Membrana de intercambio iónico

Una membrana de intercambio iónico es una membrana semipermeable que transporta ciertos iones disueltos, mientras bloquea otros iones o moléculas neutras. ^{[ 1 ]}

Por lo tanto, las membranas de intercambio iónico son conductoras de electricidad. Se utilizan con frecuencia en aplicaciones de desalinización y recuperación química, transfiriendo iones de una solución a otra con un mínimo paso de agua. ^{[ 2 ]}

Ejemplos importantes de membranas de intercambio iónico incluyen las membranas de intercambio de protones , que transportan H ^+.cationes y las membranas de intercambio aniónico utilizadas en ciertas pilas de combustible alcalinas para transportar OH ⁻aniones .

Una membrana de intercambio iónico generalmente está hecha de un polímero orgánico o inorgánico con grupos laterales cargados (iónicos), como las resinas de intercambio iónico . Las membranas de intercambio aniónico contienen grupos catiónicos fijos con aniones predominantemente móviles; debido a que los aniones son la especie mayoritaria, la mayor parte de la conductividad se debe al transporte de aniones. Lo contrario ocurre con las membranas de intercambio catiónico .

Las denominadas membranas de intercambio iónico heterogéneas tienen un bajo costo y una composición más gruesa con mayor resistencia y una superficie rugosa que puede ensuciarse. Las membranas homogéneas son más caras, pero tienen una composición más delgada con menor resistencia y una superficie lisa, menos susceptible al ensuciamiento. Las superficies de las membranas homogéneas pueden modificarse para alterar la permselectividad de la membrana a protones, iones monovalentes e iones divalentes. ^{[ 3 ]}

La selectividad de una membrana de intercambio iónico se debe al equilibrio de Gibbs-Donnan y no al bloqueo físico o a la exclusión electrostática de especies cargadas específicas.

La selectividad al transporte de iones de cargas opuestas se denomina permselectividad. ^{[ 3 ]}

Las membranas de intercambio iónico se utilizan tradicionalmente en electrodiálisis o diálisis por difusión mediante un potencial eléctrico o un gradiente de concentración, respectivamente, para transportar selectivamente especies catiónicas y aniónicas. Cuando se aplican en un proceso de desalinización por electrodiálisis, las membranas de intercambio aniónico y catiónico se disponen típicamente de forma alternada entre dos electrodos (un ánodo y un cátodo) dentro del conjunto de electrodiálisis. Se suministra un potencial galvánico como voltaje generado en los electrodos. ^{[ 3 ]}

Una pila de electrodiálisis industrial típica consta de dos cámaras: una cámara de producto-agua y una cámara de concentrado-rechazo. Durante el funcionamiento de la pila, las sales se transfieren del producto al concentrado. Como resultado, la corriente de rechazo se concentra mientras que la corriente de producto se desaliniza. ^{[ 3 ]}

Entre las aplicaciones ejemplares de las membranas de intercambio iónico utilizadas en electrodiálisis y EDR se incluyen la desalinización de agua de mar, el tratamiento de aguas residuales industriales con alta incrustación, la producción de alimentos y bebidas, y otras aguas residuales industriales. ^{[ 3 ]}

• Membrana de intercambio de protones