Prólogo XI
I. Nociones Básicas. Unidades Especificas Empleadas 1
1.1. Electrosíntesis 1
1.2. Electrodiálisis 3
1.3. El reactor electroquímico. Componentes básicos 4
1.3.1. Electrodos 4
1.3.2. Diafragmas 5
1.3.3. Promotores de turbulencia 8
1.3.4. Cuerpo de la celda 8
1.3.5. Juntas 9
1.3.6. Distribuidores de flujo 10
1.4. Rectificadores 11
1.5. Conceptos y Unidades Básicas 12
1.5.1. Potencial de electrodo 12
1.5.2. Voltaje 13
1.5.3. Intensidad 13
1.5.4. Densidad de corriente 14
1.5.5. Resistencia eléctrica 14
1.5.6. Resistividad 15
1.5.7. Conductividad 15
1.6. Ingeniería Electroquímica. Conceptos y Unidades 16
1.6.1. Eficacia de la corriente 16
1.6.2. Rendimiento espacio tiempo 16
1.6.3. Área electroactiva por unidad de volumen 17
1.6.4. Consumo específico de energía 17
1.6.5. Tiempo de resistencia 18
2. Fundamentos de las Reacciones Electrodicas 21
2.1. La doble capa 21
2.2. La transferencia electrónica 23
2.2.1. Introducción 23
2.2.2. Termodinámica 23
2.2.3. Cinética 24
2.3. Transporte de materia 26
2.4. Transferencia electrónica y transporte de materia 27
2.5. Adsorción y electrocatálisis 29
2.6. Reacciones químicas acopladas 31
2.7. Disoluciones de electrolitos. Características y propiedades 31
2.8. Componentes del voltaje de celda 33
3. Electrodos 37
3.1. Introducción 37
3.2. Tipos de electrodos 38
3.3. Pasivación 41
3.4. Criterios de selección. Propiedades 43
3.5. Anodos 49
3.6. Cátodos 51
3.7. Nuevos desarrollos 52
4. Membranas de Intercambio Iónico 57
4.1. Introducción 57
4.2. Estructura y clasificación 59
4.3. Métodos de fabricación 63
4.4. Polarización 64
4.5. Criterios de selección. Propiedades 69
4.6. Membranas especiales 75
4.6.1. Membranas bicapa 75
4.6.2. Membranas selectivas o iones monovalentes 76
4.6.3. Membrana aniónica para concentrar ácidos 78
4.6.4. Membrana bipolares 79
5. Celdas. 83
5.1. Generalidades y factores de diseño 83
5.1.1. Transferencia de materia 84
5.1.2. Distribuciones de corriente y potencial 86
5.1.3. Geometría de celda y electrodos 88
5.1.4. Conexiones eléctricas 89
5.1.5. Distribución hidráulica 92
5.1.6. Eliminación de calor 94
5.2. Tipos de Celda 97
5.2.1. Clasificación 99
5.2.2. Celdas tipo tanque 99
5.2.3. Celdas tipo filtro inerte 104
5.2.4. Celdas de lecho fluido inerte 104
5.2.5. Celdas de electrodos apilados 105
5.2.6. Celdas de electrodos porosos y lecho empaquetado 107
5.3. Criterios de selección 109
6. Electrosíntesis 113
6.1. Introducción 113
6.2. Clasificación 116
6.3. La reacción Electroquímica. Variables 119
6.3.1. Introducción 119
6.3.2. Potencial de electrodo 120
6.3.3. Material electródico 120
6.3.4. Disolvente y electrólito soporte 123
6.3.5. Tipo y geometría de celda 125
6.3.6. Densidad de corriente 125
6.3.7. Transporte de materia 126
6.3.8. El contraelectrodo 128
6.4. Electrodos 129
6.5. Diafragmas 129
6.6. Modos de operación 129
6.7. Aplicaciones tradicionales 136
6.7.1. Cloro – sosa 136
6.7.2. Desinfección. Hipoclorito sódico 144
6.7.3. Flúor 146
6.7.4. Industria metalúrgica 149
6.7.4. A. Electrowinning del cobre 149
6.7.5. Industria papelera y textil 152
6.7.5. A. Clrato sodico 152
6.7.6. Otras 155
6.8. Aplicaciones Avanzadas 157
6.8.1. Producción de compuestos orgánicos 157
6.8.1. A. Introducción 157
6.8.2. B. Fibras 157
6.8.3. C. Química fina 162
6.8.4. D. Industria farmacéutica 168
6.8.2. Producción de ozono 175
6.8.3. Medio ambiente 179 6.8.3. A. Introducción 179
9.8.3. B. Tratamiento de efluentes líquidos 179
9.8.3. C. Tratamiento de efluentes gaseosos 187
6.9. Criterios de selección 191
6.10. Ventajas y limitaciones 192
6.11. Análisis preliminar de viabilidad 194
7. Electrodiálisis 199
7.1. Introducción 199
7.2. Electrodos 202
7.3. Membranas 203
7.4. Espaciadores 203
7.5. Conexiones a la red 205
7.6. Configuraciones de celda 205
7.6.1. Celdas de dos compartimentos 206
7.6.2. Celdas de cuatro compartimentos 206
7.6.3. Celdas de tres compartimnetos 207
7.7. Modos de operación 208
7.7.1. Continuo 209
7.7.2. Discontinuo 210
7.7.3. Semicontinuo 210
7.8. Variables de diseño 211
7.9. Electrodiálisis reversibles 218
7.10. Aplicaciones tradicionales 221
7.10.1. Potabilización de aguas 221
7.10.2. Fabricación de sal de mesa 224
7.10.3. Sector lácteo 226
7.11. Aplicaciones Avanzadas 228
7.11.1. Industria química 228
7.11.2. Industria alimentaria 230
7.11.3. Industria farmacéutica 231
7.11.4. Industria metalúrgica 233
7.11.5. Biotecnología 234
7.11.6. Enfluentes industriales 237
7.12. Electrohidrólisis. Membranas Bipolares 238
7.12.1. Principio de funcionamiento 238
7.12.2. Aplicaciones 243
7.12. 2. A. Industria metalúrgica 243
7.12.2. B. Industria química y biotecnológica 245
7.12.2. C. Desulfuración de gases 246
7.12.2. D. Otras 249
7.13. Criterios de selección 254
7.13.1. Electrodiálisis 256
7.13.2. Electrohidrólisis 256
7.14. Análisis preliminar de viabilidad 257
7.14.1 Electrodiálisis 258
7.14.2. Electrohidrólisis 261
8. Situación Tecnológica. Evolución. Conclusiones 267
8.1. Electrosíntesis 267
8.1.1. Electrodos 270
8.1.2. Membranas 270
8.1.3. Celdas 271
8.2. Electrodiálisis 271
8.2.1. Módulos de electrodiálisis 272
8.2.2. Membranas 272
8.3. Conclusiones 275
Apéndice 1. Resistividad de los materiales electródicos 277
Apéndice 2. Parámetros cinéticos de los materiales electródicos 279
Apéndice 3. Propiedades de las membranas comerciales 283
Apéndice 4. Potenciales de pares redox de interés industrial 289
Apéndice 5. Campo electroquímico de los disolventes orgánicos 291
Apéndice 6. Celdas comerciales 293
A.6.1. Descripción de Celdas Comerciales 393
A.6.1.1. Electrosíntesis 301
A.6.1.2. Electrodiálisis 301
Apéndice 7. Procesos orgánicos 311
Apéndice 8. Relación de fabricantes y proveedores 313
A.8.1. Celdas de electrosíntesis 313
A.8.2. Módulos de elctrodiálisis 314
A.8.3. Membranas de intercambio iónico 316
Apéndice 9. Fichas de instalaciones 319
A.9.1. Electrosíntesis 319
A.9.2. Electrodiálisis 319
A.9.3. Electrohidrólisis 321
A.9.3.1. Washington Steel Corp 321
A.9.3.2. Allied Signal 321
Apéndice 10. Vocabulario y acrónimos 323
Apéndice 11. Bibliografía 331
Índice alfabético 337