RESUMEN La energía eléctrica suministra la fuerza directora en ED para la migración iónica a través de las membranas. Los electrólitos son normalmente transferidos desde una solución menos concentrada, a través del intercambio jónico de la membrana, hasta una solución más concentrada con la ayuda de energía eléctrica. La purificación del disolvente en ED tiene lugar por La eliminación del soluto indeseable a través de la membrana, mientras la purificación del disolvente en la OI y UF tiene lugar por transporte selectivo del solventé a través de la membrana que rechaza al soluto. La ED es un proceso de separación electroquímica en el que las membranas cargadas y una diferencia de potencial eléctrico se usan para separar especies iónicas y otros componentes no cargados de una solución acuosa. La ED hoy en día es utilizada ampliamente para la desalación del agua salobre y, en algunas zonas del mundo, es el proceso principal para la producción de agua potable. Aunque de mayor importancia. la desalación del agua y producción de sal de mesa no son las únicas aplicaciones significativas. El desarrollo del nuevo intercambio iónico de membrana con mejores
selecúvidades, menor resistencia eléctrica y con propiedades térmicas, químicas
y mecánicas mejoradas ha generado recientemente un gran interés en las aplicaciones de la ED, especialmente en las industrias de la alimentación, medicamentos y procesos químicos, así como en biotecnología y en el tratamiento de aguas residuales. La ED en el sentido clásico puede utilizarse para llevar a cabo varios tipos de separación general: -separación y concentración de sales, ácidos y bases de soluciones acuosas En muchas aplicaciones, la ED está en competencia directa con otros procesos de separación como destilación, intercambio iónico, ósmosis inversa y varios procedimientos cromatográficos, En muchas aplicaciones, la ED está en competencia directa con otros procesos de separación como destilación, intercambio iónico, ósmosis inversa y varios procedimientos cromatográficos.
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ABSTRACT Electric power supplies the driving force in ED for ionic migration through the membranes. The electrolytes are normally transferred from a less concentrated solution, through the ionic exchange of the membrane, to a more concentrated solution with the help of electrical energy. The purification of the solvent in ED takes place by the elimination of the undesirable solute through the membrane, while the purification of the solvent in the OI and UF takes place by selective transport of the solvent through the membrane that rejects the solute. The ED is an electrochemical separation process in which the charged membranes and an electrical potential difference are used to separate ionic species and other components not loaded with an aqueous solution. ED is now widely used for the desalination of brackish water and, in some areas of the world, it is the main process for the production of drinking water. Although of greater importance. Water desalination and table salt production are not the only significant applications. The development of the new ionic membrane exchange with better selections, lower electrical resistance and improved thermal, chemical and mechanical properties has recently generated great interest in ED applications, especially in the food, medicine and chemical processes industries, as well as in biotechnology and wastewater treatment.
The ED in the classical sense can be used to carry out several types of general separation: -separation and concentration of salts, acids and bases of aqueous solutions In many applications, the ED is in direct competition with other separation processes such as distillation, ion exchange, reverse osmosis and various chromatographic procedures. In many applications, the ED is in direct competition with other separation processes such as distillation, ion exchange, osmosis Reverse and several chromatographic procedures.
Palabras clave: electrodiálisis, migración iónica, separación, electroquímica, potencial eléctrico, competencia directa, cromatográficos.
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PRINCIPIOS DE OPERACIÓN Los principios de operación del proceso de ED se van a tratar en esta sección, Una membrana de intercambio iónico tiene forma de hoja, mientras que una resina de intercambio iónico tiene forma granular. El cambio iónico es un fenómeno de permeado de iones, en el caso de una membrana de intercambio iónico, mientras que es un fenómeno de cambio adsortivo de iones, en el caso de una resina de intercambio iónico. (figura 1).
operación de una membrana de intercambio iónico bajo el influjo de un potencial eléctrico (figura 2).
Fig 2. Permselectividad iónica de las membranas de intercambio iónico
Fig 1. Intercambio iónico por permiación de membrana
La membrana de intercambio catiónico está cargada negativamente y es permeable para cationes como los de sodio (Na+ ) y calcio (Ca2+), mientras que es no permeable es impermeable para aniones tales como el cloruro (Cl- ), sulfato (SO4 2 -), etc.
A causa de este fenómeno diferente, una membrana de intercambio iónico no requiere regeneración, sino que puede utilizarse continuamente durante un largo período. El mecanismo de
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Proceso EDI. El proceso de EDI opera sobre los mismos principios básicos del proceso estándar de ED. Sin embargo en el proceso de EDI, la polaridad de los electrodos se invierte periódicamente (aproximadamente de 3 a 4 veces por hora) y, por medio de válvulas motorizadas, se intercambian las salidas del acumulador de membrana del agua potable producto y del agua residual. Los iones son transferidos así en direcciones opuestas a través de las membranas (figura 3). Esto ayuda a la rotura de la incrustación y al lavado y salida al exterior de lodos y otros depósitos de las celdas. El agua producto que emerge de la celda previa de salmuera se descarga normalmente al residuo por un tiempo de uno o dos minutos hasta que la calidad del agua se haya restaurado.
La operación automática del proceso EDI normalmente elimina la necesidad de dosificar ácido y/o secuestrantes y la formación de incrustación en los compartimentos de los electrodos se minimiza debido al cambio continuo de condiciones ácidas a básicas. Esencialmente, en la EDI se usan tres métodos para eliminación de incrustaciones y otras materias ensuciantes de las superficies. El sistema de inversión de la polaridad aumenta en gran medida los intervalos entre las tareas de desmontaje y montaje, suministrando una reducción total del tiempo de mantenimiento La capacidad de la EDI para controlar la precipitación de la incrustación. más efectivamente que la ED normal es una gran ventaja de este proceso, especialmente para las aplicaciones que requieren altas recuperaciones de agua. Sin embargo, la operación más complicada y los requerimientos de mantenimiento del equipo de EDI y un mayor nivel de preparación que para los equipos de OI. Esto puede ser una desventaja del proceso.
Proceso de electrodiálisis bipolar
Fig 3. proceso edi
El proceso de ED bipolar utiliza membranas de intercambio iónico para separar y concentrar los constituyentes ácido y base de una corriente de sal. El elemento clave en este proceso electrodialítico es la membrana bipolar, así llamada porque está compuesta de dos capas diferentes que son selectivas a los iones de cargas opuestas.
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Bajo el influjo de la corriente eléctrica aplicada, el agua se difunde en la interface de membrana donde se divide en iones H+ y OH- , que después son transportados a través de las capas selectivas aniónicas y catiónicas, respectivamente, a cámaras al otro lado de la membrana bipolar. El resultado final es la acidificación o basificación de estas cámaras.
8. Desmineralización del vino. 9. Desmineralización del azúcar. Tabla 1. Contaminantes típicos que pueden eliminarse con ED/EDI contaminantes
Aplicaciones de ED/EDI
Sodio
Níquel
Cloruro
Fluoruro
Las principales aplicaciones de la ED/EDI comprenden la separación de minerales. No es sorprendente que la ED/EDI haya sido usada ampliamente para desalación, donde hay una competencia directa con la OI.
Potasio
Cromo
Sulfato
Cromato
Magnesio
Cobre
Nitrato
Acetato
amonio
Zinc
Fosfato
oxhidrilo
arsénico
Estroncio
Cianuro
Conductividad
Hierro
plata
STD
1. Desalación del agua salobre.
aluminio
2. Concentración de agua marina 3. Desalación de agua marina.
Aplicaciones de la ED bipolar
4. Desmineralización de suero.
Las aplicaciones de a ED bipolar incluyen:
5. Recuperación de metales y aguas de lavado de
1. Regeneración de licores usados en la manufactura de acero inoxidable (recuperación de HF, HN03, KOH).
electrodeposición. 6. Desalación de purga de agua de fibra de refrigeración.
2. Desulfuración de humos y gases para producir sulfito sódico
7. Recuperación de ácidos y bases de efluentes ácidos usados.
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3. Recuperación de ácido fluorhídrico del ácido fluorsilícico, un subproducto de las plantas de proceso húmedo del ácido fosfórico. 4. Recuperación de ácidos y aminoácidos orgánicos. 5. Recuperación del regenerante de intercambiadores jónicos. 6. Purificación de ácidos y bases. 7. Control de contaminación. El uso de membranas bipolares ofrece soluciones potenciales para la recuperación y reutilización de un abanico de sales orgánicas e inorgánicas en un amplio campo de industrias. SALT SPLITTTING Salt splitting es un proceso electrolítico que sigue el mismo principio de electrodiálisis, el cual se utiliza para la conversión de una sal en un ácido y una base. La configuración de dos compartimentos para crear al protón y al ion hidroxilo respectivamente, mientras el anión y el catión son transportados a través de membranas desde el canal central de la celda. Las membranas son expuestas a extremos regímenes de pH. La migración del protón a través de la membrana aniónica y del hidroxilo a través de la membrana catiónica puede disminuir la eficiencia del proceso. En este proceso la calidad de las reacciones en los electrodos y las membranas determinan la eficiencia.
CONCLUSIONES La electrodiálisis es un proceso que, combinando ventajas de selectividad y baja demanda de reactivos, se obtiene mayor recuperación de agua y subproductos de cierto valor económico que pueden rehusarse en proceso o vender a la industria. ya que su pureza es alta. Esta tecnología representa una opción viable en el tratamiento de aguas contaminadas, la cual puede ser desarrollada en nuestro país sin tener dependencia tecnológica extranjera, por lo que es importante seguir trabajando en este proceso para tener un mayor entendimiento del funcionamiento del proceso. la electrodiálisis es un proceso eficaz en la remoción de nitratos que constituyen un impacto perjudicial para el medio ambiente y peligro para el ser humano. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
-Allen J. Bard y Larry R. Faulkner. Electrochemical methods. USA, 1980 -H. Strathmann. Electrodialysis, Desin and Cost Estimates, in W. S. Winston, K.K. Sirker, Von Nostrand Reihald “Membrane Handbook. New York, 1992. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/001191648980016 5 https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=1066023
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