12.176 cursos gratis
8.742.112 alumnos
Facebook Twitter YouTube
Busca cursos gratis:

El agua. Desalación (2/4)

Autor: ANTONIO ROS MORENO
Curso:
|204 alumnos|Fecha publicación: 13/06/2011
Envía un mensaje al autor

Capítulo 1:

 Electrodiálisis

La electrodiálisis (ED) es una técnica de separación basada en el conocido fenómeno mediante el cual, si se hace pasar una corriente eléctrica continua (c.c.) a través de una solución iónica, los iones positivos (cationes) migrarán hacia el electrodo negativo (cátodo), mientras que los iones negativos (aniones) lo harán hacia el electrodo positivo (ánodo). Si entre ambos electrodos se colocan dos membranas semiimpermeables que permiten selectivamente solo el paso del Na+ o del Cl-, el agua contenida en el centro de la celda electrolítica se desaliniza progresivamente, obteniéndose agua dulce.

Además de la migración de iones, cuando se aplica un potencial de corriente continua (c.c.) también se produce un intercambio de electrones entre los electrodos del stack. En el ánodo, dos átomos de cloruro ceden dos electrones para formar una molécula de cloro gas. Estos dos electrones son atraídos hacia el cátodo, donde tiene lugar la disociación del agua relacionada con la ganancia de electrones (reducción del agua) para producir hidrógeno gas. Si la disolución no contuviera cloruros, en el ánodo tendría lugar la semireacción de oxidación del agua. Esta semireacción también aparece en caso de haber iones cloruro pero se trata de una semireacción secundaria muy minoritaria por tener un potencial de oxidación sensiblemente inferior en valor absoluto al potencial de la semireacción de formación de cloro gas.

Cátodo:       2·H2O + 2·e –  →  H2↑ + 2·OH –                    = – 0.828 V

Ánodo:        2·Cl –  →  Cl2↑ + 2·e –                                   =  – 1.359 V

                  H2O  →  O2↑ + 4·H+ + 4·e –                      =  – 1.229 V

El proceso puede verse claramente en la figura, donde los iones van a los compartimentos atraídos por los electrodos del signo contrario, dejando en cubas paralelas, celdas de dilución, el agua pura y en el resto, celdas de concentración, el agua salada más concentrada. Este producto de desecho, el cual debe ser eliminado debidamente puede llegar a ser hasta el 30 por ciento del total de agua de fuente tratada; 15 a 20 por ciento es un resultado más típico.

uguyguyfydted

Proceso de electrodiálisis

En algunas ocasiones, la polaridad de los ánodos y cátodos se invierte alternativamente para evitar el ensuciamiento de las membranas selectivas al paso de dichos iones. En este caso se habla de electrodiálisis reversible (EDR).

La Electrodiálisis Reversible (EDR) es una versión de la Electrodiálisis en la que se invierte la polaridad de los electrodos varias veces por hora, lo que induce una autolimpieza química. Esto permite la desalinización de fuentes de agua con recuperaciones muy elevadas del orden del 90%, con mínimo pretratamiento y bajos costos de operación.

El corazón del sistema, conocido como par de célula, está compuesto por dos membranas de intercambio iónico, que permiten de forma selectiva la transferencia de cationes y aniones, y los espaciadores que separan las membranas y permiten la distribución del agua sobre la superficie de las membranas. La acumulación en paralelo de hasta 600 pares de célula constituye lo que se conoce como pila de membranas (una pila típica de ED usada a nivel industrial puede tener entre 500 y 2.000 pares de célula). El espaciador tipo malla genera una gran turbulencia, lo que facilita el transporte de los iones desde el agua de alimentación hasta la superficie de la membrana para su transferencia a la salmuera.

Las membranas de intercambio iónico son membranas sintéticas permeables a iones positivos o negativos en disolución (membranas porosas) que suelen fabricarse con un espesor de entre 50 y 200 μm. Un stack, o pila de membranas, de ED está compuesto por numerosas membranas de intercambio catiónico (MIC) y aniónico (MIA) situadas alternativamente entre un ánodo y un cátodo.

Las membranas permeablemente selectivas a los cationes reciben el nombre de membranas de intercambio catiónico (MIC), mientras que las que son selectivas al paso de aniones son llamadas membranas de intercambio aniónico (MIA). Esta selectividad es consecuencia de la presencia de cargas iónicas fijadas en la matriz de la membrana. Las MIC contienen cargas iónicas negativas fijas en su estructura, tales como grupos sulfónico (– SO3–) o carboxilo (– COO –). La carga de estos grupos está neutralizada por contraiones (iones de carga opuesta). Las MIA están formadas por cargas iónicas positivas, generalmente grupos de amonio cuaternario (R1R2R3R4N +) y, por tanto, los contraiones son negativos. En las membranas de intercambio iónico, la unión entre los iones fijados y sus contraiones puede disociarse, de modo que estos últimos son móviles y pueden ser sustituidos por otro ion. Es por ello que la membrana resulta ser permeable a los contraiones y repele a los coiones (iones de igual signo al de los iones fijados). Este efecto se conoce como exclusión de Donnan.

Las membranas de intercambio iónico deben ser insolubles en disolución acuosa y presentar baja resistencia eléctrica a fin de garantizar que la intensidad de corriente que circule a través del stack para una determinada diferencia de potencial sea lo suficientemente elevada para facilitar la migración iónica desde la corriente diluida a la concentrada.

El agua producida por estos tratamientos debe recibir tratamiento para eliminar compuestos orgánicos (si éstos fuesen un problema) y microbios— antes o después del proceso de electrodiálisis. Debido a que el agua fuente no pasa físicamente a través de las membranas en estos sistemas, la mayoría de contaminantes orgánicos no son eliminados. Es un proceso que sólo puede separar sustancias que están ionizadas.

El agua de fuente para estos sistemas deberá ser también prefiltrada, para reducir la turbidez, no obstante que las membranas están menos propensas a contaminarse que como en otros sistemas porque el agua fuente no pasa a través de ellas. Además, las membranas se mantienen limpias mediante la inversión periódica de la polaridad del sistema, lo cual causa un flujo iónico en la dirección opuesta y reduce las acumulaciones.

Los sistemas de electrodiálisis y de inversión de electrodiálisis requieren grandes cantidades de energía para producir la corriente constante que impulsa la purificación y bombea el agua a través del sistema; se utilizan para tratamiento de aguas salobres de baja salinidad en la gama de 1a 5 gr/l de sales totales disueltas, ya que la cantidad de energía eléctrica necesaria para la purificación es directamente proporcional a la cantidad de sales separadas (para aguas con 5 gr/l de sales totales disueltas, el consumo de energía eléctrica suele estar entre 1 y 2 Kwh/m3). Por éste y otros motivos, estas opciones no se usan mucho en instalaciones de tratamiento de agua de gran escala como algunas de las otras tecnologías descritas en este documento. Sin embargo, se las puede ajustar para el uso con sistemas pequeños y por lo general funciona automáticamente con pocos requisitos de mantenimiento y funcionamiento, comparable en muchos casos a la ósmosis.

Capítulo siguiente - Ósmosis inversa

Nuestras novedades en tu e-mail

Escribe tu e-mail:



MailxMail tratará tus datos para realizar acciones promocionales (vía email y/o teléfono).
En la política de privacidad conocerás tu derechos y gestionarás la baja.

Cursos similares a El agua. Desalación (2/4)



  • Vídeo
  • Alumnos
  • Valoración
  • Cursos
1. El agua. Desalación (1/4)
Como todos los desarrollos tecnológicos, la desalación de agua de mar o aguas... [13/06/11]
191  
2. El agua. Desalación (3/4)
Como todos los desarrollos tecnológicos,  la potabilización   de agua de mar o... [13/06/11]
176  
3. El agua. Desalación (4/4)
Como todos los desarrollos tecnológicos,  la potabilización   de agua de mar o... [14/06/11]
87  

¿Qué es mailxmail.com?|ISSN: 1699-4914|Ayuda
Publicidad|Condiciones legales de mailxmail