Electrodialisis

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

Electroquímica

TEMA:
“Electrodiálisis”

Introducción
La electrodiálisis (ED) es un proceso usado para transportar iones de una solución a otra a través de membranas de intercambio bajo la aplicación de una diferencia de potencial. [1]
Las unidades de electrodiálisis son pilas de compartimientos estrechos,por las cuales se bombea la solución de alimentación (fig. 1 [2]). Estos compartimientos están separados por membranas alternas de intercambio de cationes e intercambio de aniones, que son selectivamente permeables a los iones positivos y negativos respectivamente. Los compartimientos finales se delimitan mediante electrodos, para hacer pasar corriente continua por toda la pila. [3]

Fig. 1 [2]Esquema de la unidad electrodialítica.
Desarrollo
Descripción de la pila y funcionamiento
Electrodos:
* El ánodo puede ser de titanio platinizado, que resiste las condiciones de corrosión más desfavorables. El cátodo utilizado puede ser de acero inoxidable.
Puesto que no se pretende realizar una inversión de polaridad en la pila para que ésta opere de modo reversible, no es necesarioemplear un metal más noble como cátodo capaz de soportar las condiciones desfavorables en su actuación como ánodo. [4]

Membranas
Las membranas son semipermeables a los iones La permeabilidad selectiva de las membranas se puede explicar por el hecho de que son materiales de intercambio iónico. En esos materiales, ya sea los iones positivos o los negativos se pueden desplazar con facilidad alinterior del sólido, mientras que los iones de carga opuesta se enlazan al solido. [3]
Membranas utilizadas en electrodiálisis
* Membranas monopolares. Estas membranas poseen una red polimérica con cargas iónicas fijas que le confieren el carácter selectivo. De esta forma, se tienen dos tipos de membranas: las de intercambio aniónico y de intercambio catiónico. [3]

Membrana de intercambioaniónico
Tienen grupos funcionales fijos en su matriz polimérica de carácter positivo y que a través de interacciones electrostáticas de corto alcance dejaran pasar solo a los iones en solución con carga negativa por efectos de atracción de carga, ejerciendo también un efecto de repulsión sobre las especies en solución de carga positiva. (fig. 2). Existen diversos grupos funcionales que pueden serutilizados como grupos fijos, las membranas de intercambio aniónico pueden contener los siguientes: -R3N+, -NH3+, - RNH2+, =R2N+, - R3P+, -R2S+, siendo más utilizado el grupo amonio cuaternario.


Fig.2 [6] Diagrama de membrana de intercambio aniónico.
Membrana de intercambio catiónico
Las membranas de intercambio catiónico contienen grupos funcionales fijos de carácter negativo que porefecto de atracción de cargas dejaran pasar las especies iónicas cargadas positivamente, mientras que debido a un efecto de repulsión electrostática sobre las especies cargadas negativamente, estas no pasaran. Los grupos funcionales que pueden ser utilizados en las membranas de intercambio catiónico son: -SO3-, -COO- , PO32-, -HPO2-, AsO32- O SeO3-, siendo el grupo sulfito el más utilizado. [5]Fig. 3 [7] Diagrama de membrana de intercambio catiónico
Factores que afectan la selectividad de una membrana de intercambio
Es importante señalar que la selectividad de las membranas utilizadas en electrodiálisis depende no solamente de las propiedades de estas, sino de otros factores. A continuación se discute brevemente algunos de ellos:
-Grado de entrecruce alto: el grado de entrecruce serefiere al tamaño de poro que posee la membrana selectiva. Existe una relación optima entre el grado de entrecruce necesario que debe tener cada membrana para que se ejerzan las propiedades selectivas de atracción/repulsión electrostática. Si el entrecruce de la membrana es muy cerrado, la membrana actuara como criba seleccionando el paso de las especies iónicas a través de ella por el tamaño,...