Existen numerosos tipos de aguas y aguas residuales (las aguas de abastecimiento, efluentes industriales consistentes en suspensiones coloidales, aguas residuales contaminadas con macromoléculas orgánicas disueltas o las emulsiones de aceite en agua (o/w) susceptibles de ser tratadas mediante coagulación, una operación dirigida a la consecución de la desestabilización de los contaminantes mediante su interacción con un reactivo (generalmente, sales de fe(III) y de al(III)). Esta operación puede complementar, en el tratamiento de un agua, a operaciones convencionales de separación solido-liquido (flotación, decantación, etc.). En este contexto, una alternativa novedosa a la adición de disoluciones de sales de fe(III) y de al(III) es la generación de estos compuestos in situ, mediante la disolución de laminas metálicas de hierro o aluminio. Para ello, se utilizan las planchas de hierro o de aluminio como ánodos de una celda electroquímica, y se controla la velocidad de aparición de estos componentes modificando la intensidad de corriente que se hace circular por la celda. Este proceso de conoce como electrocoagulación y, en principio, sus defensores aseguran que permite un mejor control en la dosificación de reactivos, y un ahorro significativo en los costes de operación. Con estas buenas perspectivas depositadas en el empleo de los procesos de electrocoagulación, la presente tesis doctoral fue planteada con la finalidad de incrementar el conocimiento existente en cuanto al uso de electrodos de aluminio en el tratamiento de aguas residuales industriales. En un inicio, el objetivo general de este trabajo se concreto en el estudio de la aplicación de procesos de electrocoagulación en el tratamiento de efluentes acuosos contaminados con materia coloidal, soluble, o con emulsiones o/w, empleando como material electrodico aluminio, y en la profundización en el conocimiento de la influencia de las condiciones de operación del proceso en los resultados alcanzados por esta tecnología. Este objetivo general se ha ido desglosando en una serie de objetivos parciales: -Caracterización de los procesos de disolución química y electroquímica de planchas de aluminio cuando estas son empleadas como electrodos en el proceso de electrocoagulación. -Caracterización de las especies de hidrolisis de aluminio generadas en los procesos de coagulación convencional y electroquímica. -Modelación matemática del proceso de electrodisolución de planchas de aluminio, en las condiciones operativas en que estas son empleadas como electrodos en el proceso de electrocoagulación. -determinación de la influencia de las características del agua residual y de las condiciones de operación sobre los procesos de electrocoagulación de aguas residuales contaminadas con caolinita (como modelo de suspensión coloidal), negro de eriocromo t (como modelo de agua residual contaminada con materia orgánica disuelta) y con emulsiones o/w. -comparación de los procesos de coagulación química y electroquímica en el tratamiento de aguas residuales contaminadas con caolinita, net, y con emulsiones o/w. -comparación preliminar de los costes operativos de dosificación de coagulante mediante las tecnologías convencional y electroquímica. Para lograr los objetivos fijados se han realizado cinco tipos de estudios experimentales: -estudios de disolución química de planchas de aluminio, que permiten conocer la influencia del PH y del medio soporte en la velocidad de disolución química (corrosión) de planchas de aluminio, cuando estas se encuentran sumergidas en disoluciones en medio cloruro o sulfato a diferentes PHS. -estudios de disolución electroquímica de planchas de aluminio, que permiten determinar la influencia que presentan las características del agua residual y las condiciones de operación sobre la concentración de aluminio electrogenerada en el proceso de coagulación asistida electroquímicamente. -estudios de caracterización de las especies se aluminio, que permiten determinar las diferencias que existen entre las especies de hidrolisis de aluminio formadas en disolución acuosa, cuando se añade aluminio mediante la dosificación de una disolución de una sal de aluminio, y cuando se añade mediante electrodisolución de un ánodo de aluminio, así como conocer la influencia que presentan las características del agua residual y la cantidad de aluminio generada sobre el tipo de especies de aluminio generadas. -estudios de electrocoagulación de aguas residuales en planta escala bancada, que permiten conocer la influencia que sobre ellos presentan las características del agua residual y las condiciones de operación, así como el modo de operación empleado (continuo o discontinuo). -estudios de coagulación convencional de aguas residuales en planta escala bancada, que permiten determinar la influencia que sobre ellos presentan las características del agua residual, las condiciones de operación, el modo de operación y el modo de adición de aluminio (instantáneo o progresivo). En los estudios de los procesos de disolución de planchas de aluminio, cuando estas son empleadas como electrodos en el proceso de electrocoagulación, se ha observado que en la celda electroquímica, el aluminio aportado al electrolito proviene de los procesos de disolución química y electroquímica. El proceso de disolución electroquímica depende, fundamentalmente, de la carga eléctrica aplicada, mientras que el proceso de disolución química (corrosión) está influenciado de manera importante por el PH, de modo que valores de PH alcalinos incrementan la velocidad de disolución en varios órdenes de magnitud. El estudio de caracterización de las especies de aluminio ha revelado que en un medio acuoso, la especiación del aluminio no depende directamente de la tecnología de dosificación, sino de la concentración total de aluminio y del PH. Este ultimo parámetro cambia de forma significativa dependiendo de la tecnología de la dosificación utilizada: el valor de PH aumenta durante la dosificación electroquímica, dado que este proceso da lugar a la formación de hidróxido de aluminio como producto neto final; por el contrario, el PH decrece durante la dosificación de una disolución de aluminio, como consecuencia de las propiedades acidas de las disoluciones de aluminio adicionadas. En procesos de operación en continuo, y alimentando los procesos de dosificación química y electroquímica con aguas residuales modelo de distintos PHS (con el objetivo de alcanzar el mismo PH de estado estacionario), los resultados en la especiación de aluminio que se obtienen son prácticamente los mismos. En el intervalo de PHS ácidos, las especies que predominan son los cationes monoméricos de hidroxoaluminio. Un aumento en el PH da lugar a la coexistencia de estas especies monoméricas con cantidades crecientes de cationes poliméricos y precipitados. A PHS cercanos a la neutralidad predominan los precipitados de hidróxido de aluminio, la formación de estos esta favorecida en disoluciones que contienen iones sulfato. Aumentos en el PH causan la disolución de los precipitados para formar aniones monoméricos de hidroxoaluminio, que son la especie predominante a PHS alcalinos. En los estudios de electrocoagulación de los tres tipos de aguas residuales con electrodos de aluminio, se ha comprobado que este proceso se puede emplear con éxito en el tratamiento de aguas residuales contaminadas con caolinita, net y emulsiones o/w. Las variables más importantes en el proceso son la concentración de aluminio suministrada y el PH del medio. Así, en el tratamiento de aguas contaminadas con caolinita y net se han obtenido porcentajes de eliminación elevados para pequeños valores de carga eléctrica (0,003 y 0,008 a h dm-3, respectivamente, proporcionales a las concentraciones de aluminio electrodisueltas), por el contrario, para la ruptura electroquímica de las emulsiones de aceite en agua se requieren valores elevados de carga eléctrica (0,100 a hdm-3). Asimismo, estos estudios han revelado que en el tratamiento de aguas contaminadas con caolinita y net solo se alcanzan elevadas eficacias de eliminación de contaminante en el intervalo de PHS ácidos, mientras que la ruptura de la emulsión solo tiene lugar a valores de PH comprendidos entre 5 y 9. La comparación de los resultados obtenidos en estos estudios de electrocoagulación, con los obtenidos en los estudios de coagulación convencional, conjuntamente con resultados de los estudios de caracterización de las especies de aluminio generadas, han permitido proponer los principales mecanismos de coagulación y desestabilización para la eliminación de los contaminantes en cada tipo de agua residual estudiada, que se resumen a continuación: -en el tratamiento de aguas contaminadas con caolinita, los mecanismos que pueden explicar las observaciones experimentales son: a PHS ácidos, la neutralización de la carga superficial de las arcillas por absorción de cationes de hidroxoaluminio, a PHS neutros, la inmersión de las partículas de caolinita en un floculo de barrido para altas concentraciones de aluminio, o la neutralización mediante la precipitación de hidróxido de aluminio en su superficie para bajas concentraciones de aluminio. -en el caso del tratamiento de aguas contaminadas con net, los mecanismos que explican las observaciones experimentales son: en el intervalo de PHS fuertemente ácidos, el enlace de cationes de hidroxoaluminio a los grupos ionizados de las moléculas de net (danto lugar a la formación de compuestos de solubilidad reducida), y en el intervalo de PHS ligeramente ácidos y cercanos a la neutralidad, la absorción de moléculas de net sobre la superficie de precipitados de hidróxido de aluminio positivamente cargados. Ambos mecanismos tienen lugar simultáneamente, aunque el mecanismo predominante dependerá de las condiciones de operación. -en el caso de la ruptura de emulsiones o/w mediante dosificación de sales de aluminio (por vías convencional o electroquímica), la unión de más de una microgota de aceite a un agente coagulante (que permite que las microgotas se sitúen lo suficientemente cerca como para conseguir coalescencia de la fase aceitosa) es un mecanismo de desestabilización dominante que puede explicar las observaciones experimentales obtenidas. Este mecanismo está asociado a cationes poliméricos y, especialmente, a precipitados de hidróxido de aluminio cargados superficialmente. Asimismo, en lo que se refiere a los estudios de comparación de los procesos e coagulación electroquímica y convencional para los tres tipos de aguas residuales estudiadas, se ha observado que no existe una diferencia significativa entre ambas tecnologías de tratamiento cuando se alcanzar los mismos valores de PH y de concentración de aluminio en el medio de reacción (independientemente de los valores de densidad de corriente y carga eléctrica aplicada empleados en los procesos electroquímicos, o del PH inicial del agua a tratar). Sin embargo, si existe una diferencia importante en el cambio de PH que genera cada sistema de dosificación; los procesos asistidos electroquímicamente tienden a alcalinizar el medio, en tanto que los convencionales a acidificarlo. Por tanto, para un caso dado de tratamiento de un agua residual (con un contaminante a eliminar determinado). Se puede afirmar que el uso de uno u otro proceso será más adecuado en función del PH inicial del agua residual, de las características del contaminante, y de los requerimientos de PH del agua a la salida del tratamiento. Así, en los casos en los que sea conveniente un ligero aumento en el PH del agua residual (al tiempo que se elimina el contaminante), estará más indicado el uso de un proceso de electrocoagulación. Por el contrario, si el PH a la salida del tratamiento del agua residual precisa un descenso respecto al valor inicial, estará recomendado el uso de un proceso de coagulación química convencional. En todo caso, una experimentación a nivel de planta bancada ayudara a clarificar cual de las dos tecnologías puede, para cada caso concreto, conseguir una mayor eficiencia en el tratamiento, dado que la coexistencia de varios mecanismos de coagulación muy diferenciados hace prácticamente imposible de predecir de forma teórica cual a ser el resultado final de este tratamiento. Un último aspecto muy significativo de la experimentación desarrollada es que las condiciones fluidodinámicas son muy importantes en este tipo de tratamiento. Por este motivo, los ampliamente utilizados ensayos de jarra (jar test) pueden no ser una metodología optima para la determinación de las mejores condiciones de coagulación. Dado que las diferencias en cuanto a resultados operativos de ambas técnicas resultaron prácticamente inexistentes, se realizo una comparación preliminar de los costes de tratamiento, si bien, es importante matizar que la realización de esta evaluación económica no ha sido un objetivo prioritario de esta tesis, ya que el presente trabajo es una primera etapa en un proyecto de mayor envergadura que en la actualidad se está acometiendo en el grupo sobre los procesos de electrocoagulación de la comparación económica se ha obtenido que los costes del tratamiento convencional están muy influenciados por el tipo de agente coagulante empleado (se estudiaron policloruro y sulfato de aluminio). Asi se obtuvieron los mayores costes de operación en el proceso de coagulacion química convencional con sulfato de aluminio. Respecto al uso de electrocoagulación o coagulación con policloruro de aluminio, para dosis de aluminio pequeñas y moderadas, los costes operativos del proceso de electrocoagulación son inferiores a los del proceso de coagulación química, situación que se invierte cuando se requieren elevadas dosis de aluminio, si bien en este caso es previsible que el incremento de turbulencia generado por las microburbujas de oxigeno e hidrógeno mejore el rendimiento de procesos que no se han estudiado en este trabajo (floculación y flotación), y que esto conduzca a una reducción de costes en el proceso global de tratamiento. Para finalizar este resumen, es importante comentar que los resultados obtenidos en los estudios experimentales se han abstraído mediante el desarrollo de dos modelos matemáticos. Un primer modelo, simula los resultados obtenidos en las condiciones operativas en las que tiene lugar la electrodisolución de electrodos de aluminios, y considera, para justificar adecuadamente los procesos de corrosión de los electrodos, un patrón de flujo altamente segregado para la descripción fluidodinámica de la celda, y que el PH en la superficie de los electrodos difiere de forma significativa del PH medido en la celda. El segundo modelo, simula los resultados obtenidos en los procesos e coagulación convencional y electroquímica de los tres tipos de aguas residuales estudiadas en la tesis, modelados por medio de aproximaciones de pseudoequilibrio. Para ello, considera una descripción fluidodinamica macroscopica de la celda, las especies de aluminio generadas, y los mecanismos de coagulación predominantes en cada sistema. Ambos modelos han sido validados con los resultados obtenidos en los estudios anteriormente citados, confirmándose la validez de las suposiciones utilizadas por los elevados coeficientes de correlación obtenidos.