preparación, caracterización y aplicación de polímeros sulfonados

PRODUCCIÓN DE CLORO POR MEDIO DE ELECTRÓLISIS EN CELDA DIVIDIDA
POR MEMBRANA DE POLISULFONA
Salvador VALERA LAMAS, Joaquín A. VERDUGO CISNEROS, Guillermo RODRÍGUEZ
VENTURA, Mario RAMÍREZ CRUZ.
Universidad Autónoma de Baja California, Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería.
Calzada Tecnológico 14418 Tijuana B.C. CP 22390 Tel/Fax: 01-664-682-27-90
correo electrónico: [email protected]
Palabras clave: Cloro gas, Tratamiento de agua, Polisulfona
Introducción: Dada la escasez de agua en zonas
semidesérticas como la nuestra, el tratamiento de
agua para su reutilización viene a ser una de las
tareas más importantes en la actualidad. A fin de
garantizar la sanidad de dichas aguas, es
indispensable la etapa de desinfección, donde se
utiliza cloro gas o alguno de sus derivados sólidos
(hipoclorito de sodio o calcio). Una forma de
reducir el costo en el tratamiento es evitar la
importación
del
material
desinfectante,
generándolo dentro de la misma planta tratadora.
El método más adecuado para la generación de
cloro es la electrólisis de disoluciones acuosas de
cloruro de sodio donde además se obtiene
hidrógeno gas e hidróxido de sodio acuoso (1). Si
la electrólisis se realiza dentro de una celda de un
solo compartimiento, el hidróxido se combina con
el cloro, formando al ion hipoclorito, el cual
permanece en disolución. Es recomendable
generar cloro gas en lugar de hipoclorito en
disolución, puesto que el transporte del primero,
desde la celda de electrólisis hasta el lecho de
desinfección no implicaría equipo adicional. Para
evitar la combinación de cloro e hidróxido en una
celda de electrólisis, se utilizan separadores
constituidos
por
membranas
poliméricas
principalmente de polisulfona. El objetivo de este
trabajo es el de producir membranas poliméricas
de polisulfona con características fisicoquímicas
apropiadas para actuar como separadores de
celdas electrolíticas, para la producción de cloro
gas, hidrógeno e hidróxido de sodio acuoso, a
partir de cloruro de sodio disuelto en agua.
Metodología: Se prepararon membranas de
polisulfona, de diferente porosidad, sobre papel
poliéster (material de soporte) empleando el
método de inversión de fase (2) (3). La porosidad
de las membranas se evaluó mediante pruebas
de permeación de agua destilada a través de las
mismas. Dichas membranas se instalaron en una
celda electrolítica donde se electrolizó disolución
acuosa de cloruro de sodio al 20% en peso.
Cuantificando cloro y sus derivados en los
compartimientos catódicos y anódicos se
determinó la capacidad de separación de las
membranas de polisulfona.
Resultados y discusión: La electrólisis de
disoluciones acuosas de NaCl en celda dividida
por membrana de polisulfona generó en el
compartimiento anódico, cloro gas con un
rendimiento del 80% en base a la cantidad de
electricidad suministrada. No se detectaron
cantidades apreciables de cloro o hipoclorito en
el compartimiento catódico.
Conclusión: Las membranas de polisulfona
actúan eficientemente como separadores de
celdas electrolíticas para la producción de cloro
gas, material indispensable para la desinfección
de aguas tanto de consumo doméstico como
residuales.
Agradecimientos: A la Facultad de Cs. Qcas. e
Ing. de la UABC, por su apoyo en la realización
de este proyecto. Al Dr. Shui Wai Lin Ho del
Centro de Graduados del ITT en reconocimiento
a su labor como formador de expertos en la
preparación de membranas poliméricas.
Bibliografía:
(1) Dworak R., Lohrberg K.. 1989. Process for
producing alkali hydroxide, chlorine and hydrogen by
the electrolysis of an aqueous alkali chloride solution in
a membrane cell, US Pat., 4,839,003.
(2) Hajikano A., Murase K., Kamo J., 2001. Polysulfone
porous membrane and a method of manufacturing the
same, US Pat., 6,284,137.
(3) Gelb A. 1987. Process for generating chlorine and
caustic soda using a membrane electrolysis cell
coupled to a membrane alkaline fuel cell,
US Pat., 4,647,351