Recuperación de HCl de efluentes de galvanizado utilizando membranas de intercambio iónico | Recovery of HCl from galvanizing effluents by ion exchange membranes

RESUMEN: Durante el proceso de galvanizado por inmersión en caliente se producen fundamentalmente efluentes líquidos procedentes de las etapas de densegrasado, lavado, decapado y mordentado. Estos efluentes peligrosos y de elevada toxicidad se caracterizan por contener principalmente elevadas concentraciones de cinc, hierro y cloruro en medio fuertemente ácido. La selección de un método eficiente, selectivo y económico para la regeneración de este tipo de disoluciones es un factor clave de cara al cumplimiento de las estrictas regulaciones de protección ambiental. El objetivo global de esta tesis doctoral, se ha dirigido al estudio comparativo de la separación de HCl de mezclas con elevadas concentraciones de cinc mediante las tecnologías de diálisis (DD) y electrodiálisis (ED) con la finalidad de su reutilización como agente decapante contribuyendo de esta manera a aumentar la sostenibilidad de los procesos industriales. En la evaluación del comportamiento de ambas tecnologías se ha realizado un estudio experimental de la influencia de las variables de operación, concentración de ácido, metal, composición de la fase de permeado y densidad de corriente. Posteriormente se ha desarrollado el modelo matemático basado en la teoría disolución-difusión para DD y descrito mediante la ecuación de Nernst-Planck en ED.

ABSTRACT: During the Hot-dip galvanizing process, spent pickling solutions (SPS) coming from stages such as washing, pickling or galvanizing itself are generated. Among other substances, SPS contain high concentrations of zinc, iron and HCl. The increasingly stringent regulations regarding the discharge of acids and metals into the environment, and the increasing demand upon the recycling/reuse of these effluents after proper treatment, have focused the interest of the research community on the development of new approaches for the recovery of acid and metals from these industrial wastes This work reports the comparative study of the recovery of hydrochloric acid coming from Hot-dip galvanizing process by means of diffusion dialysis (DD) and electrodialysis (ED). Comparison of the efficacy of both technologies has been carried out after the experimental evaluation of the acid flux and selectivity in the individual technologies as a function of the operational variables, i.e., initial concentration of acid and metals, permeate phase composition and current density. Next the membrane transport of HCl and Zn species in both technologies was described after the development of mass balances that led to the mathematical models and characteristic parameters.

La investigación descrita en esta Tesis Doctoral se ha llevado a cabo en el Grupo de Investigación “Procesos Avanzados de Separación” del Departamento de Ingenierías Química y Biomolecular de la Universidad de Cantabria. El trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) del Gobierno de España a través de los siguientes proyectos del Plan Nacional de I+D+i: CTQ2008-­‐05545 “Tratamiento de efluentes de elevada toxicidad mediante combinación de tecnologías limpias”. CTQ2011-­‐25262 “Evolución de la concentración de PCDD/Fs en los tratamientos de oxidación avanzada de lixiviados de vertedero”. CTQ2012-­‐31639 “Nuevos procesos de separación con control cinético basados en la utilización de materiales funcionalizados”. CTM2014-­‐58029-­‐R “Identificación y cuantificación de las variables responsables de la potencial formación de PCDD/Fs en procesos de oxidación avanzada”.