Equipamento eletroquímico para tratamento de águas residuais de alta cor.

I. Visão Geral do Produto

Efluentes de alta cor originam-se amplamente de indústrias como têxtil e de tingimento, produção de corantes, fabricação de papel e celulose, fabricação de tintas, intermediários farmacêuticos, fermentação de alimentos e síntese química. Esses efluentes contêm numerosos grupos cromóforos (como ligações azo, grupos nitro, grupos imina, grupos quinona e ligações duplas conjugadas) e grupos auxocrômicos, resultando em cores que variam de vermelho intenso, laranja-amarelo, azul-preto a marrom-púrpura, com cromaticidade tipicamente centenas a dezenas de milhares de vezes maior. Este tipo de efluente não só tem uma aparência visual pobre, mas a matéria orgânica cromogênica frequentemente possui biotoxicidade ou é de difícil biodegradação. Quando descarregada em corpos d'água receptores, obstrui a transmissão de luz solar e perturba o equilíbrio ecológico aquático.

Métodos tradicionais de descoloração cada um tem suas limitações: floculação e sedimentação produzem grandes quantidades de lodo químico e têm efeitos de descoloração pobres em corantes solúveis em água; adsorção por carvão ativado é cara, difícil de regenerar e produz resíduos perigosos de carbono saturado; oxidação por ozônio requer grande investimento em equipamentos, tem baixa utilização de ozônio e alto consumo de energia operacional; oxidação de Fenton consome grandes quantidades de reagentes, produz uma grande quantidade de lodo de ferro e requer ajustes repetidos de pH; métodos biológicos têm quase nenhuma capacidade de degradar a maioria dos corantes sintéticos, e a cor não pode ser removida bioquimicamente.

Este sistema emprega tecnologia de oxidação eletroquímica. Ele oxida diretamente os cromóforos nas ligações insaturadas e estruturas conjugadas dos cromóforos através da oxidação anódica, enquanto simultaneamente utiliza eletrocatálise para gerar radicais hidroxila (·OH) e oxidantes fortes como cloro ativo para oxidação indireta. Isso decompõe completamente ou transforma os cromóforos em pequenas moléculas incolores. Todo o processo consome apenas eletricidade, não requer reagentes químicos e não produz lodo ou resíduos saturados. A taxa de descoloração pode atingir 90%–99%, reduzindo a cor para menos de 50 vezes o valor original, removendo simultaneamente o DQO, resultando em efluente incolor e transparente.

II.Dificuldades no tratamento de efluentes de alta cor e soluções deste equipamento

III. Princípio de Funcionamento

Efluentes de alta cor, após a remoção de sólidos suspensos por uma peneira ou filtro, entram em um reator eletroquímico, onde, sob a ação dos eletrodos:

(1) Eletro-oxidação direta

Cromóforos (ligações azo, estruturas de quinona, ligações duplas conjugadas, anéis aromáticos, etc.) perdem elétrons diretamente na superfície do ânodo, quebrando ligações insaturadas na estrutura molecular, perturbando o sistema conjugado e elevando o nível de energia de transição eletrônica além do espectro visível, manifestando-se macroscopicamente como perda de cor. Este caminho é altamente seletivo para moléculas de corante e é o mecanismo mais importante para a descoloração.

(2) Eletro-oxidação indireta

A eletrólise anódica da água gera radicais hidroxila (·OH), enquanto íons cloreto naturalmente presentes nos efluentes (comumente encontrados em indústrias como tingimento e estamparia) são eletrolisados para produzir cloro ativo (Cl₂, HOCl, OCl⁻). Essas espécies ativas altamente oxidantes se difundem na solução, submetendo as moléculas de corante que não entraram em contato direto com o ânodo a um ataque oxidativo secundário, quebrando ainda mais os cromóforos residuais e mineralizando intermediários orgânicos.

(3) Co-remoção de DQO

Após a quebra dos cromóforos, as pequenas moléculas orgânicas resultantes (como ácidos orgânicos e álcoois) continuam a ser oxidadas e mineralizadas em CO₂ e H₂O, alcançando simultaneamente uma redução significativa no DQO. A quantidade total de matéria orgânica no efluente descolorido diminui significativamente, em vez de simplesmente "branqueamento" dos cromóforos, mantendo o DQO inalterado.

(4) Mecanismo anti-rebote de cromaticidade

A oxidação eletroquímica causa a reestruturação molecular completa dos cromóforos, em vez de meramente alterar a distribuição de nuvens eletrônicas ao redor dos cromóforos. Após o tratamento, os efluentes não mostram recuperação visível da cor após 24-72 horas de repouso, garantindo a estabilidade duradoura do efeito de descoloração.

IV. Vantagens Principais (para efluentes de alta cor)

V. Especificações Técnicas (Personalizável)

VI. Aplicável a vários cenários envolvendo efluentes de alta cor.

VII. Localização do Processo

Opção 1: Tratamento de descoloração separado (atende diretamente aos padrões de emissão ou é reutilizado)Efluentes de alta cor → Peneiramento/sedimentação (remoção de sólidos suspensos, fibras, etc.) → Equipamento eletroquímico → Efluente (incolor e transparente, DQO atende aos padrões) → Descarga ou reutilização na produção

Opção 2: Pré-tratamento seguido de tratamento bioquímico (aplicável a efluentes compostos de alta concentração)

Efluentes de alta cor → Peneiramento/sedimentação → Equipamento eletroquímico (descoloração, eliminação de biotoxicidade, melhoria da relação B/C) → Sistema biológico → Descarga em conformidade com os padrões

Nota: Após a destruição eletroquímica da matéria orgânica cromogênica, a relação B/C é significativamente melhorada (a relação B/C de alguns efluentes de corantes pode aumentar de 0,1 para mais de 0,3). O sistema bioquímico subsequente pode degradar eficientemente a matéria orgânica residual de pequenas moléculas. O estágio eletroquímico visa "descoloração + desintoxicação", mantendo o consumo de energia em um nível baixo.

Opção 3: Como unidade de tratamento avançado (para descoloração e melhoria de padrões de efluentes bioquímicos)

Tratamento bioquímico → Tanque de sedimentação secundário → Equipamento de descoloração eletroquímica → Descarga

Nota: A cor de alguns efluentes tratados por tratamento biológico ainda não atende aos padrões (o tratamento biológico tem pouco efeito na remoção de cromóforos). Adicionar uma unidade de descoloração eletroquímica no final do processo de tratamento biológico, que opera com baixa potência e trata apenas a cor residual, tem o menor custo operacional e é um complemento ideal ao sistema de tratamento biológico existente para atualização.