Membranas de intercambio iónico
Membranas de intercambio iónico transporte disueltos iones a través de una membrana polimérica conductora.[1] Las membranas se utilizan a menudo en aplicaciones de recuperación química y desalación, mover los iones de una solución a otra evitando el paso del agua.[2]
Membranas de intercambio iónico están hechas de un material polimérico en grupos ion cargado. Membranas de intercambio aniónico contienen grupos catiónicos fijos con los aniones móviles; permitir el paso de aniones y cationes de bloque. Membranas de intercambio catiónico contienen grupos aniónicos fijos con los cationes móviles; permitir el paso de cationes y aniones de bloque.[2]
Hay dos clases principales de membranas: (1) heterogénea y homogénea (2). Las membranas heterogéneas son bajo costo, tienen una composición más gruesa con una resistencia y una superficie áspera que puede ser objeto de ensuciar. Membranas homogéneas son más caras, pero tienen una composición más delgada con una resistencia más baja y una superficie lisa y menos susceptible a la suciedad. Superficies de membrana homogénea pueden ser modificadas para alterar la permeoselectividad membrana a los protones, iones monovalentes y los iones divalentes.[3]
La permeoselectividad de membranas de intercambio iónico describe la selectividad de la carga. Esta selectividad de la carga refleja la capacidad de la membrana de discriminar entre iones de carga opuesta. Una selectividad más alta conduce a mayor recuperación y el rendimiento de la membrana.[3]
Aplicaciones tradicionales
Membranas de intercambio iónico son tradicionalmente utilizadas en diálisis electrodiálisis o difusión por medio de un potencial eléctrico o un gradiente de concentración, respectivamente, a especies de selectividad transporte catiónico y aniónico. Cuando se aplica en un proceso de desalinización electrodiálisis, membranas de intercambio de catión y anión se arreglan típicamente en un patrón alternante entre dos electrodos (ánodo y un cátodo) dentro de la pila de la electrodiálisis. Un potencial galvánico se suministra como un voltaje generado en los electrodos.[3]
Un apilado de la electrodiálisis industrial típico consiste en dos cámaras: una cámara de agua del producto y un concentrado de rechazan cámara. Durante la operación de la pila, sales se transfieren desde el producto al concentrado. Como resultado, la corriente de rechazo se concentra para arriba mientras que el flujo de producto es desalado.[3]
Ejemplares aplicaciones de membranas de intercambio iónico utilizadas en la electrodiálisis y EDR incluyen la desalinización de agua marina, tratamiento de aguas residuales industriales de gran escala aguas, producción de alimentos y bebidas y otras aguas residuales industriales.[3]
Aplicaciones de membrana modernos de intercambio iónico
Los recientes avances en la ciencia de polímero de membrana de intercambio iónico permiten modificaciones a las superficies de membrana homogénea, alterando su permeoselectividad a iones específicos y permite aplicaciones de avanzada de la membrana. En 2014, Salinas Technologies Inc., un proveedor de membrana canadiense y compañía de tratamiento de aguas residuales, desarrollado membranas capaces de retiro selectivo de iones, tales como protones para aplicaciones de recuperación de ácidos.[4] Membranas selectivas protones permiten aplicaciones ácido de alta recuperación, con EDR proporciona muchas ventajas sobre diálisis de difusión tradicional para la recuperación de ácido.[4]
Además, las membranas avanzadas permiten EDR tratar aguas con contenido orgánico y el aceite y el gas producido aguas. Estas aguas no son adecuadas para sistemas de membrana a presión tales como ósmosis inversa, conduce al ensuciamiento de las membranas y malas recuperaciones.[5]
Otros avances recientes de membrana han permitido selectividad monovalente, iones monovalentes y divalentes de división. Estas membranas permanentemente dividido estas escalando los iones divalentes (ej. CaSO4) en dos corrientes no escala (por ejemplo: Na2SO4 y CaCl2). La corriente rica monovalente es enviada a una unidad de ósmosis inversa. La ósmosis inversa es muy eficiente en la eliminación de monovalents cuando se eliminan los iones de escalamiento. Este polivalente EDR separa – RO híbrido up permite el escalamiento de las aguas, reducción de volúmenes de rechazo de salmuera de alta recuperación.[6]
Referencias
- ^ Tanaka, Yoshinobu (enero de 2015). Membranas de intercambio iónico: fundamentos y aplicaciones. Japón: Elsevier. p. 47. ISBN978-0-444-63319-4. de mayo de 2015.
- ^ a b STRATHMANN, Heiner (2004). Ciencia de membrana y tecnología serie, 9: procesos de separación de membrana de intercambio iónico (Primera ed.). San Deigo, Ca, USA: Elsevier. PP. 90 – 206. ISBN0-444-50236-X.
- ^ a b c d e Davis, T.S (1990). "Electrodiálisis", en manual de la tecnología de membrana Industrial (Primera ed.). New Jersey, los E.e.u.u.: Publicación de Noyes. págs. 40 – 102.
- ^ a b Frank, Mitchell. "Recuperación de ácidos con membranas de intercambio iónico" (PDF). Estudio de caso: Recuperación de ácidos con membranas de intercambio iónico. Saltworks Technologies Inc. 2015.
- ^ Frank, Mitchell. "Estudio de caso: asistida con membranas de intercambio iónico" (PDF). Estudio de caso: Asistida con membranas de intercambio iónico. Salinas. 2015.
- ^ Frank, Mitchell. "Separador multivalentes membranas de intercambio iónico - estudio de caso" (PDF). Estudio de caso: Recuperación mejorada multivalentes separador. Salinas. 2015.