Transporte de Iones Metálicos Multivalentes a Través de
Membranas de Intercambio Catiónico
Valentín Pérez Herranz
Manuel César Martí Calatayud
Montserrat García Gabaldón
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.
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.
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
TÉCNICAS EXPERIMENTALES
Cronopotencometría.
Curvas de polarización.
E
m(V)
I (
mA)
Región II
Región I
Región III
E
m(V
)
t (s)
I
3I
2I
1V
3V
2V
1t
)
t
t
(
C
F
D
z
i
j j b j lim
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.
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
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
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.
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.
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