Tratamento de águas residuais contendo ácido

Efluentes ácidos são aqueles com pH inferior a 6. De acordo com os diferentes tipos e concentrações de ácidos, os efluentes ácidos podem ser classificados em efluentes ácidos inorgânicos e efluentes ácidos orgânicos; efluentes ácidos fortes e efluentes ácidos fracos; efluentes monoácidos e efluentes poliácidos; efluentes ácidos de baixa concentração e efluentes ácidos de alta concentração. Geralmente, além de conterem ácido, os efluentes ácidos também costumam conter íons de metais pesados ​​e seus sais, bem como outras substâncias nocivas. Os efluentes ácidos provêm de uma ampla gama de fontes, incluindo drenagem de minas, hidrometalurgia, laminação de aço, tratamento ácido superficial de aço e metais não ferrosos, indústria química, produção de ácidos, corantes, eletrólise, galvanoplastia, fibras artificiais e outros setores industriais. Os efluentes ácidos mais comuns são os efluentes de ácido sulfúrico, seguidos pelos efluentes de ácido clorídrico e ácido nítrico. Todos os anos, a China despeja cerca de um milhão de metros cúbicos de resíduos ácidos industriais. Se esses efluentes forem despejados diretamente, sem tratamento, corroerão tubulações, danificarão plantações, prejudicarão peixes, avariarão embarcações e causarão danos à saúde ambiental. Os efluentes ácidos industriais devem ser tratados para atender aos padrões nacionais de descarte antes de serem lançados no mercado. Esses efluentes ácidos podem ser reciclados e reutilizados. Para o tratamento desses resíduos ácidos, podem ser escolhidos métodos como tratamento com sal, concentração, neutralização química, extração, resinas de troca iônica, separação por membrana, entre outros.

1. reciclagem de sal

O processo conhecido como precipitação salina consiste em utilizar uma grande quantidade de água salgada saturada para precipitar quase todas as impurezas orgânicas presentes no ácido residual. No entanto, esse método produz ácido clorídrico e afeta a recuperação e a utilização do ácido sulfúrico presente no ácido residual. Portanto, estudou-se o método de precipitação salina das impurezas orgânicas no ácido residual com solução saturada de bissulfato de sódio.
O ácido residual contém ácido sulfúrico e diversas impurezas orgânicas, principalmente uma pequena quantidade de ácido 6-cloro-3-nitrotolueno-4-sulfônico e vários isômeros, além do próprio ácido 6-cloro-3-nitrotolueno-4-sulfônico, produzidos a partir do tolueno nos processos de sulfonação, cloração e nitrificação. O método de precipitação salina consiste em utilizar uma grande quantidade de água salgada saturada para precipitar quase todas as impurezas orgânicas presentes no ácido residual. O método de reciclagem por precipitação salina não só remove as diversas impurezas orgânicas do ácido residual, como também recupera o ácido sulfúrico para reinserção no ciclo produtivo, economizando custos e energia.

2. Método de torrefação

O método de calcinação é aplicado a ácidos voláteis, como o ácido clorídrico, que é separado da solução por meio desse processo para obter um efeito de recuperação.

3. Método de neutralização química

A reação ácido-base básica H+(aq) + OH-(aq) = H2O também é uma base importante para o tratamento de efluentes ácidos. Os métodos comuns para o tratamento de efluentes ácidos incluem neutralização e reciclagem, neutralização mútua de efluentes ácido-base, neutralização por fármacos, neutralização por filtração, etc. No início da indústria siderúrgica na China, a maioria das empresas utilizava o método de neutralização ácido-base para tratar os efluentes líquidos da decapagem com ácido clorídrico e ácido sulfúrico, de modo que o valor do pH atingisse o padrão de descarte. Carbonato de sódio (barrilha), hidróxido de sódio, calcário ou cal são utilizados como matérias-primas para a neutralização ácido-base, sendo geralmente baratos e fáceis de produzir.

4. Método de extração

A extração líquido-líquido, também conhecida como extração por solvente, é uma operação unitária que utiliza a diferença de solubilidade dos componentes na matéria-prima líquida em um solvente apropriado para realizar a separação. No tratamento de águas residuais ácidas, é necessário promover o contato completo entre a água residual ácida e o solvente orgânico, para que as impurezas presentes no ácido residual sejam transferidas para o solvente. Os requisitos do extrator são: (1) ser inerte ao ácido residual, não reagir quimicamente com ele e não se dissolver nele; (2) apresentar um alto coeficiente de partição entre o extrator e o ácido sulfúrico; (3) ser de baixo custo e fácil obtenção; (4) ser fácil de separar das impurezas, com pouca perda durante a reextração. Extratores comuns incluem benzeno (tolueno, nitrobenzeno, clorobenzeno), fenóis (creosoto, difenol bruto), hidrocarbonetos halogenados (tricloroetano, dicloroetano), éter isopropílico e N-503.

5. Método da resina de troca iônica

O princípio básico do tratamento de resíduos líquidos de ácidos orgânicos por resina de troca iônica é que algumas resinas de troca iônica podem absorver ácidos orgânicos da solução ácida residual e excluir ácidos inorgânicos e sais metálicos, conseguindo assim a separação de diferentes ácidos e sais.

6. Método de separação por membrana

Para efluentes ácidos líquidos, também podem ser utilizados métodos de tratamento por membrana, como diálise e eletrodiálise. A recuperação de ácidos residuais por membrana baseia-se principalmente no princípio da diálise, impulsionada pela diferença de concentração. O dispositivo completo é composto por membrana de diálise por difusão, placa de distribuição de líquido, placa de reforço, estrutura da placa de fluxo de líquido, etc., e obtém o efeito de separação ao separar as substâncias presentes no efluente líquido.

7. Método de cristalização por resfriamento

O método de cristalização por resfriamento consiste em reduzir a temperatura da solução e precipitar o soluto. É utilizado no tratamento de resíduos ácidos, onde as impurezas são removidas por resfriamento para recuperar uma solução ácida que atenda aos requisitos e possa ser reutilizada. Por exemplo, o ácido sulfúrico residual proveniente do processo de lavagem acil de um laminador contém uma grande quantidade de sulfato ferroso, que é tratado por meio de concentração-cristalização e filtração. Após a remoção do sulfato ferroso por filtração, o ácido pode ser retornado ao processo de decapagem do aço para uso posterior.

A cristalização por resfriamento possui diversas aplicações industriais, como ilustrado aqui pelo processo de decapagem no processamento de metais. No processamento de aço e na usinagem, a solução de ácido sulfúrico é comumente utilizada para remover a ferrugem da superfície do metal. Portanto, a reciclagem desse ácido residual pode reduzir significativamente os custos e proteger o meio ambiente. A cristalização por resfriamento é utilizada na indústria para atingir esse objetivo.

8. Método de oxidação

Este método é utilizado há muito tempo e o princípio consiste em decompor as impurezas orgânicas presentes no ácido sulfúrico residual por meio de agentes oxidantes em condições apropriadas, de modo que possam ser convertidas em dióxido de carbono, água, óxidos de nitrogênio, etc., e separadas do ácido sulfúrico, permitindo assim a purificação e recuperação do ácido sulfúrico residual. Os oxidantes mais comuns são peróxido de hidrogênio, ácido nítrico, ácido perclórico, ácido hipocloroso, nitrato, ozônio, entre outros. Cada oxidante possui suas vantagens e limitações.