Tratamiento de Residuos Txicos II

Tratamiento de Residuos Txicos IIUNT

INTRODUCCIN

En la actualidad existen muy pocos lugares en donde las tecnologas para reciclar los componentes de las bateras de nquel - cadmio se hayan puesto en prctica. Los tipos de bateras que pueden ser tratadas y recicladas son las bateras de nquelhidruro, nquel-cadmio y otros tipos de bateras lquidas. Las bateras que utilizan los celulares contienen en su interior de 3 a 6 pilas individuales.Las pilas comunes son descargadas en las bolsas de residuos domiciliarios. La mayora de las alcalinas y recargables lamentablemente siguen el mismo camino. Las bateras de los telfonos mviles, por ejemplo, tienen una vida til de uno a tres aos y mientras, estn lixiviando sus componentes al suelo. Los metales que contienen las pilas (como el nquel y el cadmio, entre otros) son reciclados en forma de lingotes y es as como las industrias, por ejemplo la automotriz, las reutilizan. Algunas de las acciones que se pueden poner en prctica para disminuir el riesgo de las bateras son:Reducir la cantidad de los elementos txicos, eliminar por completo estos elementos, sustituir los elementos indispensables por otros menos txicos, o en su defecto, incrementar el tiempo de vida til de las bateras para que se tarden ms en ser desechadas. Como justificacin de este informe, podemos decir que el problema del desecho de estas bateras con el resto de los desechos municipales est creciendo cada da ms y por lo tanto debemos destinar una tecnologa para el reciclaje de estas. Los componentes de las bateras de nquel cadmio son componentes que an siendo txicos, estn sustituyendo otros an ms txicos, como el mercurio, usados en otras bateras. El cadmio, el componente ms txico, no puede eliminarse de la batera ya que sin ste, la batera no cumpliera su funcin. Por esta razn, estos componentes deben de ser extrados y reciclados industrialmente para que estas bateras de nquel cadmio tengan un mejor destino.

Objetivo General

El objetivo de ste trabajo es desarrollar un proceso de reciclaje de bateras Ni-Cd.

Objetivos Especficos

Caracterizar los componentes de las bateras.

Proponer de acuerdo a la caracterizacin de las pilas, un proceso de extraccin en medio cido de sus componentes a diferentes condiciones de operacin.

Realizar pruebas de laboratorio, para verificar la eficiencia de cada uno de los procesos propuestos.

Marco Terico

Bateras

Una batera es esencialmente un acumulador de electricidad que producen electrones; este fenmeno es llamado reaccin electroqumica. Si se examina una batera, esta tiene dos terminales. Una terminal est marcada (+) positivo mientras la otra est marcada (-) negativo. Los electrones se agrupan en la terminal negativa de la batera. Dentro de la batera misma, una reaccin qumica, que transforma energa qumica a energa elctrica, produce electrones, y la velocidad de la produccin de electrones hecha por esta reaccin (la resistencia interna de la batera) controla cuntos electrones pueden pasar por las terminales Para que la reaccin qumica se lleve a cabo, los electrones deben viajar de la terminal negativa a la positiva. Es por eso que una batera puede guardarse por un ao y todava conserva su energa plenamente, a menos que los electrones corran hacia la terminal positiva, la reaccin qumica no se

efectuar. La primera batera fue creada por Alessandro Volta en 1800. Para crear su batera utiliz una pila alternando capas de zinc y plata, empleando papel secante empapado en agua salada como aislante. Este artefacto fue conocido como "pila voltaica".

Una celda es un conjunto de materiales que generan voltaje y corriente (como el zinc y el carbn) que estn agrupados y cubiertos por un material aislante. Actualmente, casi ningn dispositivo utiliza una celda por vez, sino varias juntas. Si se abre una batera se encontraran las celdas dentro. Normalmente las bateras se agrupan en serie para obtener altos voltajes o en paralelo para altas corrientes. El siguiente diagrama muestra esos arreglos:

El arreglo de arriba de la Fig. 4.3 es llamado en paralelo. Si asume que cada celda produce 1.5 voltios, entonces 4 pilas en paralelo tambin producirn 1.5 voltios pero la corriente ser cuatro veces mayor. El arreglo de debajo de la figura 4.2 es llamado en serie. Los cuatro voltajes se suman para producir 6 voltios.

Porque reciclar las bateras?

Es de gran importancia reciclar las bateras gastadas ya que algunos componentes txicos de stas presentan un riesgo para el medio ambiente y la salud humana. Entre las ventajas del reciclaje se incluyen:

Proteccin de recursos naturales: Al fabricar productos con materiales reciclados, y no con materiales vrgenes, se puede conservar la tierra y disminuir las explotaciones mineras.

Economa de energa: La fabricacin de una batera reciclada exige menos energa. De hecho, la produccin del metal de plomo secundario, por ejemplo, exige una cantidad cuatro veces menor de energa que la del plomo primario.

Conservacin del agua y aire limpios: En la mayora de los casos, la fabricacin de productos con materiales reciclados produce menos contaminacin del aire y agua que la fabricacin a partir de materiales vrgenes.

Conservacin de la capacidad de rellenos sanitarios: Cuando los materiales reciclados se destinan a productos nuevos, en lugar de eliminarse en vertederos o incineradores, se conserva la capacidad de los rellenos sanitarios.

Ahorro de dinero y creacin de trabajos: La industria de reciclaje ylos procesos afines crean muchas ms oportunidades laborales que los vertederos sanitarios o los incineradores de residuos. Adems, el reciclaje suele ser la opcin de manejo de residuos menos costosa para las ciudades y poblados.

Tipos de Pilas

Pilas tipo leclanch, o de zinc/carbono (Zn/C), o pilas secas: basadas en la oxidacin del zinc en medio ligeramente cido, estn compuestas por zinc metlico, cloruro de amonio y dixido de manganeso. Son las llamadas pilas comunes. Sirven para aparatos sencillos y de poco consumo.

Pilas alcalinas o de cinc/dixido de manganeso (Zn/MnO2): la diferencia con la pila seca es el electrolito utilizado, en este caso, hidrxido de potasio, en vez de cloruro de amonio, y el cinc est en polvo. Son las de larga duracin. Casi todas vienen blindadas, lo que dificulta el derramamiento de los constituyentes. Sin embargo, este blindaje no tiene duracin ilimitada

Pilas de nquel/cadmio (Ni-Cd): estn basadas en un sistema formado por hidrxido de nquel, hidrxido de potasio y cadmio metlico. Poseen ciclos de vida mltiples, presentando la desventaja de su relativamente baja tensin. Pueden ser recargadas hasta 1000 veces y alcanzan a durar decenas de aos. No contienen mercurio, pero el cadmio es un metal con caractersticas txicas.

Pilas botn: son llamadas as, las pilas de tamao reducido, de forma chata y redonda. El mercado de artculos electrnicos requiere cada vez ms de ellas. Son imprescindibles para audfonos, marcapasos, relojes, calculadoras y aparatos mdicos de precisin. Su composicin es variada.

Pilas de xido mercrico: son las ms txicas, contienen un 30 % aprox. de mercurio. Deben manipularse con precaucin en los hogares, dado que su ingestin accidental, lo que es factible por su forma y tamao, puede resultar letal.

Pilas de cinc-aire: se las distingue por tener gran cantidad de agujeros diminutos en su superficie. Tienen mucha capacidad y una vez en funcionamiento su produccin de electricidad es continua. Contienen ms del 1 % de mercurio, por lo que presentan graves problemas residuales.

Bateras plomo/cido: normalmente utilizadas en automviles, sus elementos constitutivos son pilas individualmente formadas por un nodo de plomo, un ctodo de xido de plomo y cido sulfrico como medio electroltico.

Pilas de nquel/hidruro metlico (Ni/Mh): son pilas secundarias como las de nquel/cadmio, pero donde el cadmio ha sido reemplazado por una aleacin metlica capaz de almacenar hidrgeno, que cumple el papel de nodo. El ctodo es xido de nquel y el electrolito hidrxido de potasio. La densidad de energa producida por las pilas Ni/Mh es el doble de la producida por las Ni/Cd, a voltajes operativos similares, por lo que representan la nueva generacin de pilas recargables que reemplazar a estas ltimas.

Pilas de xido de plata: son de tamao pequeo, usualmente de tipo botn. Contienen 1 % de mercurio aproximadamente por lo que tienen efectos txicos sobre el ambiente.

Pilas de litio: producen tres veces ms energa que las pilas alcalinas, considerando tamaos equivalentes, y poseen tambin mayor voltaje inicial que estas (3 voltios). Se utilizan en relojes, calculadoras, flashes de cmaras fotogrficas y memorias de computadoras.

Bateras de Ni Cd

Las bateras de nquel-cadmio, aprovechan las propiedades de estos metales proporcionando un almacenamiento y posterior suministro de la energa elctrica. Se consideran como secundarias, ya que son recargables. En el caso de las bateras recargables o secundarias las reacciones qumicas son reversibles, y por lo tanto nace aqu el concepto de recargable. stas son capaces de producirse durante un cierto periodo de tiempo (los llamados ciclos de vida de la batera, carga-descarga) y bajo unas condiciones determinadas de temperatura, presin atmosfrica y de la propia demanda de energa.

La siguiente es la reaccin que tiene lugar en las bateras Ni-Cd.

La conclusin es que las bateras son elementos vivos y que pueden variar de manera sustancial su rendimiento dependiendo del entorno.Variando la composicin en cada tecnologa, cantidad, modo de fabricacin y formato de los elementos que forman la batera, se potencian diferentes y adecuadas caractersticas para aplicaciones en concreto (para ciclado, para fuertes descargas, para carga permanente, alta temperatura, etc.).

Caracterizacin

Una batera nquel - cadmio est constituida por una placa positiva (1) de hidrxido de nquel y una placa negativa (2) de hidrxido de cadmio. Ambas placas estn separadas por un electrolito, compuesto por una solucin acuosa de potasio custico (3 y 4), la cual est contenida dentro de un tejido poroso (Biau, 2003). No contienen mercurio, los elementos activos (metales nquel y cadmio) se encuentran en forma de cristales. Poseen ciclos de vida mltiples, pueden ser recargadas hasta 1000 veces y alcanzan a durar decenas de aos.

Una batera de Ni Cd est considerada como un componente elctrico que transforma energa qumica en energa elctrica, y viceversa, por lo tanto lleva acabo un proceso electroqumico.

Perspectiva Ambiental

Una vez utilizadas, las pilas se convierten en un residuo txico. En la mayor parte de los casos siguen los cauces habituales de las basuras, es decir, son tiradas en enormes basurales, incineradas o en el peor de los casos, son tiradas directamente a las aguas. Cuando una pila pierde su cubierta protectora de metal, libera diferentes tipos de metales que producen efectos notoriamente nocivos para el ecosistema y la salud de los seres humanos (La Guarderia, 2003).

Ambientalmente, este proyecto dar una solucin al problema del desecho de las bateras a los rellenos sanitarios. Actualmente las bateras, ya sean de celular o las bateras de uso comn, son desechadas con el resto de la basura en bolsas y por sus componentes, tardan aos en degradarse.

En el ciclo de vida de las sustancias qumicas, los metales despus de ser producidos o extrados, son transportados para ser almacenados. Estos materiales salen a la venta; cuando se termina su vida til, que para las bateras es de aproximadamente 5 aos, se desechan. El objetivo de este proyecto es evitar esta disposicin final, y re-introducir los metales al ciclo en donde se puedan volver a extraer para su re-comercializacin.

Ventajas y Desventajas de las Bateras de Ni-Cd

Las ventajas de utilizar bateras de nquel cadmio es que presentan una larga vida, el mantenimiento que se les debe dar es muy bajo, y pueden descargarse profundamente sin daos. Una batera descargada profundamente es aquella que ya no lleva acabo la reaccin qumica y por lo tanto no trasmite energa. Tambin dan un mejor rendimiento a temperaturas bajas que las de plomo cido y su retencin de carga es muy buena.

Las desventajas que presentan son que el costo por Ampere-hora es alto y que algunos tipos (sinterizados) muestran una memoria del historial de descarga de la batera. Si una batera de Ni-Cd es repetidamente cargada sin que se haya descargado totalmente entre carga y carga, puede ocurrir que al momento de querer obtener de ella toda su capacidad sta solamente entregue la cantidad de carga que le fue requerida durante las descargas anteriores. Otra desventaja de las bateras de nquel y cadmio es que desprende gas hidrgeno durante la carga.

Nquel:

Caractersticas

Aunque el nquel es comn, esta distribuido extensamente. En promedio, la corteza de la Tierra contiene apenas 75 partes por milln de nquel, eso es 0.0075% de nquel. Tomando la tierra entera en consideracin (incluyendo la capa y base junto con la corteza), el nquel es el quinto elemento ms comn, solamente el hierro, el oxgeno, el silicio y el magnesio son ms abundantes.

El nquel, en su estado de oxidacin 0, es un metal duro, blancoplateado que se encuentra principalmente combinado con oxgeno (xidos) o azufre (sulfuros). No tienen ni olor ni sabor caractersticos. En su forma metlica es un agente reductor fuerte y es muy resistente a la corrosin alcalina. Se inflama en trozos grandes y se disuelve con lentitud en cidos diluidos liberando hidrgeno.

El nquel tiene cinco istopos naturales con masas atmicas de 58, 60, 61, 62, 64. Con un smbolo qumico, Ni, el nquel tiene un peso molecular de 58.71, una densidad de 8,9 g/ml a 20C, un punto de ebullicin a 2730 C, un punto de fusin a 1453C y una presin de vapor de .013 Pa a 180.

Con respecto a las reacciones que el nquel puede tener con ciertas soluciones, podemos ver que reacciona fcilmente con los cidos. Con cido clorhdrico forma una reaccin suave liberando hidrgeno, y formando NiCl2, y en cuanto al cido ntrico, se obtiene una extraccin del metal. El cido sulfrico es el ms fuerte, por lo tanto se espera que ste sea til al momento de reaccionar con el nquel, y el cido actico, aunque es un cido no tan fuerte, extrae el nquel a grandes cantidades.Toxicidad

Una determinacin de los efectos en la salud del nquel metlico se basa en varios estudios epidemiolgicos y estudios animales. En la evaluacin de la exposicin ocupacional de nquel metlico, la evidencia combinada de estudios humanos y animales no sugiere que hay una relacin entre la exposicin al nquel metlico y un riesgo creciente del cncer respiratorio.

La sensibilizacin de la piel al nquel metlico puede ocurrir dondequiera que haya lixiviacin de los iones de nquel sobre piel expuesta. Sin embargo, la alergia cutnea (dermatitis de contacto alrgico) al nquel ocurre principalmente como resultado de exposiciones no ocupacionales.

Con respecto a estudios en asma, la informacin humana es menos confiable. Mientras que la exposicin al polvo fino que contiene el nquel se ha observado en informes de casos como causa posible del asma ocupacional.

Alternativas de Uso

El nquel es un componente clave de diversos materiales utilizados por la sociedad en diversas industrias para fabricar una amplia gama de productos de uso final. El nquel puede ser utilizado en muchas industrias y de varias maneras. Principalmente puede utilizarse en aleaciones duras, tenaces y estables a la corrosin que soporten el desgaste. Tambin es utilizado en vlvulas y para el cableado. El nquel se usa en las tuberas galvanizadas (niqueladas) o para formar el acero inoxidable.

Otro uso que se le puede dar al nquel es para los acabados artsticos en llaves de lava manos, lava platos, etc., para algunas monedas y para el electrodo positivo en las bateras recargables de nquel cadmio. A continuacin se muestra la distribucin del nquel en los diferentes tipos de industrias.

Cadmio

Caractersticas:

El cadmio es un elemento que se encuentra en la naturaleza asociado a muchos minerales. Se le considera como uno de los elementos ms txicos ya que tiene una vida media larga y se acumula en los seres vivos permanentemente (German, 2001). Adems, es un metal suave, maleable, dctil, bivalente, y bioacumulable. Se disuelve rpidamente en cido ntrico pero slo lo hace con lentitud en cido hidroclrico y cido sulfrico.

El cadmio, son smbolo qumico, Cd, tiene un peso molecular de 112.41 g, una densidad de 8,642 g/cm3 a 20C, punto de ebullicin a 767C, punto de fusin a 320.9C y una presin de vapor de 0.013 Pa a 180. Este compuesto y sus soluciones son extremadamente toxicas, an en bajas concentraciones.

Se obtiene por el mtodo hidrometalrgico a partir de los polvos arrastrados por los gases de tostacin de los sulfuros de los elementos mencionados, se concentran hasta un 7-10% de cadmio y se lixivian en un medio sulfrico; la disolucin, que contiene cadmio y zinc (u otro) y pequeas cantidades de arsnico, antimonio, cobre, nquel y otros que se van precipitando sucesivamente. La adicin de polvo de zinc provoca la precipitacin de cadmio metlico que se separa del resto por evaporacin o destilacin a unos 400C. Tambin existen mtodos electrolticos.

Toxicidad

Los fallos en la apreciacin de las propiedades txicas del cadmio pueden producir que los trabajadores estn expuestos sin saberlo a vapores peligrosos (Jimnez, 2003). La mayor parte del cadmio que se emite a la atmsfera se deposita en la tierra. A partir de esta, el cadmio es ingerido por los organismos y transportado a todos los eslabones de las cadenas alimenticias. El cadmio es persistentemente txico an en concentraciones muy pequeas y a que se concentra fuertemente en estas cadenas.

La ingestin del cadmio puede causar trastornos agudos en el tracto gastrointestinal y hasta mortalidad al ingerirlo al 15 o 20% (1-3 das despus de la exposicin). Los sntomas incluyen nauseas, salivacin, vomito, dolor abdominal tipo clico y dolor de cabeza (German, 2001). La inhalacin del cadmio, despus de sntomas como dolor de cabeza, fiebre, respiracin agitada, etc., presenta la muerte.

La poblacin abierta se expone a este metal principalmente a travs de la cadena alimenticia, aunque tambin por el consumo de tabaco contaminado por cadmio presente en los fertilizantes fosfatados. El cadmio se acumula en el organismo humano, fundamentalmente en los riones, causando hipertensin arterial. La absorcin pulmonar es mayor que la intestinal, por lo cual, el riesgo es mayor cuando el cadmio es aspirado.

Su vida media biolgica supera los 15 aos causando una acumulacin en los pulmones, el hgado, el rin, la glndula tiroides, y las glndulas salivales. Tambin puede causar osteoporosis ya que frena la absorcin intestinal del calcio y previene su depsito en el tejido seo.

Alternativas de Uso

Sus derivados se utilizan en pigmentos (especialmente el sulfuro de cadmio) y pinturas, bateras recargables de nquel - cadmio, como estabilizadores del cloruro de polivinilo (PVC), y como recubrimiento de otros metales. Tambin se utiliza en procesos de galvanoplasta, electrodepositacin, aleaciones, acumuladores, soldaduras, reactores nucleares, joyera, etc. El cadmio tambin es utilizado para la proteccin a la corrosin y para las pelculas fotogrficas y en fungicidas.

Actualmente, las bateras de nquel/cadmio se utilizan en herramientas, cmaras y otras aplicaciones industriales. En telefona celular ya no son utilizadas, debido a que fueron sustituidas por las bateras de in de Litio, y de Nquel/Hidruro de Metal.

Extraccin de Metales por Va Hmeda

La hidrometalrgia consiste en la produccin, purificacin o la eliminacin de metales o de componentes de metales a travs de reacciones qumicas. Por va hmeda el cadmio se extrae cuando se encuentra en combinacin con zinc, el cadmio se disuelve en su mayor parte en cido sulfrico; esta solucin se purifica para liberarse principalmente del cobre, nquel cobalto y talio que pueden estar presentes, el cadmio se separa sobre ctodos de chapa de aluminio. Para el nquel se utilizan cidos fuertes.Cuando se usan procesos hidrometalrgicos para la extraccin del nquel se emplean diferentes solventes para las menas oxidadas de este metal, en procesos de investigacin se unan cidos (sulfrico, muritico, y ntrico), debido a que estos cidos fuertes disuelven adems del nquel otros componentes, aumenta el consumo de disolvente y estos procesos no son econmicos. Para aplicaciones industriales se prefiere usar soluciones de cido sulfrico en procesos de autoclave (Beregovski y Kistiakovski 1972).

Lixiviacin

La lixiviacin es el procedimiento de recuperacin de un metal utilizando un disolvente. Despus de sta extraccin se separa el metal de la solucin resultante. Para llevar acabo este proceso, es necesario poner el metal en contacto con el disolvente, para que el material se disuelva y se lixivie. Se retira la solucin y el metal ya est listo para ser tratado.

Reaccin de Metales en cidos

Algunos iones y compuestos metlicos muestran una elevada solubilidad en ciertos disolventes orgnicos. A veces la solubilidad es muy selectiva lo cual hace posible una separacin entre los distintos metales, en este casi hablando del nquel y el cadmio. La extraccin puede realizarse por pares inicos neutros absorbidos por el disolvente y formando un enlace qumico dbil con la molcula orgnica o por un catin o un anin enlazndose a la molcula a cambio de uno o mas cationes hidrgeno o aniones cloruro o nitrato (Rosenquist, 1987). Esto es muy parecido al intercambio de iones.

Durante este proceso, el compuesto orgnico se disuelve en un disolvente adecuado y para poder obtener la ms alta extraccin, se hacen fluir a contracorriente las fases acuosa y orgnica. El disolvente orgnico se hace pasar entonces al sistema de separacin (que es una serie de mezcladores asentadores) en donde el disolvente se trata con una solucin de cido sulfrico.La extraccin con disolventes es altamente selectiva para distintos metales pero tiene la ventaja que los metales pueden ser transferidos desde una solucin de lixiviacin amoniacal a una solucin de cido sulfrico, la cual es necesaria para la electrodeposicin. Tambin puede aplicarse directamente en una pulpa de lixiviacin de mena.

El cido sulfrico es un cido que como sustancia pura es un lquido aceitoso, transparente e incoloro. Cuando se calienta a ms de 30 C desprende vapores. Este cido reacciona con todos los metales, por eso se utiliza en el proceso de lixiviacin. En contacto con la piel puede ocasionar quemaduras graves. Se usa en la manufactura de abonos, explosivos, otros cidos y pegamentos, en la purificacin del petrleo para remover impurezas de las superficies de metales, y en bateras de plomo-cido (usadas en la mayora de los vehculos). Los metales de nquel y de cadmio se liberan por solubilizacin con el cido sulfrico.El cido actico es el principal responsable del sabor y olor agrio del vinagre. En disolucin acuosa, el cido actico puede perder el protn del grupo carboxilo para dar su base conjugada, el acetato. Su pKa es de 4.8 a 25C, lo cual significa, que al pH moderadamente cido de 4.8, aproximadamente la mitad de sus molculas se habrn desprendido del protn. Esto hace que sea un cido dbil y que, en concentraciones adecuadas, pueda formar disoluciones tampn con su base conjugada.

Temperaturas de Extraccin

Al igual que los otros equilibrios, los equilibrios existentes entre los iones en solucin y las fases slidas estn afectados por los cambios de temperatura. La oxidacin siempre es exotrmica, y por lo tanto, al aumentar la temperatura los distintos equilibrios se desplazaran hacia mayores presiones (Rosenquist, 1987). La solubilidad de los hidrxidos en solucin cida disminuye al aumentar la temperatura, por lo que esta tcnica se puede utilizar para eliminar ciertos metales contenidos en la solucin cida de lixiviacin del proceso hidrometalurgico.

Tcnicas de Recuperacin

Evaporacin / Calcinacin

Como se sabe, la evaporacin es el cambio de la fase lquida a gaseosa que ocurre constantemente en la superficie de un lquido. La evaporacin se pone en prctica ya que es un mtodo relativamente barato y da buenos resultados.La calcinacin es la accin de someter al calor una materia para que desprenda toda sustancia voltil o se reduzca. ste mtodo es muy efectivo ya que el tiempo de calcinacin es muy corto y es una manera precisa de calcular la cantidad de slidos obtenidos finalmente de las muestras de extraccin.

Precipitacin por cambio de pHLa mayora de los metales tienden a estar ms disponibles a pH cido, excepto As, Mo, Se y Cr, los cuales tienden a estar ms disponibles a pH alcalino. El pH, es un parmetro importante para definir la movilidad del catin, debido a que en medios de pH moderadamente alto se produce la precipitacin como hidrxidos. En medios muy alcalinos, pueden nuevamente pasar a la solucin como hidroxicomplejos (Garca). Por lo tanto, la adsorcin de los metales pesados est fuertemente condicionada por el pH. El cambio de pHs se puede realizar con soluciones de NaOH, Ca(OH)2, o alguna parecida.

El cadmio se remueve ms eficientemente por precipitacin del hidrxido a pH entre 9 y l2. La precipitacin es tambin posible como carbonato de cadmio a pH l0. La cal dar un precipitado de mayor capacidad de sedimentacin que el custico.

Intercambio Inico

Estos intercambiadores son slidos en los cuales existen diversos iones dbilmente enlazados. Los primeros intercambiadores conocidos fueron las zeolitas y ms tarde estas se complementaron con resinas orgnicas las cuales se utilizan mucho ms ahora (Rosenquist, 1987). Estas resinas se sumergen en las soluciones acuosas y es aqu cuando existe el intercambio de iones entre la resina y la solucin. Para esto, existen resinas catinicas y aninicas.

Bajo condiciones oxidantes, el metal se disuelve en cido sulfrico diluido formando el ion del metal. Si el anin se pone en contacto con un intercambiador de aniones, se tendr una reaccin de intercambio.

Una desventaja de las resinas de intercambio inico es que son susceptibles al envenenamiento de ciertos iones los cuales forman enlaces fuertes y casi permanentes con las resinas acabando as con sus propiedades de intercambio inico. Los ms perjudiciales son los cianuros, tiosulfatos y politionatos, aunque tambin la slice en solucin puede precipitar y disminuir la eficacia del intercambio.

Un sistema tpico de intercambio inico tiene un lecho fijo de resina intercambiadora, donde esta tiene la posibilidad de intercambiar iones cargados positivamente (intercambio catinico), o iones cargados negativamente (intercambio aninico). Dependiendo de la carga de la resina, lo aniones y cationes se unirn por fuerzas electrostticas a los sitios cargados.

El proceso de intercambio inico se aplica a soluciones acuosas con contenido orgnico y a las aguas residuales que contienen cromo, cadmio, nquel, complejos metal-cianuro y otros metales diluidos. El flujo de regenerante concentrado resultante del proceso de intercambio inico debe ser tratado.

PLAN DE INVESTIGACIN

Caracterizar los componentes de las bateras. Las bateras son clasificadas entre alcalinas y recargables de acuerdo con sus especificaciones. De las bateras recargables, las de inters son aquellas que contengan nquel y cadmio. Estas bateras se abren con la ayuda de pinzas y tenazas y en su interior se encuentra de 3 a 6 pilas. Cada pila se abre de igual manera, retirando la funda metlica y extrayendo las placas de nquel y cadmio respectivamente. Todos los materiales son pesados en una balanza analtica para poder determinar un promedio de los residuos obtenidos y de muestra de los metales de inters.

Proponer de acuerdo a la caracterizacin de las pilas, un proceso de extraccin en medio cido de sus componentes a diferentes condiciones de operacin. La extraccin de los metales se hace a travs de la hidrometalrgia con un proceso de extraccin cida, con cido actico y cido sulfrico. Los metales por separado se colocan en matraces, se agrega una cantidad definida de cido, y se realiza la extraccin. Se realizar este procedimiento a tres condiciones de operacin: a temperatura ambiente (20C), a 40C y a 60C.

Realizar pruebas de laboratorio, para verificar la eficiencia de cada uno de los procesos propuestos. Se obtienen muestras de cada una de las pruebas a medida que la reaccin se va llevando acabo.

Se realizaran mtodos de concentracin

Precipitacin por cambio de pH:

Se utilizan las soluciones bsicas NaOH o Ca(OH)2 para aumentar el pH de la solucin cida del metal y as ir observar la precipitacin del metal.

Evaporacin y Calcinacin:

Se toma una muestra de la solucin cida del metal y se coloca en un crisol previamente llevado a peso constante. Este crisol se introduce a una estufa a 80C para eliminar el lquido, obteniendo la sal del metal. Con estos valores se calcula el % de humedad que exista en la muestra.Posteriormente el crisol es introducido a una mufla a 550C, hasta que la muestra es calcinada. Se determinan los slidos voltiles existentes, slidos fijos, y slidos totales.

BIBLIOGRAFA: Agencia para sustancias toxicas y el registro de enfermedades (2003). ToxFaQs para niquel. Disponible:http:/www.atsdr.cdc.gov/es/toxfaqs/es/_tfacts15.html

Biau, mayor Gustavo. (2003). Bateras de niquel-cadmio

Asociacion Mexicana de pilas (AMEXPILAS)

Albert Lilia A. (1998) curso bsico de toxicologa ambiental Mexico D.F, Mexico: editorial limusa S.A de C.V

Tratamiento de Residuos Txicos II DOCENTE:

ING. Mimbela Leon Juan

INTEGRANTES:

Aguila Cuisano Jhon Laiza Escobedo Jack Lezama Vargas Jorge

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