Integració de processos de diàlisis per difusió i nanofiltració en el tractament d'aigües de la indústria metal•lúrgica del coure
Visualitza/Obre
TFG Laura Planas.pdf (5,260Mb) (Accés restringit)
Sol·licita una còpia a l'autor
Què és aquest botó?
Aquest botó permet demanar una còpia d'un document restringit a l'autor. Es mostra quan:
- Disposem del correu electrònic de l'autor
- El document té una mida inferior a 20 Mb
- Es tracta d'un document d'accés restringit per decisió de l'autor o d'un document d'accés restringit per política de l'editorial
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/180135
Correu electrònic de l'autorlauraplanasmassanagmail.com
Tipus de documentTreball Final de Grau
Data2020-02-07
Condicions d'accésAccés restringit per decisió de l'autor
Tots els drets reservats. Aquesta obra està protegida pels drets de propietat intel·lectual i
industrial corresponents. Sense perjudici de les exempcions legals existents, queda prohibida la seva
reproducció, distribució, comunicació pública o transformació sense l'autorització del titular dels drets
Abstract
Aquest treball consisteix en l’estudi experimental de la separació de l’antimoni (III) i el bismut(III) amb
concentracions aproximades de 2,32 i 1,28 g/L, respectivament, d’aigües de processos de la indústria
metal·lúrgica del coure. Aquests metalls es troben en un medi d’àcid clorhídric com l’element
majoritari i impureses d’arsènic i sulfat, en forma de H3AsO4 i H2SO4, respectivament. Tant l’antimoni
com el bismut tenen una gran importància econòmica i són considerats elements crítics. A més a més,
degut al creixement continu de la població mundial en les últimes dècades, les fonts mineres per a
l’obtenció d’aquests metalls, depòsits primaris i secundaris, s’estan acabant, o hi han previsions en
alguns casos de que s’esgotin en 2-3 dècades com és el cas de l’antimoni. Això força que sigui necessari
buscar altres tipus de fonts, típicament secundaries, per a la seva obtenció. Des de 2015 la Unió
Europea està promovent una transició de la indústria cap a un model d’economia circular, on es poden
valoritzar els residus generats per l’obtenció de metalls valuosos. Tenint en compte això, l’objectiu
principal d’aquest estudi és avaluar les tècniques de diàlisi per difusió (DD) i nanofiltració (NF) per a la
separació del Sb i del Bi de corrents residuals de la indústria del coure. En les corrents generades en la
purificació dels banys electrolítics el Sb, el Bi i el As s’acumulen de forma continua donat que és un
procés amb recirculació que suposa l’increment continu dels citats elements que es tradueix en una
afecció en la qualitat dels càtodes de coure produïts. Durant dècades aquest problema es solucionava
amb un procés d’alimentació i purga que avui s’ha substituït per un procés de bescanvi iònic, en el que
es redueixen els nivells de Sb i de Bi de forma continua, evitant haver de realitzar purgues. L’estudi
realitzat en aquest treball s’ha centrat en la recuperació de Sb i de Bi, de l’etapa de regeneració de les
resines de bescanvi iònic. La composició és la descrita prèviament, i la anàlisi d’especiació química
indica que el Sb i el Bi es troben en estat d’oxidació (III), i degut a l’elevada concentració de clorur es
troben en dissolució com SbCl4
-
i BiCl4
-
. En canvi, el As es troba majoritàriament (>90 %) en forma de As
(V), i en les condicions d’acidesa de l’etapa de regeneració amb HCl, com H3AsO4.
En una etapa inicial i tenint en compte l’elevat caràcter àcid de les espècies de Sb (III) i Bi (III), formant
hidròxids de Sb(OH)3(s) i de Bi(OH)3(s), hidroxiclorurs de Bi(III) (BiOCl(s)), en medi molt àcid, s’estudia
la potencial separació de Sb (III) i Bi (III) per precipitació selectiva. Aquesta es realitza amb l’addició de
NaOH, i avaluant les mostres sòlides i líquides es determina en quin pH precipiten els metalls i com
estan compostos aquests precipitats.
La segona ruta de processament va dirigida a reduir l’acidesa de les corrents a tractar amb uns
continguts en àcid entre 6-7 M. L’eliminació de forma selectiva de HClreduiria els costos de tractament
de la corrent amb CaO, podria ser reutilitzada en el procés de regeneració de les resines de bescanvi
iònic, i reduiria el consum de NaOH, en el cas de recuperar el Sb (III) i el Bi (III) per precipitació selectiva en forma d’hidròxids i/o d’hidroxiclorurs. La recuperació i/o separació de HCl s’avalua utilitzant DD i
NF.
Per dur a terme l’estudi de DD s’ha utilitzat un equip a escala laboratori, incorporant un stack de
membranes de bescanvi aniònic (Neosepta-AFX), l’àrea del qual és de 1160 cm2
(AP-L05, Mech-Chem).
Inicialment, s’ha estudiat la recuperació de l’àcid clorhídric sense la presència de metalls. S’han fet
experiments amb una concentració inicial de 1,5 M i 6,7 M HCl. S’ha aconseguit obtenir recuperacions
d’àcid al voltant del 94 % als cabals òptims d’aigua i d’àcid. Per últim s’ha fet un experiment amb
l’efluent industrial per tal d’aconseguir la millor recuperació del HCl sense la presència de metalls. Les
recuperacions de l’àcid van ser inferiors al 20 % i això va ser degut a la formació de precipitats en la
membrana. Llavors, s’han fet experiments amb tres membranes de bescanvi aniònic diferents, la
membrana Neosepta AFX, i lesmembranes FAPQ-375-PP i la FAD-PET-75 per comprovar si aquestes es
podrien fer servir per obtenir una millor recuperació d’àcid. Es conclou que aquestes membranes de
bescanvi aniònic no són útils en aquests tipus d’experiments, ja que la transferència és molt petita i no
s’aconsegueix separar amb èxit els metalls dels àcids. La part experimental de NF s’ha realitzat en una
planta pilot a escala laboratori utilitzant la membrana Duracid, duent a terme dos tipus d’experiments
diferents. El primer amb recirculació del permeat per trobar la millor pressió transmembrànica (TMP)
per als rebutjos dels metalls. Aquests no van superar el 60 %, mentre que l’àcid es va transportar a
través de la membrana (rebuig menor del 20 %). A més a més, aquests resultats es van modelitzar
d’acord amb el “Solution-Diffusion-Film Model” i es van treure les permeabilitats dels ions. El segon
experiment és l’avaluació de NF sense recirculació ajustant la TMP, trobant els factors de concentració
(FC) i els factors de rebutjos (R).
MatèriesCircular economy, Antimony, Bismuth, Metal - Trade, Sewage -- Analysis, Antimoni, Bismut, Metalls -- Indústria i comerç, Aigües residuals -- Anàlisi, Economia circular
TitulacióGRAU EN ENGINYERIA QUÍMICA (Pla 2009)
Col·leccions
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
TFG Laura Planas.pdf | 5,260Mb | Accés restringit |