DEVELOPMENT OF ELECTROCHEMICAL ION EXCHANGE ELECTRODES FOR THE TREATMENT OF WASTES CONTAINING CHROMIUM OR CESIUM IONS

Atualmente são muito discutidos temas que abordam a preservação do meio ambiente, para o desenvolvimento de tecnologias de produção que não a agridam, gerando resíduos menos tóxicos e em menor quantidade. Resíduos poluentes contendo metais como o crômio, têm sido lançados nos solos e rios, degradando a água utilizada para o consumo humano. Não diferentes são os problemas decorrentes de atividades nucleares, as quais geram rejeitos nas instalações e laboratórios de pesquisa. Embora estes rejeitos não sejam lançados no meio ambiente, muitas vezes encontram-se armazenados em laboratório inadequadamente, o que pode resultar em graves acidentes. Na intenção de solucionar estes problemas, existem várias técnicas para o tratamento de rejeitos, entre elas a troca iônica eletroquímica (EIX electrochemical ion exchange). A EIX é um processo avançado que une as vantagens da troca iônica convencional com o fato de usar como reagente o elétron, reduzindo consideravelmente o volume da solução a ser tratada. Esta técnica consiste na elaboração de um eletrodo, no qual o trocador iônico é incorporado fisicamente em uma estrutura do eletrodo com um aglutinante. Optou-se neste trabalho pela resina catiônica Amberlite CG-50 para o tratamento dos rejeitos contendo íons crômio e o trocador catiônico inorgânico fosfato de zircônio para os íons césio, pois apresentam boa estabilidade química em meio oxidante e perante radiação ionizante. A quantidade de carvão, de grafita e aglutinante para a formulação do eletrodo mais eficiente também foi estudada. Após a escolha dos melhores eletrodos, verificaram-se retenções para o Cr e para o Cs da ordem de 99,3% e 99,8%, respectivamente. A eluição completa tanto do íon crômio quanto do íon césio, sem nenhuma adição de reagentes, revelou-se uma das principais vantagens deste processo, o que torna possível a reutilização do eletrodo sem perda de sua capacidade. Com base nos resultados apresentou-se um processo contínuo de tratamento de rejeitos utilizando-se uma célula eletrolítica de fluxo (CELFLUX) de alta capacidade de retenção para o íon Cr e Cs. A alta eficiência desta célula tanto na retenção quanto na eluição, levando a uma redução importante no volume do rejeito e, até mesmo, possibilitando a reutilização dos íons separados, torna o processo altamente viável para o emprego industrial.Nowadays, environmental preservation using technologies that do not attack it, generating non-toxic residues and reduced volumes, has been discussed. Hazardous effluents, containing metals, as chromium, have been poured in the soils and rivers, degrading the water. Not different are the problems originated from some nuclear activities that generate wastes, as in chemical research laboratories. Although those wastes are not poured in the environment, sometimes they are inadequately stored, what can cause serious accidents. With the purpose of solving this problem, there are some techniques to waste treatment, between them there is the electrochemical ion exchange (EIX). EIX is an advanced process that has advantages over traditional ion exchange and the fact of using the electron as the only reagent, reduces the volume of the solution to be treated. This technique consists of development of an electrode, where an ion exchanger is physically incorporated in an electrode structure with a binder. In this study, cationic resin Amberlite CG-50 and zirconium phosphate have been chosen for the separation of chromium and cesium from waste, respectively. They were chosen because they present high chemical stability in oxidizing media and at ionizing radiation. The quantity of charcoal, graphite and binder used in formulation of electrode have been studied either. Before choosing the best electrode, it was verified sorption percentage of 99,3% for chromium and 99,8% for cesium. The greater advantage of this process is the total elution of chromium as much as cesium, without reagents addition, being possible to reuse the electrode without losing its capacity. Beside on the results, a continuous process for the wastes containing Cr and Cs, using a flux electrolytic cell (CELFLUX) of high retention capacity, was presented. The high efficiency of this cell for both retention and elution, leading to an important reduction of waste volume, and, every more, making possible the reutilization of the ions studied, makes the process available for industrial waste treatment purposes