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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