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Transporte de Iones Metálicos Multivalentes a Través de Membranas de Intercambio Catiónico

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Academic year: 2021

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(1)

Transporte de Iones Metálicos Multivalentes a Través de

Membranas de Intercambio Catiónico

Valentín Pérez Herranz

Manuel César Martí Calatayud

Montserrat García Gabaldón

(2)

INTRODUCCIÓN

Metales como el hierro, el níquel, el cobre o el cromo

están presentes en muchos efluente procedentes de

procesos industriales

.

Las técnicas electrodialíticas pueden aplicarse a la

recuperación de estos metales.

La aplicación de las técnicas está limitada por la

polarización por concentración, que limita la máxima

densidad de corriente de trabajo en estos procesos.

(3)

IONES METÁLICOS MULTIVALENTES

El transporte de iones metálicos multivalenres a

través de membranas catiónicas ha sido poco

estudiado

.

Los metales de transición tienen características

especiales debido a que sus estados de oxidación

más comunes son multivalentes y sus iones son de

mayor tamaño que los iones monovalentes.

(4)

IONES METÁLICOS MULTIVALENTES

Los sitios fijos de las membranas de intercambio

iónico tienen mayor afinidad por los contraiones de

mayor valencia

.

Pueden formar complejos de carga, forma y

propiedades de transporte variables

.

El transporte de iones a través de las membranas

suele ser la etapa controlante en procesos

(5)

TÉCNICAS EXPERIMENTALES

Cronopotencometría.

Curvas de polarización.

E

m

(V)

I (

mA)

Región II

Región I

Región III

E

m

(V

)

t (s)

I

3

I

2

I

1

V

3

V

2

V

1

t

)

t

t

(

C

F

D

z

i

j j b j lim

(6)

DENSIDAD DE CORRIENTE LÍMITE

Disminuye la eficiencia del proceso debido al aumento de la

resistencia de la disolución.

Polarización por concentración y densidad de corriente límite

Puede producirse la disociación del agua provocando

cambios de pH.

Puede producirse la degradación de la membrana si se

alcanzan valores de pH extremos.

(7)

DENSIDAD DE CORRIENTE LÍMITE

Densidades de corriente superiores a la límite

Pérdida de selectividad de las membranas. Puede

producirse un aumento del transporte de los co-iones a

través de las membranas.

Convección gravitacional debida a la existencia de

gradientes de concentraciones en las proximidades de las

membranas. Provocan inestabilidades hidrodinámicas.

Electroconvección debida a la existencia de gradientes de

potencial no uniformes que son consecuencia de no

uniformidad de la conductividad iónica de las membranas.

Disociación del agua. Los iones H

+

y OH

-

pueden participar en

(8)
(9)
(10)
(11)

EFECTO DE LA CARGA DEL ION

Efecto de la carga del ión.

Curvas I-V para el SnCl40.01 M y diferentes concentraciones de HCl. Curvas I-V para el SnCl2 0.01 M y

(12)

ELECTROLITOS COMPLEJOS

Efecto de la composición del electrolito.

Cronopotenciogramas para una disolución de NiSO4 10−3 M.

Diagramas de especiación para una disolución de NiSO4 10−3 M.

(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)

ELECTROCONVECCIÓN

Transferencia de materia a densidades de corriente

superiores a la límite.

Recuperación de níquel a diferentes regímenes de corriente

Eficacia decorriente en la recuperación de níquel a diferentes regímenes de corriente.

(19)

TIPO DE MEMBRANA

Membranas homogéneas/heterogéneas.

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 0.5 1

[Na(I)]/[Fe(III)] in the equilibrating solution

[N a (I )] /[ F e (I II )] i n t h e m e m b ra n e HDX 100 Nafion 117

(20)

TIPO DE MEMBRANA

(21)

TIPO DE MEMBRANA

(22)

TIPO DE MEMBRANA

Membranas homogéneas/heterogéneas.

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Um (V) i (m A ·c m -2 ) Nafion 117 - 0.01M Na2SO4 HDX 100 - 0.01M Na2SO4 Nafion 117 - 0.001M Fe2(SO4)3 HDX 100 - 0.001M Fe2(SO4)3 1/R1 ilim

(23)

IONES METÁLICOS MULTIVALENTES

Membranas homogéneas/heterogéneas.

0 5 10 15 20 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 Um (V) i (m A ·c m -2 ) Nafion 117 HDX 100 1/R1 1/R2

(24)

IONES METÁLICOS MULTIVALENTES

Membranas homogéneas/heterogéneas.

0 3 6 9 12 15 18 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Um (V) i (m A ·c m -2 ) Nafion 117 - 0.02M Fe2(SO4)3 + 0.01M Na2SO4 HDX 100 - 0.02M Fe2(SO4)3 + 0.01 M Na2SO4 Nafion 117 - 0.02M Fe2(SO4)3 + 0.02M Na2SO4 HDX 100 - 0.02M Fe2(SO4)3 + 0.01 M Na2SO4

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