Uso de electrodiálisis y caracterización de membranas de intercambio iónico catiónicas para procesamiento de soluciones de litio.
Resumen: La técnica de Electrodiálisis (ED) es un proceso de separación por membrana de intercambio iónico, en que, bajo la influencia de un campo eléctrico, las especies iónicas presentes migran hacia los electrodos permeando la membrana. Las membranas son catión o anión-selectivas y el fenómeno de transporte como también el comportamiento electroquímico del proceso deben ser establecidos antes de tomar cualquier decisión con respecto al diseño de celda de mayor escala. Por otro lado, la industria del litio posee procesos que, si bien son de bajo costo, son escasos en innovación y de bajo rendimiento. Este estudio contempla la caracterización electroquímica de dos membranas y el uso de ED para definir los parámetros electroquímicos del proceso. En primera instancia, membranas IONSEPTM (MCC y HCC) fueron caracterizadas mediante la técnica de cronopotenciometría en una celda escala laboratorio de dos compartimientos. Parámetros importantes como el número de transporte de contraiones en la membrana, heterogeneidad del material y densidad de corriente límite fueron obtenidas mediante esta técnica. Para estos ensayos fueron utilizadas soluciones cloruradas de litio y sodio. El efecto que provoca el flujo de la solución en la densidad de corriente fue determinado con esta técnica y también con voltametría de membrana, demostrando ambas técnicas resultados similares. La región conductora y los números de transporte de Li+ y Na+en membrana fueron determinados para cada material de membrana mediante la ecuación de Sand. Los resultados muestran que las membranas MCC y HCC poseen 94,6% y 98,1% de región conductora, respectivamente. Las membranas exponen mayores valores de número de transporte para sodio que para litio. En una segunda etapa se efectuaron pruebas de ED con la misma configuración de celda, la membrana MCC y soluciones de litio-sodio para investigar la eficiencia de la tecnología exponiendo a competencia ambas especies. Se utilizó una corriente eléctrica de 60 mA en todos los experimentos con una duración de 8 horas cada uno. Alícuotas para análisis químico fueron extraídas cada 2 horas y analizadas por un equipo ICP-OES. Factores como la eficiencia de recuperación y de corriente, migración iónica y coeficiente de separación entre especies fueron determinados, demostrando que el factor de concentraciones Li/Na, tiene directa incidencia en la eficiencia de ED. En una tercera etapa de la investigación, se utilizó salmuera real, evaluando además el efecto del flujo de soluciones en distintos factores de eficiencia. Las alícuotas fueron analizadas químicamente mediante espectroscopía de absorción atómica. La eficiencia de recuperación, factor de concentración y supervivencia iónica en la solución de alimento y permio-selectividad de membrana, indicaron que, utilizando salmuera existe una mayor eficiencia y oportunidad de concentrar especies iónicas divalentes como el Mg+2. Además, fue posible demostrar que los iones monovalentes Na+y K+tienen mayor facilidad de permear la membrana en comparación al ion Li+. Por lo tanto, es posible decir que si bien los iones Li+efectivamente traspasan la membrana, no existe una ventaja considerable de estos sobre otros cationes presentes en salmueras. Sin embargo, existe una oportunidad de estudiar la separación Li+/Mg+2 con estos materiales.