Recuperación de sales metálicas y regeneración de ácidos por
electrodiálisis
G. Orozco G.
GalvaForum 2019 Torreón, Coah.
Mar 6 - 9, 2019
1
Tesis de Licenciatura, Caracterización de acero galvanizado por inmersión en caliente en disoluciones de cloruro de sodio y cloruro de amonio, UNAM 1991
Estímulo Sistema Ánodo/electrolito/Cátodo
Respuesta
Stern-Geary
Teoría del potencial mixto
2
Tesis de Maestría en Ciencias Químicas
Caracterización de la interfase entre el mineral galena y
soluciones de etilxantato de potasio por medio de la técnica de
espectroscopia de impedancia, UNAM 1994
3
Ok ya conozco la parte Electro
¿Dónde esta la parte Química?
What's the most influential book you've ever read? Electrochemistry in Transition: From the 20th
to the 21st Century
by Oliver J. Murphy (Author), Supramaniam
Srinivasan (Author), B. E. Conway (Editor) 1992.
Tesis de Doctorado,
Estudio espectroelectroquímico
de monóxido de carbono,
metanol, etanol y ácido fórmico
sobre osmio y plata.
Universidad Autónoma de
Madrid 1999.
Empecé a encontrar la Química
4
Figura 2.4. Esquema de la celda espectroelectroquímica utilizada para la
medidas de FTIR. a) electrodo de trabajo; b) poliolefina termorretráctil, c)
electrodo auxiliar; d) junta tórica, e) tubo de vidrio, f) ventana de CaF2 ; g)
arandela de silicona, h) electrodo de referencia, i) casquillo de teflón con rosca
interior y exterior j) junta tórica, k) capuchón roscado de teflón, l) alambre de
cobre, m) entrada de gases; n) orificio para el electrodo de referencia, o ) salida
de gases, p) cuerpo de teflón de la celda, q) soporte de teflón roscado
interiormente para la ventana de CaF2 .
5
-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
-4
-2
0
2
4
A
E / V vs RHE
i / m
A c
m-2
Estimulo variar el potencial eléctrico
linealmente en el tiempo
banda negativa de iones negativos ClO4- a 1100 cm-1
2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000
V vs RHE
0.06
0.26
0.46
0.66
0.86
R/R
5x10-3
número de onda / cm-1
Monitorear la reflectancia IR
ElectroQuímica
QuímicaElectro
6
Ley Coulomb
2 2
Cuanto más pequeña es la
constante dieléctrica del
medio o
más pequeño el radio iónico,
mayor es la tendencia de los
iones a asociarse en pares,
ya que en esas condiciones
las atracciones
electrostáticas
son mayores.
7
8
0 20 40 60 80 100
0
1x105
2x105
3x105
4x105
5x105
6x105
7x105
8x105
9x105
Conduct
ance
mic
rosi
emen
/cen
tim
etre
Weight percent
phosphoric
sulfuric
9
Desarrollo de la Tecnología de Reactores electroquímicos
Ingeniería
Integración de sistemas
Trabajo Multidisciplinario
Desarrollo de Materiales
10
Ingeniería
11
Ingeniería
12
Ingeniería
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263876218305859?via%3Dihub
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894718316486?via%3Dihub
13
Electrodiálisis
14
Hydrometallurgy 84 (2006) 37–42 15
Compositions of selected real spent pickling solutions
Acid type Acid conc.
g/dm3
Zn,
g/dm3 Fe, g/dm3 Other
H2SO4 150 - 70 -
92 - 78 -
HCl 237 80 90-96 Fe(II), or 84Fe(II), 8.3
Fe(III)
6.4 M Cl- , less than 400 ppm of Mn,
Pb, Al, Cr, Ni, Cd, Cu, Co
150 - 50 -
101 - 8.9 Fe(III) -
90 80 30 Fe(II) 6M Cl-
85 25 160(158 Fe(II), 2 Fe(III)) Traces of Cd
80 4.65 88.5(incl. 1.6 Fe(II)) -
70 34 204 0.04g/dm3 Cr
40 110 88.5 7.7 M Cl-
33 12 106Fe(II) -
20-60 - 80-110 Fe(II) -
18 26 140 0.09 g/dm3 Pb, 0.08g/dm3 Ni,
0.03g/dm3 Cu, 0.09 g/dm3 Al
10 70 92 -
Concentration ranges of acids and iron ions are very wide, which makes it difficult to select one universal method for spent pickling solutions SPS regeneration
16
La especiación de las disoluciones del decapado de Hierro
2 4 6 8 10 12
-8
-6
-4
-2
0
Log Conc.
pH
H+
Cl
Fe3+
Fe2+
FeCl2+
FeCl+FeCl2
+
FeCl3
FeCl4
FeOH2+
O2
OH
Fe(OH)2.7Cl0.3(s)
Fe2O
3(cr)
Fe3O
4(cr)
pe = 8.50
[Cl]TOT
= 1.00 M
[Fe3+]TOT
= 10.00 M
[Fe2+]TOT
= 10.00 M
Diagram constructed using Hydra-Medusa software 25 ° C
18
La recuperación de cloro del ácido clorhídrico, la cual tiene las siguientes ventajas:
• Muestra compromiso general en términos de sostenibilidad, uso cuidadoso de los recursos y responsabilidad ecológica.
• La operación se hace independiente de los precios de cloro y ácido clorhídrico.
• Interesante para las regiones con demanda de cloro alta y con exceso de oferta de sosa (NaOH).
• Elimina los riesgos de transporte de cloro. • Se eliminan los costos relacionados con neutralización de ácido clorhídrico o
su eliminación.
19
General classification of SPS regeneration methods
20
Método Implementación en la industria
Electrólisis usando membrana - Electrodiálisis + Diálisis por difusión
+
Destilación usando membrana. - Extracción con disolvente. In the past
Spray roasting = Calcinación de un líquido producido por
aspersión +
Cristalización + Evaporación con cristalización + Precipitacion + Intercambio iónico +
Diapositivas 22 a 30
21
Cl2 H2
Cl-
Fe+2
Fe+3
Depositado
obtenido
Zn+2
Fe+2
H+
Zn(s) o
Zn + Fe(s)
Cl2 H2
Cl-
Fe+2
Fe+3
Zn+2
Fe+2
H+
Zn(s) o
Zn + Fe(s)
MC
Celdas electroquímicas propuestas
22
Distribution of the components of active chlorine in the brine as a function of pH at 25°C
23
Conclusiones
• Existen varias técnicas viables que pueden regenerar ácidos y
productos con valor agregado de hierro o zinc.
• Las principales ventajas de electrodiálisis es muy selectiva con
capacidad de remover sustancias de una disolución y es una
tecnología madura.
• Electrólisis usando membrana tiene una expectativa muy
meritoria a evaluar por los asistentes al Fórum.
24
Predominance diagram
Lo que dice el
diagrama es que
si se cambia el pH
cambia la especie
que esta en
disolución
Moraleja
Cuidar el pH de
la disoluciones es
esencial
25
chromic acid (H2CrO4) Flow chart for the two-stage nanofiltration (TSNF)
rechazado
Electroquímica
one approach reduces Cr(VI) to Cr(III) which is then precipitated
at high pH.
Microfiltration
81% system recovery. Membrane is the key
26