Estudio de procesos electrolíticos de interés industrial. Aplicación al aprovechamiento y eliminación del tetracloruro de carbono

El principal objetivo de la presente memoria es estudiar y poner a punto un método electroquímico que permita la transformación del tetracloruro de carbono en cloroformo mediante electrólisis reductiva. Dicho método deberá tener en cuenta en todo momento los requisitos tanto económicos como medioambientales para que pueda ser adoptado en un futuro como alternativa limpia y, si fuera posible, rentable para el reciclaje de los residuos industriales de TC. Del mismo modo, es nuestro objetivo en esta memoria llevar el proceso hasta una escala-laboratorio y queda para futuros estudios el posterior escalado. Para llevar a cabo el objetivo principal, será necesario cumplimentar una serie de objetivos parciales tales como el estudio de la cinética electródica de la reacción de reducción del TC, el estudio de la influencia del medio en el proceso, el diseño de un reactor adecuado así como su caracterización y el estudio de la electrólisis en sí a distintas escalas, entre otros. Dichos objetivos se desarrollarán a lo largo de los siguientes capítulos. CONCLUSIONES: - Se ha estudiado la reacción de electroreducción del tetracloruro de carbono tanto desde el punto de vista de su cinética como de la influencia en el sobrepotencial al utilizar distintos medios de reacción. Se ha determinado que el medio óptimo de reacción atendiendo tanto a criterios energéticos como económicos es una mezcla etanol:agua (4:1) como disolvente, un electrolito de fondo inorgánico del tipo LiCl o NaCl y un pH neutro. En cuanto a la cinética de la reacción, se ha podido establecer que se trata de un proceso irreversible, de cinética lenta y con transferencia de dos electrones. - Se han llevado a cabo experiencias electrolíticas potenciostáticas en un entorno controlado como es una celda electroquímica en “H”. Se ha podido establecer que es necesario un medio ácido en el catolito, pues de otra forma el aumento del pH al avanzar la reacción provoca la descomposición del cloroformo, principal producto de la electrólisis. Se obtuvieron elevados valores de eficiencia en corriente y rendimiento en producto. Se detectó la presencia de cloroformo como producto de reacción, junto con trazas de diclorometano. - Se ha caracterizado desde el punto de vista del transporte de materia un reactor electroquímico de tipo filtro-prensa modelo UA63.10. El establecimiento de la correlación de números adimensionales que caracterizan el reactor no mostró apenas diferencias al operar con el canal de flujo vacío o relleno con promotores de turbulencia. Del mismo modo se llevó a cabo la caracterización del reactor con un cátodo tridimensional de fieltro de carbón, por dos métodos distintos. - Se ha observado la hidrodinámica del reactor filtro-prensa modelo UA63.10 mediante la utilización de una placa de presión transparente y la inyección de un trazador coloreado. Las observaciones permitieron establecer las zonas características en el interior del reactor, como son los volúmenes muertos, el camino preferencial, y un remolino. Un análisis por microscopía electrónica del cobre depositado en las experiencias de caracterización con fieltro de carbón permitió estudiar de forma indirecta la hidrodinámica y distribución de potencial al utilizar este tipo de electrodo. - Se ha llevado a cabo la electrólisis del tetracloruro de carbono en un sistema escala laboratorio utilizando el reactor filtro-prensa UA63.10 previamente caracterizado. Se han llevado a cabo ensayos electrolíticos galvanostáticos con disoluciones de tetracloruro de carbono a distinta concentración, y distinta intensidad aplicada. Se obtuvieron elevados valores de rendimiento en producto y eficiencia en corriente en todos los casos. Controlando la intensidad aplicada es posible alterar la proporción cloroformo/diclorometano. Al utilizar un electrodo tridimensional de fieltro de carbón se pudo aumentar de forma considerable tanto la eficiencia en corriente, como el rendimiento en producto obteniendo tan solo trazas de diclorometano