Membrana d'intercanvi iònic
Una membrana d'intercanvi iònic és una membrana semipermeable que transporta determinats ions dissolts, alhora que bloqueja altres ions o molècules neutres.[1]
Per tant, les membranes d'intercanvi iònic són conductores de l'electricitat. Sovint s'utilitzen en aplicacions de dessalinització i recuperació química, movent ions d'una solució a una altra amb poc pas d'aigua.[2]
Exemples importants de membranes d'intercanvi iònic inclouen les membranes d'intercanvi de protons, que transporten cations H+
, i les membranes d'intercanvi d'anions utilitzades en determinades piles de combustible alcalines per transportar anions OH−
.
Estructura i composició
modificaUna membrana d'intercanvi iònic està feta generalment de polímer orgànic o inorgànic amb grups laterals carregats (iònics), com ara resines d'intercanvi iònic. Les membranes d'intercanvi d'anions contenen grups catiònics fixos amb anions predominantment mòbils; com que els anions són les espècies majoritàries, la major part de la conductivitat es deu al transport d'anions. El contrari passa per a les membranes d'intercanvi catiònic.
Les anomenades membranes heterogènies d'intercanvi iònic tenen un baix cost i una composició més gruixuda amb una major resistència i una superfície rugosa que pot estar objecte d'encrassement. Les membranes homogènies són més cares, però tenen una composició més fina amb menor resistència i una superfície llisa, menys susceptible a l'encrassement. Les superfícies de membrana homogènies es poden modificar per alterar la permselectivitat de la membrana a protons, ions monovalents i ions divalents.[3]
Selectivitat
modificaLa selectivitat d'una membrana d'intercanvi iònic es deu a l'equilibri de Donnan i no al bloqueig físic o a l'exclusió electroestàtica d'espècies carregades específiques.
La selectivitat pel transport d'ions de càrregues oposades s'anomena permselectivitat.[4]
Aplicacions
modificaLes membranes d'intercanvi iònic s'utilitzen tradicionalment en electrodiàlisi o diàlisi de difusió mitjançant un potencial elèctric o gradient de concentració, respectivament, per transportar selectivament espècies catiònics i aniònics. Quan s'apliquen en un procés de dessalinització d'electrodiàlisi, les membranes d'intercanvi d'anions i cations es disposen normalment en un patró alternatiu entre dos elèctrodes (un ànode i un càtode) dins de la pila d'electrodiàlisi. Un potencial galvànic es subministra com a tensió generada als elèctrodes.[5]
Una pila d'electrodiàlisi industrial típica consta de dues cambres: una cambra d'aigua de producte i una cambra de rebuig de concentrat. Durant el funcionament de la pila, les sals es transfereixen del producte al concentrat. Com a resultat, el flux de rebuig es concentra mentre el flux de producte es dessalinitza.[6]
Les aplicacions exemplars de les membranes d'intercanvi iònic utilitzades en electrodiàlisi i EDR inclouen la dessalinització d'aigua de mar, el tractament d'aigües residuals industrials d'aigües molt escalades, la producció d'aliments i begudes i altres aigües residuals industrials.[7]
Referències
modifica- ↑ Tanaka, Yoshinobu. Ion exchange membranes: fundamentals and applications (en anglès). Japan: Elsevier, January 2015, p. 47. ISBN 978-0-444-63319-4.
- ↑ Strathmann, Heiner. Membrane Science and Technology Series, 9: Ion Exchange Membrane Separation Processes (en anglès). First. San Diego, Ca, USA: Elsevier, 2004, p. 90–206. ISBN 0-444-50236-X.
- ↑ Davis, T. S.. "Electrodialysis", in Handbook of Industrial Membrane Technology (en anglès). First. New Jersey, USA: Noyes Publication, 1990, p. 40–102. ISBN 9780815512059.
- ↑ Davis, T. S.. "Electrodialysis", in Handbook of Industrial Membrane Technology (en anglès). First. New Jersey, USA: Noyes Publication, 1990, p. 40–102. ISBN 9780815512059.
- ↑ Davis, T. S.. "Electrodialysis", in Handbook of Industrial Membrane Technology (en anglès). First. New Jersey, USA: Noyes Publication, 1990, p. 40–102. ISBN 9780815512059.
- ↑ Davis, T. S.. "Electrodialysis", in Handbook of Industrial Membrane Technology (en anglès). First. New Jersey, USA: Noyes Publication, 1990, p. 40–102. ISBN 9780815512059.
- ↑ Davis, T. S.. "Electrodialysis", in Handbook of Industrial Membrane Technology (en anglès). First. New Jersey, USA: Noyes Publication, 1990, p. 40–102. ISBN 9780815512059.