Tesis Chillon Boro
de la desalación
María Fernanda Chillón Arias
Facultad de Ciencias
Departamento de Ingeniería Química
REDUCCIÓN DE BORO EN AGUAS
PROCEDENTES DE LA DESALACIÓN
TESIS DOCTORAL
MARÍA FERNANDA CHILLÓN ARIAS
Alicante, Junio 2009
I
II
D. Daniel Prats Rico, Catedrático de Universidad, y D. Pedro José Varó Galváñ,
Profesor contratado Doctor (LOU),profesores del Departamento de Ingeniería Química
de la Universidad de Alicante,
CERTIFICAN: que Dña. MARÍA FERNANDA CHILLÓN ARIAS, Licenciada en
Ciencias Químicas, ha realizado bajo su dirección, en el Departamento de Ingeniería
Química de la Universidad de Alicante, el trabajo que con el título “REDUCCIÓN DE
BORO EN AGUAS PROCEDENTES DE LA DESALACIÓN”, constituye su memoria
para aspirar al Grado deDoctora en Ingeniería Química, reuniendo, a su juicio, las
condiciones
necesarias
para
ser
presentada
y
defendida
ante
el
Tribunal
correspondiente.
Y para que conste a los efectos oportunos, en cumplimiento de la legislación
vigente, firmamos el presente Certificado en Alicante, a 10 de mayo de 2009.
Fdo. Daniel Prats Rico
Fdo. Pedro J. Varó Galvañ
III
IV
AGRADECIMIENTOS
La presenteinvestigación fue llevada a cabo en el Departamento de Ingeniería
química de la Universidad de Alicante, bajo la dirección de los doctores D. Daniel Prats
Rico y D. Pedro Varó a los que quiero expresar mi agradecimiento por su ayuda y
colaboración, fundamental durante la realización del mismo.
También quiero agradecer a Laureano Valero i Brú, a Esther Hernández y a todo
el personal de ladesaladora “Canal de Alicante” su colaboración y apoyo en todo
momento, poniendo a nuestra disposición todas las facilidades y ayuda desinteresada.
A mi familia, sin cuyo apoyo moral hubiera sido imposible la realización del
presente trabajo.
Mi agradecimiento a la empresa estatal Aguas de las Cuencas Mediterráneas
S.A. por la financiación del proyecto de colaboración con el Instituto del Agua y de lasCiencias Ambientales a partir del cual se ha desarrollado el presente trabajo de
investigación.
V
VI
A mi familia
VII
VIII
ÍNDICE
1. RESUMEN
001
2. INTRODUCCIÓN
007
2.1. LA QUÍMICA DEL BORO
011
2.1.1. Boro presente en el agua
014
2.1.2. Toxicidad del boro en seres vivos
018
2.2. SITUACIÓN DE LA DESALACIÓN EN EL MUNDO
021
2.3. TÉCNICAS APLICADAS A LA DESALACIÓN
029
2.3.1.Procesos de evaporación (destilación o procesos térmicos)
030
2.3.1.1. Evaporación súbita multietapa
032
2.3.1.2. Destilación múltiple efecto
034
2.3.1.3. Destilación por compresión de vapor
035
2.3.1.4. Destilación solar
037
2.3.2. Procesos de membranas
037
2.3.2.1. Electrodiálisis
038
2.3.2.2. Ósmosis inversa
042
2.3.3. Otros procesos de desalación
043
2.3.3.1. Congelación
0432.3.3.2. Destilación con membranas
044
2.3.3.3. Depuración química o precipitación
044
2.4. TÉCNICAS DE ELIMINACIÓN DE BORO
2.4.1. Ósmosis inversa
047
047
2.4.1.1. Fundamentos
047
2.4.1.2. Transporte a través de las membranas de O.I.
051
2.4.1.3. Membranas de ósmosis inversa
063
2.4.1.4. Configuración de las membranas
066
2.4.1.5. Descripción de una planta de O.I.
068
2.4.1.6.Eliminación de boro en plantas de O.I.
072
2.4.2. Intercambio iónico
081
IX
2.4.2.1. Materiales de intercambio iónico
083
2.4.2.2. Fundamentos
087
2.4.2.3. Configuración del proceso
092
2.4.2.4. Resinas selectivas de boro
094
2.4.3 Otras técnicas de eliminación de boro
099
2.5.OBJETO Y ALCANCE DE LA PRESENTE INVESTIGACIÓN
3. INSTALACIONES EXPERIMENTALES
101
103
3.1. PLANTA PILOTO DEÓSMOSIS INVERSA
105
3.2. PLANTA PILOTO DE RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO
107
3.3. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LAS MEMBRANAS DE
ÓSMOSIS INVERSA
109
3.3.1. Toray TM710
110
3.3.2. Hydranautics ESPA2-4040
111
3.3.3. Filmtec BW30-4040
112
3.4. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LAS RESINAS DE
INTERCAMBIO IÓNICO.
113
3.4.1. Rohm and Haas Amberlite IRA 743
113
3.4.2. Purolite S-108
114
3.4.3....
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