oxidacion quimica


Sistemas de tratamiento por oxidación química

Oxidación es el proceso de reacción química en el cual uno o más electrones son transferidos desde el compuesto que está siendo oxidado hasta el compuesto que produce la transferencia, conocido como agente oxidante. En una típica reacción química, como puede ser la que se muestra a continuación,

2⋅MnO −−⋅−=2⋅MnO −−Opermanganato cianuro + hidróxido = manganato + cianato + agua

Tenemos que el estado de oxidación del ion cianuro aumenta de -1 a +1 al combinarse con un átomo de oxígeno para formar cianato. Por otro lado el estado de oxidación del permanganato disminuye de -1 a -2, o sea, el permanganato se reduce a manganato. Este cambio en el estado de oxidación implica que un electrón fue traspasado delion cianuro al ion permanganato.

El aumento en la valencia positiva o disminución en la valencia negativa con la oxidación ocurre simultáneamente con la reducción en los radios químicos equivalentes. Algunas reacciones de oxidación proceden incluso hasta la generación de dióxido de carbono (CO2). En otros casos, la oxidación no se lleva tan lejos debido a factores como la dosis de oxidante, el pHdel medio de reacción, el potencial oxidativo del oxidante o la formación de productos intermedios estables.

La principal función llevada a cabo por la oxidación en el tratamiento de residuos peligrosos es la detoxificación o reducción de las características tóxicas de los compuestos presentes en el residuo. Por ejemplo, oxidantes son usados para convertir cianuro a, un menos tóxico, cianato odirectamente a dióxido de carbono y nitrógeno. Una segunda función es la de asegurar la completa precipitación, como en el caso de la oxidación de Fe2+ a Fe3+ y en reacciones similares, donde el material oxidado tiene una menor solubilidad que bajo condiciones de precipitación por reacción.

Tipos de oxidación representativos y sus modificaciones

Existen muchos agentes oxidantes, pero suaplicación en el tratamiento de aguas residuales requiere una determinación específica de su efectividad de remoción de los contaminantes o sustancias tóxicas involucradas, como también una determinación de la inocuidad de los productos o subproductos de reacción. Los agentes más utilizados en el tratamiento de las aguas y sus respectivos procesos de oxidación son descritos a continuación.

a)Oxidación por Cloro

El cloro elemental o en su forma de hipoclorito es un agente oxidante poderoso en solución acuosa siendo usado en los sistemas industriales de tratamiento de agua principalmente para oxidar el cianuro. El cloro y los hipocloritos también pueden ser usados para oxidar compuestos químicos basados o que contengan fenol, pero en este caso, Su uso es limitado debido a la formación declorofenoles si el proceso de oxidación no es controlado correctamente, debido a que estos compuestos clorados son muy tóxicos.

El proceso alcalino de cloración de cianuro usa cloro y compuestos básicos (soda cáustica) para oxidar el cianuro a cianato y posteriormente a dióxido de carbono y nitrógeno. La reacción de oxidación entre el cloro y el cianuro se cree que ocurre en dos etapas como semuestra a continuación:

CN− =CNCl+Cl−
ión cianuro + cloro = cianuro de cloro + ión cloruro
(1)
(2)
La formación de cianuro de cloro (CNCl) es esencialmente instantánea. La segunda reacción, la formación de cianato, es llevada a cabo de manera más rápida y más eficiente a un pH de 10 o mayor. Un tiempo de detención de 30 minutos a 2 horas es comúnmente utilizado (USEPA 1982a).

Loscianatos pueden ser descompuestos en mayor grado produciendo nitrógeno y dióxido de carbono por exceso de cloro:

2⋅CNO− ⋅−+3⋅Cl2 =6⋅Cl− ⋅+2⋅H2O

ión cianato + ión hidróxido + cloro = ión cloruro dióxido de carbono + nitrógeno + agua

Un acercamiento alternativo que debe ser evitado es una hidrólisis ácida:

CNO− +OH−
ión cianato + agua = dióxido de carbono...