Eletrodiálise como funciona, vantagens, desvantagens, usa

O Eletrodiálise É o movimento de íons através de uma membrana semipermeável, impulsionada por uma diferença de potencial elétrico. As membranas usadas em eletrodiálise têm a propriedade de serem trocadores de íons para cátions ou ânions.

As membranas de troca de catações têm cargas negativas: elas deixam os cátions passarem e repelir os ânions. Enquanto isso, as membranas de troca aniônica têm uma carga positiva: eles deixam os ânions e repelir cátions.

Esquema de um pacote de cinco células de eletrodiálise. Fonte: Commonshelper2 via Wikipedia.

As câmeras ou células de eletrodiálise são organizadas em pacotes com várias membranas de ânion e troca catiônica, que alternam entre si. As membranas de troca aniônica e catiônica delimitam os espaços onde os processos de diluição e concentração dos líquidos são realizados.

A força motriz dos fluxos iônicos que cruzam as membranas das células eletrodiálise é uma diferença no potencial elétrico entre um cátodo e um ânodo.

Enquanto isso, na osmose reversa, o fluxo de água do compartimento com a maior osmolaridade para o compartimento de osmolaridade inferior é devido a um aumento na pressão hidrostática, causada pela ação de uma bomba.

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Como funciona na diluição da água?

Descrição de um pacote de cinco células de eletrodiálise

No esquema mostrado (imagem superior), a localização das membranas de troca iônica é indicada: troca de três cátions e três trocas de ânion, que são intercaladas entre si. Essas membranas delimitam cinco compartimentos onde os líquidos envolvidos na eletrodiálise circulam (ver setas vermelhas e azuladas).

As membranas de troca aniônica são carregadas positivamente, aparecendo no esquema colorido azul. Estes deixam os ânions passarem e repelir os cátions para repulsa eletrostática.

As membranas de troca catiônica, enquanto, têm uma carga negativa, indicando no esquema verde. Eles são atravessados ​​por cátions, no entanto, repele os ânions.

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Ambos os tipos de membranas são impermeáveis ​​à água. O esquema mostra dois espaços onde ocorre uma diluição do conteúdo salino da água. No esquema, os fluxos aquosos de entrada e saída desses espaços são indicados em azul, identificados como durais d.

Enquanto isso, existem três espaços onde a água circula com um alto teor salino, sendo identificado vermelho. Os fluxos de renda e saída nesses compartimentos são indicados no esquema como Cupul.

Da mesma forma, os compartimentos ânodo (+) e cátodo (-) são indicados no esquema, através do qual a corrente e.

Operação de eletrodiálise

Os cátions são atraídos pela carga do cátodo (-), enquanto repelido o ânodo (+). Os ânions são atraídos pela carga do ânodo (+) e repelidos pela carga do cátodo (-).

A observação, por exemplo, das células três, quatro e cinco, indica o seguinte: nas células três e cinco circula o líquido concentrado, enquanto na célula quatro líquidos circula.

O íon cl^- do compartimento quatro é atraído para a carga do ânodo e cruza a membrana de troca aniônica que a separa do compartimento cinco.

Enquanto isso, o Íone de Na⁺ do compartimento cinco é repelido pela carga positiva do ânodo, mas incapaz de entrar no compartimento quatro. Isso ocorre porque a membrana que separa os compartimentos quatro e cinco é de troca aniônica, por isso repele cátions.

Por outro lado, o NA⁺ do compartimento quatro é repelido pelo ânodo (+) e cruza a membrana da troca catiônica (-) que o separa do compartimento três.

Em resumo: concentração de Na⁺ e cl^- Quatro compartimento tendem a diminuir. Em seguida, a concentração salina diminui nos compartimentos de diluição e aumentos nos compartimentos de concentração.

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Vantagens e desvantagens

Vantagens

-Eletrodiálise é uma operação simples e contínua.

-O tratamento químico não é necessário para regenerar as membranas de troca.

-Há um baixo custo de operação e manutenção, exigindo pouco espaço para sua operação.

Desvantagens

-Partículas com um diâmetro maior que 1 µm podem obstruir as membranas de troca de íons.

-Não é recomendável usar água com dureza maior que 1, uma vez que o carbonato de cálcio cria uma crosta em células concentradas.

-Requer tratamento de eliminação de dióxido de carbono (CO₂), pois isso quando a dissociação pode modificar a condutividade da água.

Diferença entre diálise e eletrodiálise

A diálise é o fluxo de água através de uma membrana semipermeável do compartimento de osmolaridade menor para o compartimento de osmolaridade maior. O compartimento com menos osmolaridade tem uma maior concentração de moléculas de água.

Por esse motivo, os fluxos de água, a favor de seu gradiente de concentração, do compartimento com menos osmolaridade para o compartimento com maior osmolaridade.

A eletrodiálise, por outro lado, é um fluxo de íons através de uma membrana de troca iônica que permite ou não passar para íons, dependendo de sua carga elétrica. A força motriz do movimento de íons é uma diferença no potencial elétrico.

Ao contrário da diálise, na eletrodiálise, não há fluxo de água através das membranas e há apenas fluxo de íons.

Aplicações de eletrodiálise

Demineralização da água

Existem plantas de eletrodiálise que processam água com sais altos para produzir água potável. A eletrodiálise também é usada para processar águas residuais do uso doméstico e industrial, com o objetivo de torná -las adequadas para o consumo subsequente.

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Especificamente, a eletrodiálise é usada na recuperação de metais valiosos presentes nas águas efluentes das indústrias. Também é usado na remoção de sais e soluções de ácido e na separação de compostos iônicos de moléculas neutras.

Indústria alimentícia

Embora a eletrodiálise seja usada na indústria farmacêutica, em cosméticos, bem como em outras indústrias, seu uso mais difundido está na indústria de alimentos. Entre qualquer um dos seus aplicativos, podemos mencionar o seguinte:

-Smineralização de soro e melaço

-Estabilização do ácido tartárico de vinho

-Diminuir a acidez dos sucos de frutas

-Produção de proteínas vegetais isoladas

-Falha das proteínas séricas

-Desmineralização de óleos de soja e peixe

-Eliminação de íons alcalinos e melaço de beterraba

-Tratamento de resíduos de frutos do mar

-Desmineralização de uva e suco de batata

-Concentração e recuperação de ácidos orgânicos

-Produção de proteínas de soja

-Enriquecimento antioxidante

Referências

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). Cengage Learning.
2. Wikipedia. (2020). Eletrodiálise. Recuperado de: em.Wikipedia.org
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