como los electroquímicos o los de adsorción, también presentan desventajas como costos operativos elevados y un rango de aplicación limitado. En los últimos años, algunos investigadores han estudiado el uso de polvos antiespumantes como agentes absorbentes de aceite, lo que ha abierto una nueva vía para tratar las aguas residuales contaminadas con aceite. Yu Renhuan y sus colaboradores analizaron el efecto de dos factores: la cantidad de talco utilizado y su tamaño de grano, en la capacidad del ciclón de aire para purificar las aguas residuales grasosas. Los resultados mostraron que, cuando el tamaño de las partículas de talco (150 g/m3 de agua) era de 0,074 mm y su proporción era del 81%, la tasa de eliminación de aceite alcanzaba el 78,30%. El talco tiene un efecto notable en la eliminación de aceite en los ciclones de aireación; en comparación con el caso en que no se utiliza talco, la tasa de eliminación de aceite aumenta en aproximadamente un 5%. También hay investigadores que estudian el efecto del tratamiento de aguas residuales grasas con talco bajo diferentes condiciones. Los resultados indican que, a 20°C, con una dosis de talco de 20 g/L y bajo condiciones de agitación lenta durante 15 minutos, la tasa de eliminación del COD en la gasolina es del 97,8%, mientras que en el diésel es del 81,5%. La talca es un mineral hidrofóbico y lipofílico natural, capaz de facilitar la separación de partículas hidrofóbicas y lipofílicas en mezclas de aceite y agua. Por lo tanto, la talca puede utilizarse como agente absorbente para tratar aguas residuales grasosas. El tratamiento de las aguas residuales de tintes: sus componentes son complejos y su color es intenso, lo que causa una grave contaminación del medio ambiente. Los efluentes de tintes catiónicos son difíciles de descolorir mediante biodegradación, ya que contienen grupos aromáticos complejos; su biodegradabilidad es baja, por lo que resulta complicado tratar estos efluentes. Los métodos tradicionales de tratamiento de las aguas residuales con colorantes (filtración, coagulación, etc.) solo convierten los contaminantes de la fase líquida a la fase sólida o gaseosa; no eliminan por completo los contaminantes y además pueden causar una contaminación secundaria. Por lo tanto, se están desarrollando constantemente tecnologías de tratamiento que son económicas, eficaces y ecológicas. Tratamiento de aguas residuales orgánicas aromáticas. Con el desarrollo de industrias como la petroquímica y la de plásticos, las fábricas generan cada vez más aguas residuales que contienen compuestos aromáticos. Estos contaminantes tienen una estructura estable y son difíciles de degradar. Actualmente, los métodos principales para tratar estas aguas residuales son la oxidación avanzada con reactivos químicos y la técnica de separación por membranas líquidas. Aunque el primer método es sencillo de utilizar y las reacciones son rápidas, su costo operativo es elevado, por lo que se utiliza poco en el país ； La película líquida utilizada por esta última se envejece con facilidad, y también presenta problemas como la contaminación de la película y costos elevados. El polvo antiespumante es muy eficaz para tratar aguas residuales, y su efectividad depende principalmente de la estructura y las propiedades de dichas aguas: (1) una estructura porosa única y un área superficial específica elevada ； (2) Los grupos funcionales en la superficie, OH—, H—O—H y Si—O, son muy activos ； (3) Propiedades hidrofóbicas y lipofílicas naturales ； (4) Estabilidad química. Los métodos principales de modificación de las polvos antiespumantes utilizados en el tratamiento de aguas son: el método de modificación por recubrimiento superficial, el método de modificación por trituración mecánica, el método de tratamiento con ultrasonidos y el método de modificación por acidificación. Después de ser modificados, los polvos antiespumantes presentan una mayor superficie específica, una mayor actividad superficial y un mejor poder de adsorción; por lo tanto, pueden utilizarse para tratar aguas residuales. El autor sugiere que en el futuro se debe trabajar en los siguientes aspectos: (1) Existen pocos métodos para modificar la arcilla antiespumante como agente de tratamiento de aguas. Sobre la base de sus propias características, sería necesario explorar métodos de modificación activa local o métodos de modificación de la capa externa, con el fin de mejorar la selectividad del talco modificado para la adsorción de contaminantes específicos. Además, también se debe prestar atención al problema de la emisión de ácidos en el talco acidificado ； (2) Las aguas residuales tratadas con polvo antiespumante suelen ser aguas residuales simuladas en laboratorio o aquellas que contienen un solo tipo de contaminante. Aún está por determinar si el polvo antiespumante puede utilizarse en grandes cantidades en las operaciones productivas reales ； (3) Estudios han demostrado que la mezcla resultante de la hibridación entre SN (octadecildimetilhidroxietilquaternario) y sílice de magnesio puede adsorber los aniones presentes en las aguas residuales conteniendo colorantes. La estructura interfacial de la sílice de magnesio es similar a la del talco; por lo tanto, se podría considerar la utilización de una mezcla de talco y SN para eliminar los aniones de las aguas residuales de colorantes ； (4) Dada la capacidad del talco para lubricar y absorber, se puede estudiar el papel del polvo antiespumante como agente auxiliar en la filtración en las tecnologías de separación por membranas ； (5) Se debe intensificar la investigación en métodos como el reciclaje de la espuma eliminadora, a fin de proporcionar una base teórica para el desarrollo ulterior de su uso en el tratamiento de aguas. A medida que se profundiza la investigación sobre el uso de polvos antiespumantes para purificar las aguas contaminadas, y con el desarrollo continuo de técnicas para modificar el talco, se espera que estos polvos antiespumantes logren avances significativos en el tratamiento de aguas.