Diálisis por difusión
DD es un proceso de separación por membrana. Se ha utilizado con éxito durante muchos años para la separación y recuperación de ácidos de soluciones que contienen metales disueltos. La difusión es el movimiento espontáneo de un material desde un área de alta concentración a un área de menor concentración. Impulsado por la diferencia de concentración, el movimiento del material continuará por sí solo hasta que la diferencia de concentración ya no exista. La diálisis es la separación de moléculas debido a las diferencias en la velocidad de movimiento de las moléculas a través de una barrera semipermeable.
En comparación con algunos procesos convencionales, DD demuestra ventajas significativas,
Hasta la fecha, se ha solicitado con éxito DD
| a. | Mayor eficiencia en la purificación de aguas residuales; mejora en la productividad y calidad de los productos. |
| b. | Bajo consumo de energía (DD funciona bajo presión normal y no cambia de estado durante el proceso, por lo que no se necesita energía para ejecutar DD). |
| c. | Bajo costo de instalación y operación; estable, confiable y fácil de operar. |
| d. | Sin contaminación del medioambiente. |
| 1. | recuperación de ácidos y álcalis de los vertidos de la producción de acero |
| 2. | refinación de metales |
| 3. | galvanoplastia |
| 4. | regeneración de resina de intercambio catiónico |
| 5. | fundición de metales no ferrosos, grabado en aluminio |
| 6. | fundición de mineral de tungsteno |
Sin embargo, la DD también tiene sus limitaciones, como una capacidad y eficiencia de procesamiento relativamente bajas, por lo que se considera menos eficiente que otros procesos de separación por membrana, como la electrodiálisis (ED).
Sin embargo, el bajo impacto ambiental y el consumo de energía pueden hacer que DD sea más competitivo, ya que la contaminación ambiental y la escasez de energía son los principales factores de decisión del proyecto. Además, con la mejora de las membranas de intercambio iónico y los dializadores de difusión, la capacidad de procesamiento y la eficiencia de separación de DD pueden mejorarse sustancialmente.
Las membranas para DD pueden ser membranas de intercambio de aniones (AEM) o membranas de intercambio de cationes (CEM). El primero es para la separación de ácidos con las sales correspondientes y el segundo es para la separación similar de mezclas de bases.
Debido a las mayores demandas de recuperación de ácido, se ha prestado más atención a los AEM en comparación con los CEM y, como tal, se ha desarrollado un número cada vez mayor de AEM para aplicaciones de DD.
El ácido sulfúrico (H2 SO4), el ácido clorhídrico (HCl) o una combinación de ácido fluorhídrico y nítrico (HF + HNO3) se utilizan a menudo como agentes decapantes en industrias para una variedad de procesos de grabado y decapado de metales, como la producción de acero, la refinación de metales. , fundición de metales no ferrosos. Se producen grandes cantidades de licor gastado durante las etapas de decapado.
Hasta el momento, se han aplicado diferentes métodos para tratar las descargas ácidas, que incluyen enfriamiento y cristalización, descomposición térmica, evaporación y cristalización, intercambio iónico, extracción por solventes, destilación y métodos de separación por membrana eléctrica, así como eliminación directa y neutralización con álcalis. No obstante, algunas deficiencias inherentes siguen obstaculizando sus desarrollos y aplicaciones adicionales, como la alta inversión en equipos, el gran consumo de energía y álcalis y la contaminación ambiental.
En la recuperación de ácidos con DD, una membrana de intercambio aniónico actúa como una barrera semipermeable colocada entre una corriente de agua que fluye y un ácido que fluye con una solución de metal disuelto. La membrana de intercambio de aniones tiene una carga positiva fija ubicada en su superficie. Estas ubicaciones de carga positiva atraen los aniones cargados negativamente en solución que entran en estrecho contacto con la superficie de la membrana de intercambio de aniones.
Por ejemplo, en el caso de los baños de anodizado con ácido sulfúrico, el anión predominantemente predominante es el ion sulfato, SO4. A medida que estos iones de sulfato en la solución de anodizado de ácido sulfúrico son atraídos por la membrana, también son impulsados por la diferencia de concentración para difundirse a través de la membrana hacia el lado del agua.
Simultáneamente, la Ley termodinámica de Electroneutralidad (en solución, la carga total debe equilibrarse a cero) requiere que la transferencia de cada ion sulfato, que lleva dos cargas negativas, esté acompañada por la transferencia de dos cargas positivas.
Los iones cargados positivamente, como el Al+3 u otros iones metálicos, tienen una fuerte inhibición para cruzar la membrana cargada positivamente debido a la repulsión entre cargas similares. El ion hidrógeno, presente en la solución ácida como iones H3O +1, o agua protonada, también tiene carga positiva, pero puede atravesar la membrana con muy pocos obstáculos. Esto se debe, en parte, a la alta concentración de iones de hidrógeno en la solución ácida y también, en parte, a la naturaleza altamente asociada del agua, que permite que los iones de hidrógeno deslocalicen efectivamente su carga.
El efecto neto es que la velocidad de difusión de un ácido a través de la membrana es un orden de magnitud mayor que la del metal disuelto. Finalmente, haciendo que el flujo de la solución ácida sea en la dirección opuesta al flujo de agua (flujo a contracorriente), se puede lograr una ventaja óptima de los gradientes de concentración necesarios. Los resultados son que el agua que ingresa al sistema de diálisis por difusión sale como una solución ácida recuperada empobrecida en metales y que la solución ácida que ingresa al sistema de diálisis por difusión sale como una solución que contiene metales disueltos empobrecidos en ácido.
Una vez que se logran los resultados deseados, se requiere poco o ningún mantenimiento en la unidad. Las bombas dosificadoras normalmente funcionan automáticamente las 24 horas del día, los siete días de la semana.