Una membrana de intercambio iónico es una membrana semipermeable que transporta ciertos iones disueltos, mientras bloquea otros iones o moléculas neutras. [1]
Por tanto, las membranas de intercambio iónico son eléctricamente conductoras. A menudo se utilizan en aplicaciones de desalinización y recuperación química, moviendo iones de una solución a otra con poco paso de agua. [2]
Ejemplos importantes de membranas de intercambio iónico incluyen las membranas de intercambio de protones , que transportan H+
cationes, y las membranas de intercambio aniónico utilizadas en ciertas pilas de combustible alcalinas para transportar OH-
aniones.
Estructura y composición [ editar ]
Una membrana de intercambio iónico generalmente está hecha de polímero orgánico o inorgánico con grupos laterales cargados (iónicos), tales como resinas de intercambio iónico . Las membranas de intercambio aniónico contienen grupos catiónicos fijos con aniones predominantemente móviles; debido a que los aniones son la especie mayoritaria, la mayor parte de la conductividad se debe al transporte de aniones. Lo contrario es válido para las membranas de intercambio catiónico .
Las denominadas membranas de intercambio iónico heterogéneas tienen un coste reducido y una composición más espesa con mayor resistencia y una superficie rugosa que puede estar sujeta a incrustaciones. Las membranas homogéneas son más caras, pero tienen una composición más fina con menor resistencia y una superficie lisa, menos susceptible al ensuciamiento. Las superficies de membrana homogéneas se pueden modificar para alterar la permeabilidad de la membrana a protones, iones monovalentes e iones divalentes. [3]
Selectividad [ editar ]
La selectividad de una membrana de intercambio iónico se debe al equilibrio de Donnan y no al bloqueo físico o la exclusión electrostática de especies cargadas específicas.
La selectividad para el transporte de iones de cargas opuestas se denomina permselectividad. [3]
Aplicaciones [ editar ]
Las membranas de intercambio iónico se utilizan tradicionalmente en electrodiálisis o diálisis por difusión mediante un potencial eléctrico o gradiente de concentración, respectivamente, para transportar selectivamente especies catiónicas y aniónicas. Cuando se aplica en un proceso de desalinización por electrodiálisis, las membranas de intercambio aniónico y catiónico se disponen típicamente en un patrón alterno entre dos electrodos (un ánodo y un cátodo) dentro de la pila de electrodiálisis. Se suministra un potencial galvánico como voltaje generado en los electrodos. [3]
Una pila de electrodiálisis industrial típica consta de dos cámaras: una cámara de producto-agua y una cámara de concentrado-rechazo. Durante la operación de pila, las sales se transfieren del producto al concentrado. Como resultado, la corriente de rechazo se concentra mientras se desala la corriente de producto. [3]
Las aplicaciones ejemplares de las membranas de intercambio iónico utilizadas en electrodiálisis y EDR incluyen la desalinización de agua de mar, el tratamiento de aguas residuales industriales de aguas altamente incrustantes, la producción de alimentos y bebidas y otras aguas residuales industriales. [3]
Referencias [ editar ]
- ^ Tanaka, Yoshinobu (enero de 2015). Membranas de intercambio iónico: fundamentos y aplicaciones . Japón: Elsevier. pag. 47. ISBN 978-0-444-63319-4.
- ^ Strathmann, Heiner (2004). Serie de ciencia y tecnología de membranas, 9: Procesos de separación de membranas de intercambio iónico (Primera edición). San Diego, Ca, EE.UU .: Elsevier. págs. 90–206. ISBN 0-444-50236-X.
- ↑ a b c d e Davis, TS (1990). "Electrodiálisis", en Handbook of Industrial Membrane Technology (Primera ed.). Nueva Jersey, Estados Unidos: Publicación Noyes. págs. 40-102. ISBN 9780815512059.
Ver también [ editar ]
- Membrana de intercambio de protones
