MEMBRANAS DE INTERCAMBIO IONICO ESTADO DE SU DESARROLLO Y PERSPECTIVA

RESUMEN

Durante los últimos 50 años, las membranas de intercambio iónico han evolucionado de una herramienta de laboratorio a productos industriales con el impacto técnico y comercial. Hoy las membranas de intercambio iónico están recibiendo una atención considerable y son aplicadas con éxito para la desalinización del mar yagua salobre y para tratamiento de efluentes industriales. Ellos son herramientas eficientes para la concentración o separación de los productos alimenticios y farmacéuticos que contienen especies iónicas, así como la fabricación de productos químicos básicos. La evolución de una membrana de intercambio iónico no sólo hace el proceso más limpio y más eficiente en energía sino que también recupera los efluentes útiles que ahora van a los residuos, y por lo tanto hace el desarrollo de una sociedad sostenible. Por lo tanto, la intención de esta revisión es dar un breve resumen de la preparación y características diferentes de la membrana de intercambio iónico, así como sus posibles aplicaciones. La literatura más relevantes en el campo son inspeccionadas y algunos estudios de caso que aclaren se discuten, también representa los resultados de algunos programas de investigación llevados a cabo en el laboratorio del autor.

INTRODUCCION

Tradicionalmente, membranas de intercambio de iones se clasifican en las membranasde intercambio de anionesy las membranasde intercambio catiónico, dependiendo del tipo degrupos iónicosconectados ala matriz demembrana. Las membranasde intercambiode cationes contiene gruposcargados negativamente, como-SO 3 -,-COO-,-PO3 2-,-PO3-H,-C6 H4O-,etc, fijado a la cadena principalde la membrana ypermitir el paso decationespero rechazananiones. Mientraslas membranasde intercambio aniónico contiene grupos cargados positivamente,como-NH 3 +,-NRH2 +,-NR2 H +,-NR3 +,-PR3 +,-SR2 +,etc, fijados a la cadena principalde la membrana ypermitir el paso deanionesperorechazancationes[1,2].De acuerdo conla formade conexiónde los gruposde cargaa la matrizosu estructura química, las membranas de intercambiode ionespueden ser clasificadosen las membranashomogéneasy heterogéneas, en los que los grupos cargadosestán químicamenteunidos o mezcladofísicamentecon la matriz dela membrana, respectivamente. Sin embargo, la mayoría de las membranas de intercambio de iones prácticos son bastante homogéneas y compuestas de cualquiera de hidrocarburos o películas de polímero de fluorocarbono que albergan los grupos iónicos[3].

El desarrollo del proceso de las membranas de intercambio ionico comenzó en 1890 con el trabajo de Ostwald [4], quien estudió las propiedades de las membranas semipermeables y descubrió que una membrana puede ser impermeable para cualquier electrolito si este es impermeable ya sea por su catión o su anión.

Para ilustrar esto, el llamado "potencial de la membrana" al límite entre la membrana y la solución que la roea fue postulado como una consecuencia de la diferencia de concentración.

En1911, Donnan [5], confirmó la existencia de este límite y desarrolló una ecuación matemática describendo el equilibrio de la cocentracion, lo que resultó en el llamado "potencial exclusión de Donnan". Sin embargo,los estudios actuales básicos relacionados con las membranasde intercambio iónico se iniciaron por primera vez en 1925 y llevados a cabo por Michaelis y Fujita con las membranas homogéneas, ácidos débiles collodium[6].

En 1930, Söllner presentó la idea de una membrana de mosaicos de carga o membrana anfotérica conteniendo ambos grupos de carga de iones positivos y negativos mostrando un peculiar fenómeno de transporte de iones (7). Alrededor de 1940 el interés en aplicaciones industriales permitió el desarrollo de membranas de intercambio de iones sintéticas basada en la policondensación de fenol-formaldehido(8).

Al mismo tiempo, Meyer y strauss propusieron un proceso de electrodiálisis en el cual membranas de intercambio anionico e intercambio cationico fueron colocados en series alternas para formar muchos compartimientos de solución paralelos entre dos electrodos [9].

Fue difícil incursar en las aplicaciones industriales debido a que las membranas de intercambio iónico comerciales con excelentes propiedades especialmente baja resistencia eléctrica no estaban disponibles en esa época. Con el desarrollo de una membrana de intercambio iónico estable, con alta selectividad, de baja resistencia elecrica en 1950 por Judá y McRae of Ionics Inc.[10] y Winger et. al. en Rohm 1953[11], la electrodiálisis basadas en membranas de intercambio ionico rápidamente se convirtieron en el proceso industrial para la desmineralización y concentración de soluciones electrolíticas.

electrodiálisis basado en membranas de intercambio de iones se convirtió rápidamente en un proceso industrial para desmineralizar y concentrar soluciones electrolíticas.

Desde entonces, ambas membranas de intercambio de iones y de electrodiálisis se han mejorado considerablemente y se utiliza ampliamente en muchos campos. Por ejemplo, en los años 1960, la primera producción de sal del agua de mar fue realizado por AsahiCo. Con iones

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