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(noticias nanowerk) Un equipo de investigación de la Universidad de Tsinghua dirigido por el profesor Huijuan Liu ha desarrollado un nuevo sistema electroquímico que promete revolucionar la recuperación de metales a partir de aguas residuales industriales.
La investigación fue publicada en Ingeniería Mecánica (“Recuperación eficiente de metales de aguas residuales industriales: posible modo de oscilación y turbulencia para sistemas electroquímicos”).
Las aguas residuales industriales representan una importante amenaza ambiental debido a la contaminación por metales pesados. Los métodos actuales de recuperación de metales, como la electrodeposición, adolecen de limitaciones en el transporte de iones en la interfaz, lo que resulta en una recuperación lenta y de mala calidad. En su estudio, el equipo propuso un enfoque novedoso que integra un campo eléctrico transitorio (TE) y un flujo de vórtice (SF) para mejorar la transferencia de masa y al mismo tiempo promover el transporte de iones en la interfaz.
El equipo de investigación examinó los efectos de diversas condiciones operativas, incluido el modo operativo, la frecuencia de transición y el caudal, en la recuperación de metales. Descubrieron que se alcanzaron las condiciones óptimas para una recuperación secuencial rápida y eficiente de cobre en modo TE&SF con niveles eléctricos altos y bajos de 0 y 4 V, ciclo de trabajo del 50 %, frecuencia de 1 kHz y caudal de 400 L/h. Se encontró que los coeficientes cinéticos de la electrodeposición de TE y SF eran de 3,5 a 4,3 veces y de 1,37 a 1,97 veces los de la electrodeposición individual de TE y SF, respectivamente.
Para comprender mejor el proceso, el equipo simuló el proceso de deposición en condiciones de TE y SF. Los resultados confirmaron la interacción eficiente entre el transporte interfacial de iones y la transferencia de carga, lo que da como resultado una recuperación de metal rápida y de alta calidad. La estrategia de deposición combinada no sólo muestra una reducción efectiva de la contaminación por metales sino que también promueve el reciclaje de recursos.
Este enfoque innovador supera las limitaciones del transporte de iones interfacial en los procesos tradicionales de electrodeposición. Al acoplar un campo eléctrico transitorio con un flujo turbulento, el equipo pudo mejorar con éxito el transporte de iones en masa e interfacial, mejorando así la cinética de reacción. La sinergia del campo eléctrico transitorio y el flujo vórtice no sólo consigue una rápida recuperación del metal, sino también depósitos con una composición homogénea y morfología uniforme.
Además, el sistema muestra una amplia aplicabilidad en la recuperación de metales con potenciales redox superiores a los del desprendimiento de hidrógeno y la reducción de agua. Esta capacidad permite la recuperación de alta calidad de metales preciosos y pesados, lo que los convierte en un activo valioso para las industrias que manejan desechos metálicos.
La investigación de la profesora Huijuan Liu y su equipo proporciona nuevos conocimientos sobre la recuperación eficiente de metales a partir de aguas residuales industriales. Sus hallazgos abren posibilidades para procesos de reciclaje de metales respetuosos con el medio ambiente y eficientes en el uso de recursos, ayudando así a reducir la contaminación ambiental y conservar recursos valiosos.
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