Los procesos de separación basados en la electrodiálisis utilizan membranas donde se han incorporado grupos con cargas eléctricas, con el fin restringir el paso de los iones presentes en una solución acuosa. En estos procesos la “fuerza impulsora” responsable del flujo de los iones, a través de la membrana, es una diferencia de potencial eléctrico.
CARACTERÍSTICAS DEL
PROCESO DE ELECTRODIÁLISIS
Un equipo de electrodiálisis está formado por un conjunto de
membranas aniónicas y cationes, dispuestas en forma alterna y separadas por
espaciadores o placas, en una configuración semejante a los filtros prensa
(configuración de placas y bastidores). Los espaciadores provocan turbulencias
que evitan las deposiciones de materiales en la superficie de las membranas y
homogeneizan la concentración. En la Figura 14 se muestra un esquema de esta
disposición.
El agua que se desea tratar (alimentación) se hace fluir en
dirección longitudinal a las membranas, y el campo eléctrico creado por la
diferencia de potencial provoca un flujo transversal de los iones positivos
hacia el cátodo y de los iones negativos hacia el ánodo. Las membranas
aniónicas (A), que se encuentran cargadas positivamente, permiten el paso de
los iones negativos e impiden el de los positivos, de forma semejante las
membranas catiónicas (C), que se encuentran cargadas negativamente, permiten
únicamente el paso de los iones positivos. El número de celdas (parejas de
membranas aniónicas y catiónicas) que se disponen en los equipos de
electrodiálisis es variable y generalmente superior a 100.
De esta forma, y debido a la alternancia de membranas
catiónicas y aniónicas, el influente acuoso que se desea tratar (alimentación)
se separa en dos efluentes, uno de ellos con una alta concentración de sal
(concentrado) y el otro desalinizado. De esta forma, y debido a la alternancia
de membranas catiónicas y aniónicas, el influente acuoso que se desea tratar
(alimentación) se separa en dos efluentes, uno de ellos con una alta
concentración de sal (concentrado) y el otro desalinizado. La caída de
potencial en cada celda es de 1 – 2 V y los valores de la densidad de corriente
del orden de 40 mA/cm2 . Para un equipo estándar de 200 celdas, con 1 m2 de
superficie de membrana, la diferencia de potencial es de 200 – 400 V y la
intensidad de corriente de 400 A. La electrodiálisis necesita energía eléctrica
continua, luego la economía del proceso se basa en optimizar la energía
eléctrica consumida en la separación del concentrado y el efluente
desalinizado.
MEMBRANAS EMPLEADAS
EN EL PROCESO DE ELECTRODIÁLISIS
Existe una gran variedad de membranas, desarrolladas por
cada casa comercial para las aplicaciones específicas que se solicitan. Se
clasifican en homogéneas y heterogéneas, atendiendo al hecho de que los grupos
cargados eléctricamente estén homogéneamente distribuidos en la matriz de la
membrana o en lugares determinados. Ambos tipos de membranas pueden presentar
problemas de mal funcionamiento debido al hinchamiento por absorción de agua de
los grupos polares. Las membranas homogéneas se fabrican a partir de polímeros
de estireno/divinilbenceno o polímeros de perfluorocarbono. Las membranas
heterogéneas se fabrican a partir de polipropileno o policloruro de vinilo.
