Tratamiento de agua para la recuperación de litio por electrodiálisis

Abstract

En presente trabajo se ha desarrollado el estudio experimental para la recuperación de litio a partir de efluentes sintéticos mediante el empleo de electrodiálisis, con el propósito de definir un método de recuperación alternativo al que comúnmente se utiliza para este metal. Dado que el litio se obtiene a menudo a partir de agua de mar y salmueras, en este trabajo se realizaron experimentos aplicando un sistema de Electrodiálisis (ED) para la remoción y recuperación de litio de soluciones sintéticas, utilizando membranas comerciales de intercambio iónico: AMI7001S y CMI-7000S, respectivamente, con un área efectiva de 30 cm2 . Se realizaron experimentos con concentraciones de litio de 10, 50 y 100 ppm, además se hizo una modificación en el volumen de estas soluciones siendo que se trabajaron 1000 mL en el caso del diluido y 250 mL en el caso del concentrado; además se adicionaron otros metales a la solución: calcio y magnesio con una concentración de 200 ppm e igualmente se hizo un cambio de volumen los reservorios tal fue el caso de las soluciones que solo contenían litio. Primeramente, se determinó el corriente límite para cada tipo de solución, además se evaluó la solución electródica de entre K2SO4 y Na2SO4 y el caudal cuyos valores dieran un mejor aprovechamiento al aplicarse posteriormente la electrodiálisis. Como resultados generales, para todas las soluciones, se obtuvieron que la solución electródica a trabajar a menor gasto energético es la de Na2SO4 y un caudal de 20 mL min-1 . Particularmente, para las soluciones de 10, 50 y 100 ppm Li de volúmenes iguales, un corriente límite de 4.55, 16.64 y 29.61 mA. Para el caso del cambio de volumen estas mismas concentraciones, se obtuvieron 5.37, 18.3 y 32.43 mA respectivamente. En cuanto a la adición de iones, se obtuvieron 63 mA cuando el volumen era el mismo y para el caso de volúmenes desiguales 69 mA. Se procedió a realizar la ED trabajando a una corriente límite del 85%, midiéndose la conductividad, pH y concentración de la solución en los compartimentos de diluido y concentrado, a través del tiempo, alcanzando que, a las 9,4 y 3.3 horas, se presentó un agotamiento total de iones, en el diluido y la captación del ion en el concentrado al completo, aunque con un consumo de energía de 1.8, 3.2 y 6.16 kWhm3 . En el caso de las soluciones de volúmenes distintos se obtuvo que a 25, 21 y 27 h fue posible remover y recuperar el 100% de litio sacrificando el gasto energético de 0.8, 3.15 y 7.8 kWhm3 . Por su parte, las soluciones multi-iónicas lograron recuperar el total del litio presente en los casos de igual (5.5 h) y cambio de volumen (26 h), teniendo como gasto energético 23.65 y 39 kWhm3 . Con todos estos resultados se demuestra que la ED es un excelente método para la recuperación de litio de soluciones que solo lo contienen a él y también para soluciones que presentan más iones, incluso con iones que tienen una competencia con él al ser afines y encontrarse en condiciones parecidas. Por otra parte, es cierto que el gasto energético es elevado en el caso de las concentraciones de mayor concentración y en las multi-iónicas, por lo que se sugiere detener el proceso antes de que se dispare el voltaje, pues aun así se logra una recuperación bastante alta.