Aplicación de la diálisis de difusión

La diálisis de difusión es usada hoy día en el tratamiento de efluentes industriales de los procesos de la industria que procesa metales. Varias aplicaciones potenciales en la industria de procesos químicos para la purificación de ácidos o bases o en la industria de alimentos para la desacidificación de jugos de frutas. Pero estas aplicaciones están presentes en una relevancia comercial menor.

La principal aplicación comercial es la recuperación de ácidos minerales tale como; el ácido fluorhídrico, el ácido nítrico y el ácido sulfúrico desde baños de decapado gastados.

Un número de plantas de diálisis de difusión están en operación por varios años en países como Japón, Estados Unidos y países Europeos.

La recuperación de los ácidos fluorhídrico y nítrico desde disoluciones gastadas de decapado es atractiva porque estos ácidos son relativamente costosos y causan serios problemas de contaminación. Pero la recuperación del ácido clorhídrico desde agua de lavado de aguafuerte de aluminio o el ácido sulfúrico desde proceso de decapado del acero son también factibles técnica y comercialmente.

Redactado por: Yesid Tapiero

Tanques y revestimientos resistentes a los productos químicos. Desafío de la Ingeniería Química 2.

Los materiales de construcción dominantes y más económicos utilizados en la industria del acabado de metales son el acero y el hormigón. Esto también aplica para los equipos de intercambio iónico que se emplean para tratar y recuperar las disoluciones gastadas de estos procesos.

Los materiales químicos para el proceso de decapado y enchapado son altamente corrosivos y sin la protección adecuada, la vida útil del acero y del concreto es limitada.

Los tanques y revestimientos de tanque deben ser capaces de:

1. Resistir el ataque de productos químicos orgánicos e inorgánicos, oxidantes y no oxidantes; en concentraciones variables, así como de varios solventes.
2. Resistir amplias variaciones térmicas, incluido el choque térmico.
3. Resistir las condiciones climáticas, porque la economía recomienda que los recipientes de almacenamiento grandes y de tratamiento de desechos estén ubicados al aire libre.
4. Resistir el exceso de trabajo físico que acompaña el desarrollo del procesamiento, piezas pesadas, formas y piezas fundidas.
5. Maximizar el rendimiento, el valor y la facilidad de mantenimiento

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Principios de los procesos de las membranas de intercambio iónico. Desafío de la Ingeniería Química 1.

Los procesos electromembranas como la electrodiálisis, la electrodesionización continua y la diálisis por difusión han experimentado un crecimiento constante desde que se aplicaron por primera vez a escala industrial para la desalación de agua salobre a mediados del siglo pasado.



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Diálisis de Donnan. Proceso de separación con membranas alternativo. Desafió de la Ingeniería Química

Palabras claves: ion, diálisis, membrana, separación

La diálisis de Donnan es empleada para intercambiar iones entre dos disoluciones separadas por una membrana de intercambio iónico. 
Un equipo de diálisis de Donnan consiste en una serie de membranas de intercambio iónico que pueden ser del tipo anionicas o cationicas, formando células individuales.
Un lado de la membrana esta en contacto con la disolución de alimentación y por el otro lado se encuentra la disolución del dializado. En esta aplicación, los solutos de interés pasan a través de la membrana de intercambio iónico porque son impulsados por una diferencia de concentración entre las fases liquidas.
Un ejemplo practico se muestra en:

Se ilustra una disolución de CuSO4, separada de una disolución de H2SO4, a través de una membrana de intercambio catiónico.
La concentración de H+ de la disolución ácida (I) es más alta (pH=1) en comparación a la concentración iónica de H+ en la disolución de sulfato de cobre (II) con pH=7,0; generando una fuerza motriz para el transporte de los iones H+ desde la disolución (I) hacia la disolución (II).
La membrana es permeable solamente a cationes, se desarrollará una acumulación de un potencial eléctrico que contrarrestará la diferencia entre la concentración y la fuerza motriz del ion H+.
La diferencia de potencial eléctrico causa un flujo de iones Cu(2+) en dirección contraria a su gradiente de concentración desde la disolución (II) hacia la disolución (I).
Siempre y cuando la diferencia de concentración del H+ entre las dos fases acuosas separada por la membrana de intercambio catiónica se mantiene, por tanto el transporte de los iones Cu(2+) hasta que su diferencia de concentración llega hacer del mismo orden de magnitud de la diferencia de concentración de los iones H+.
Este proceso puede desarrollarse con aniones y como fase de separación se emplea una membrana de intercambio aniónica.
Un caso practico de la diálisis de Donnan para aniones es el proceso del endulzamiento de los jugos cítricos. En este proceso, los iones hidróxido que son suministrados por una disolución cáustica reemplazan los iones citrato en el jugo.

Otra aplicación de la diálisis de Donnan es el proceso de la suavización de las aguas duras donde iones divalentes, tales como Ca(2+) y Mg(2+), o SO4(2-); sean intercambiados por iones mono-valentes tales como Na(+) o Cl(-).

"La diálisis de Donnan es competencia directa de las tecnologías convencionales de intercambio iónico. 
En algunos casos, la diálisis de Donnan proporciona importantes ventajas en términos de la reducción de sal residual y una facilidad en la operación."




Tomado de: Nagarale, R. K., Gohil, G. S., & Shahi, V. K. (2006). Recent developments on ion-exchange membranes and electro-membrane processes. Advances in colloid and interface science, 119(2), 97-130.

La ingeniería Química

La ingeniería química trata de procesos industriales en los que las materias primas se transforman o separan en productos útiles. El ingeniero químico tiene que desarrollar, diseñar y se encarga de la ingeniería del proceso completo, así como del equipo que se utiliza; selecciona las materias primas adecuadas; hace operar las plantas con eficiencia, seguridad y economía; y supervisa que los productos cumplan los requerimientos exigidos por los consumidores.

La ingeniería química es un arte y una ciencia. El ingeniero utilizará la ciencia siempre que le permita resolver un problema. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la ciencia no es capaz de proporcionarle una solución completa, y entonces tendrá que recurrir a su experiencia y criterio. La capacidad profesional de un ingeniero depende de su habilidad para combinar todas las fuentes de información para alcanzar soluciones prácticas a los problemas que se le presentan.

Aproximación de un modelo matemático para la cinética de transporte de iones cromo

En esta entrada expondré sobre una aproximación en la cinética de transporte de iones a través de membranas de intercambio iónico


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Grupos funcionales fijos de intercambio iónico y quelante

En este trabajo se han sintetizado membranas con grupos de intercambio iónicos, los cuales son asistidos en la selectividad a traves del grupo quelante N-metil-D-glucamina.
El grupo N-metil-D-glucamina, dependiendo del pH puede ejercer un efecto de fuerza iónica debido a que el nitrógeno de la amina se protona, por otra parte el nitrogeno y los oxígenos de la parte del carbohidrato tiene comportamiento de ser ligandos para metales pesados y oxianiones.

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