MXPA03005178A - Metodo y aparato para el aislamiento de especies ionicas por electrodialisis. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se relaciona con un metodo para el aislamiento de especies ionicas de un liquido. El objetivo de la invencion es proporcionar un metodo y aparato el cual posibilite separar especies ionicas de liquidos que contengan solidos y particulas. El metodo comprende las etapas de electrodialisis y electrodialisis bipolar. La invencion se relaciona adicionalmente con una celda de electrodialisis utilizada en el metodo en la cual se cambia de direccion de la corriente aplicada durante el tratamiento del liquido con el fin de evitar incrustaciones de las membranas.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA EL AISLAMIENTO DE ESPECIES IÓNICAS POR ELECTRODIÁLISIS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un método para el aislamiento de especies iónicas a partir de un líquido, y un aparato para el aislamiento de especies iónicas de un líquido. Además, la invención se relaciona con una celda de diálisis electromej orada y el uso de la celda en el método y aparato. El aislamiento de especies iónicas de los líquidos es-un procedimiento industrial muy importante utilizado dentro de un amplio campo técnico, desde el refinamiento de metales hasta la purificación de ácido láctico de un líquido fermentado. Se han investigado una gran cantidad de procedimientos y aparatos y se han introducido con el fin de mejorar el proceso de aislamiento de especies iónicas de líquidos. Entre los procedimientos y aparatos están la filtración con ultrafiltros y nanofiltros, e intercambio de iones con intercambiadores iónicos y electrodiálisis con celdas de electrodiálisis. La solicitud de patente Japonesa no. 63335032 describe un aparato de eliminación de sal o desalación. El aparato consiste de un aparato de diálisis donnan para desalar una solución, y un aparato de diálisis eléctrica para reproducir y reutilizar una solución ácida o alcalina en el proceso de desalación. El aparato no es adecuado para desalar líquido que contenga partículas. La patente de E.U.A. no. 5746920 describe un procedimiento para purificar aguas residuales de productos lácteos. El procedimiento comprende tratar primero las aguas residuales con una base. Las aguas residuales tratadas después se introducen a un tanque de fermentación en donde la lactosa presente en las aguas residuales se fermentan para formar un caldo y ácido láctico. El caldo se somete a purificación por intercambio iónico y nanofiltración y el caldo purificado se-somete a electrodiálisis bipolar para proporcionar soluciones concentradas ácidas y básicas del caldo purificado. El procedimiento de acuerdo con la patente de E.U.A. es complejo y costoso de llevar a cabo y existe una pérdida sustancial de producto durante la filtración. Además, el procedimiento está diseñado para aislar especies iónicas específicas. La solicitud de patente japonesa JP7232038 describe un método para recuperar un material alcalino a alta concentración de un líquido que contiene material alcalino utilizando una combinación de diálisis por difusión utilizando membranas de intercambio catiónico y electrodiálisis bipolar. No se toman medidas contrarias para evitar las incrustaciones de las membranas de intercambio iónico en la celda de difusión de líquidos que contengan material proteinaseo, por ejemplo caldo de fermentación. Debido a la fuerza impulsora muy baja a través de la membrana de intercambio catiónico en la celda de diálisis por difusión, se puede obtener únicamente un flujo muy limitado . La solicitud de patente Japonesa JP63291608 describe un sistema para regenerar líquido de desperdicio ácido utilizando una combinación de diálisis de difusión utilizando membranas de intercambio aniónicas y electrodiálisis bipolar. El flujo en la celda de difusión es bajo. Además, las impurezas tales como iones de calcio y magnesio pueden impedir el uso de electrodiálisis bipolar debido al hecho de que las membranas, bipolares son dañadas o destruidas por presencia o incluso cantidades muy pequeñas de iones calcio o magnesio. La patente Alemana DE 19700044 Cl describe un método para la producción de productos ácidos y alcalinos por electrodiálisis monopolar seguido por electrodiálisis bipolar. La electrodiálisis monopolar no puede eliminar selectivamente cationes o aniones de un líquido, y por lo tanto no se puede separar el ácido láctico sin separar, por ejemplo, calcio lo que puede provocar problemas en la electrodiálisis bipolar. La electrodiálisis monopolar convencional es susceptible de experimentar incrustaciones por material biológico, proteínas, etcétera . El documento US 3 870 613 describe un método para recuperar sales de leche o de productos lácteos. En este método se utilizan membranas de intercambio catiónico, una membrana de intercambio aniónico y electrones para transportar sales a un segundo solvente . La polaridad de los electrodos se invierte periódicamente con el fin de limpiar la membrana. El documento US 3 776 530 describe un aparato para eliminar cationes de cal viva del agua corriente. En el aparato, se utilizan membranas de intercambio catiónico para facilitar el transporte. Se cambia intermitentemente la polaridad de los electrodos . El objetivo de la invención es proporcionar un método y un aparato que posibilite transferir cationes o aniones al · interior de un permeado incluso cuando se invierte la dirección del campo eléctrico. Otro objetivo de la invención es proporcionar un método y aparato para el aislamiento de especies iónicas, método y aparato los cuales sean sencillos y redituables y que proporcionen un alto rendimiento. Un objetivo adicional de la invención es proporcionar un método y un aparato para el aislamiento de especies iónicas, método y aparato los cuales se pueden utilizar para el aislamiento de especies iónicas en líquidos que contienen sólidos y partículas. La invención tiene utilidad particular para separar especies iónicas de líquidos que contienen partículas de material orgánico y iones metálicos inorgánicos multivalentes .

Además, un objetivo de la invención es proporcionar un método y un aparato para el aislamiento de especies iónicas, método- y aparato los cuales son útiles para el aislamiento de especies iónicas en un líquido que contiene material orgánico. Estos objetivos se obtienen por la presente invención como se define en las reivindicaciones. Mediante el término especies iónicas se quieren significar aquellas especies que se encuentran en estado iónico. Por ejemplo, cuando se disuelve cloruro de sodio, NaCl en agua, se disocia en iones Na+ (catión) y Cl" (anión) . Dado que los iones tienen carga eléctrica pequeña, es posible moverlos iones en un campo eléctrico. La invención proporciona un método y un aparato para separar especies iónicas de un líquido. Mediante la utilización de la invención, es posible separar especies iónicas de líquidos los cuales están altamente contaminados, por ejemplo con partículas. La separación se puede llevar a cabo sin necesidad de una etapa de filtración y es posible obtener un alto rendimiento. El método de acuerdo con la invención para transferencia de especies iónicas de un primer líquido a un segundo líquido comprende las etapas de: - hacer pasar un primer líquido a través de por lo menos una primera cámara definida por un par de membranas de intercambio catiónico o membranas de intercambio aniónico, - hacer pasar un segundo líquido el cual tiene un componente iónico con una concentración más alta que la concentración del mismo componente en el primer líquido, a través de por lo menos dos cámaras adicionales, cada cámara adicional se localiza adyacente por lo menos la primera cámara, - aplicar un campo eléctrico sobre las membranas por medio de por lo menos dos electrodos. El primer líquido se puede proporcionar a la celda de diálisis electromej orada desde un tanque de almacenamiento. En una celda de diálisis las especies iónicas se transfieren a un segundo líquido el cual tiene un valor de pH que difiere del-valor de pH del primer líquido. La diferencia en pH provoca una diferencia en la concentración de H+ y OH" en el primer y segundo líquidos. La diferencia de concentración entre el primero y segundo líquidos serán las fuerzas impulsoras en la celda de diálisis electromejorada. La diferencia en concentración provocará un flujo de iones H+ u OH" del segundo líquido al interior del primer líquido por lo que se acumula una diferencia de potencial eléctrico o un potencial de difusión el cual provocará que los cationes (M+) o los aniones (X") de las especies iónicas que se van a transportar del primer líquido al segundo líquido a través de las membranas de intercambio catiónico a las membranas aniónicas, respectivamente. Las especies líquidas son cationes, el segundo líquido será ácido en comparación con el primer líquido y viceversa, si las especies iónicas son aniones. Este procedimiento ha sido mejorado por la celda de diálisis electromej orada de acuerdo con la invención, en la cual se han mejorado las fuerzas impulsoras mediante el uso de un campo eléctrico. La celda de diálisis electromej orada se describirá con mayor detalle en lo siguiente. Después del tratamiento en la celda de diálisis electromej orada, el segundo líquido se puede tratar en una celda de electrodiálisis bipolar. En la celda de electrodiálisis bipolar se concentrarán las especies iónicas. Si las especies iónicas son cationes, el tercer líquido será -básico en comparación con el segundo líquido, y viceversa, si las especies iónicas son aniones. La fuerza impulsora en la celda de electrodiálisis bipolar es una diferencia en el potencial eléctrico causada por una corriente directa constante a través de la celda. Las membranas, ácidos, bases y pH por supuesto se pueden seleccionar en base en la especie iónica que se va a separar. Esta selección puede ser realizada por una persona experta en la técnica. Cuando se separan las especies iónicas y se concentran en el tercer líquido, por supuesto se pueden separar del tercer líquido, por ejemplo, para obtener un producto seco o sustancialmente seco.

El método de acuerdo con la invención comprende la característica de aplicar un campo eléctrico de corriente directa a través de la celda de diálisis electromejorada durante el tratamiento del primer líquido. De esta manera se mejora la diferencia de potencial eléctrico o el potencial de difusión y de este modo aumenta el número de especies iónicas que son transferidas al segundo líquido desde el primer líquido. Para mejorar los resultados de la celda, se prefiere cambiar la dirección del campo eléctrico durante el tratamiento del primer líquido. La dirección del campo eléctrico preferiblemente cambia al cambiar la dirección de la corriente directa. Al cambiar la dirección del campo eléctrico es posible proporcionar un efecto "autolimpiador" a las membranas utilizadas en la celda de diálisis electromejorada e impedir la formación de incrustaciones de las membranas durante el tratamiento del primer líquido. Cuando se aplica un campo eléctrico de corriente directa a la celda, se impulsan a partículas cargadas eléctricamente desde el primer líquido sobre las superficies de membrana de la celda. Aquí, las partículas se acumularán o generarán una capa y después de cierto tiempo provocan las incrustaciones lo que vuelve a las membranas inútiles. Si se invierte el campo eléctrico antes de que las partículas hayan generado incrustaciones, las partículas regresarán de las membranas al primer líquido y las membranas se limpiarán. En una modalidad de acuerdo con la invención, se puede cambiar el campo eléctrico a intervalos determinados previamente, sustancialmente regulares, los intervalos preferiblemente están dentro del intervalo de 5 segundos a 6000 segundos, y de manera más preferible dentro del intervalo de 8 a 1000 segundos, e incluso de manera más preferible dentro del intervalo de 10 segundos a 360 segundos. De manera más específica, los intervalos se determinan por la naturaleza del primer líquido y la cantidad y naturaleza de las partículas presentes en el mismo. En una modalidad preferida del método de acuerdo con la invención para el aislamiento de especies iónicas almacenadas en un primer tanque, el método comprende las etapas de: - tratar el primer líquido en una celda de diálisis electromej orada para transferir las especies iónicas del primer líquido al segundo líquido y opcionalmente almacenar el segundo líquido en un segundo tanque; tratar el segundo líquido en una celda de electrodiálisis bipolar para transferir las especies iónicas desde el segundo líquido al tercer líquido y opcionalmente almacenar el tercer líquido en un tercer tanque.

Al utilizar un primero, segundo y un tercer tanques para almacenar el primero, segundo y tercer líquidos, respectivamente, es posible obtener un mejor control sobre el procedimiento y optimizar el tratamiento de los líquidos en la celda de diálisis electromej orada y la celda de electrodiálisis bipolar. Durante el tratamiento, los tanques sirven como almacenamiento o amortiguadores para el líquido tratado o el líquido que se va a tratar. Se prefiere que por lo menos una parte del primer líquido se recicle al primer tanque después del tratamiento en la celda de diálisis electromej orada . El líquido puede ser-reciclado vía tuberías, por ejemplo suministradas con una bomba y opcionalmente una purga mediante la cual una parte del primer líquido tratado se puede separar o se puede sustituir por primer líquido sin tratar. Además, se prefiere que por lo menos una parte del segundo líquido se recicle a la celda de diálisis electrome orada después de que es tratado en la celda de electrodiálisis bipolar. El líquido puede ser reciclado por medio de tuberías, por ejemplo que se proporcionen con una bomba y opcionalmente una purga mediante la cual una parte del segundo líquido tratado se puede separar o sustituir. Además, se prefiere que por lo menos una parte del tercer líquido se recicle desde el tercer tanque a la celda de electrodiálisis bipolar. El tercer líquido puede ser reciclado directamente desde la celda de electrodiálisis bipolar o desde el tercer tanque. Al reciclar el tercer líquido las especies iónicas se concentrarán en el líquido. Es posible obtener concentraciones muy altas en el tercer líquido. La concentración puede ser de un factor de 5 a 10 veces mayor en comparación con los métodos conocidos para separar especies iónicas de un líquido. Al igual que en lo mencionado previamente, se pueden utilizar tuberías de circuito de reciclado , bombas y un purgado . En una modalidad preferida del método de acuerdo con la invención, el método comprende además la etapa de tratar el tercer líquido en una celda de electrodiálisis para eliminar iones no deseados, por ejemplo, la presencia de iones inorgánicos puede no ser deseada, cuando se está separando un ion de especies orgánicas, de un líquido. En una modalidad preferida del método de acuerdo con la invención, el método comprende además la etapa de evaporar, cristalizar o someter a tratamiento cromatográfico el tercer líquido para separar la especie iónica del tercer líquido. Mediante el uso de esta modalidad del método, es posible obtener producto final muy puro. En una modalidad preferida del método, la especie iónica comprende aniones de ácidos inorgánicos, ácidos orgánicos, enzimas, péptidos, hormonas, antibióticos o aminoácidos. Además, las especies iónicas comprenden cationes de bases inorgánicas, bases orgánicas, enzimas, péptidos, hormonas, antibióticos o aminoácidos. De esta manera, el método es útil para una amplia gama de líquidos que contienen especies iónicas. El método puede ser utilizado, por ejemplo, para separar especies iónicas de corrientes de mordientes metálicos y procesamiento de alimentos que incluyen caldos de fermentación de la fermentación de jugos de pasto utilizando cepas de bacterias Lactobacillus, corrientes de desecho de ácido láctico, corriente de mordientes metálicos y de desechos de la producción de aceites cítricos. Preferiblemente, las especies iónicas separadas deacuerdo con la invención tienen un peso molar de hasta aproximadamente 1000 g/mol. La invención también se relaciona con el uso del método de acuerdo con la invención para aislar especies iónicas de un líquido. Además, la invención se relaciona con especies iónicas aisladas obtenidas por el método. La invención también comprende un aparato para el aislamiento de especies iónicas a partir de un primer líquido, aparato el cual comprende : una celda de diálisis electrome orada para transferencia de las especies iónicas desde el primer líquido al segundo líquido, una celda de electrodialisis bipolar para transferir las especies iónicas del segundo liquido al tercer líquido, - opcionalmente, un medio para separar las especies iónicas del tercer líquido. El aparato de acuerdo con la invención tiene excelentes propiedades respecto a la separación de especies iónicas de un líquido. Se puede obtener un rendimiento muy alto en comparación con los aparatos conocidos . La función de la celda de diálisis electromej orada y la celda de electrodiálisis bipolar es como se explica previamente en la solicitud. En una modalidad preferida del aparato, la celda de diálisis electromej orada comprende un medio para aplicar un campo eléctrico de corriente directa. El campo eléctrico mejora la diferencia de potencial eléctrica en la celda y de esta manera incrementa el número de especies iónicas que se pueden transferir del primer líquido al segundo líquido. En una modalidad más preferida del aparato de acuerdo con la invención, la celda de diálisis electromej orada comprende un medio para cambiar' la dirección del campo eléctrico. Preferiblemente, el medio para cambiar la dirección de la corriente directa. El medio puede estar en forma de conmutadores eléctricos, rectificadores, relevadores y similares. Al cambiar la dirección de la corriente directa, se establece un efecto "autolimpiador" de las membranas.

Para obtener el mejor efecto posible "autolimpiador" , el campo eléctrico se puede cambiar a intervalos sustancialmente regulares determinados previamente, los intervalos preferiblemente están dentro del intervalo de 5 segundos a 6000 segundos, de manera más preferible dentro del intervalo de 8 a 1000 segundos, incluso de manera más preferible dentro del intervalo de 10 segundos a 360 segundos. El intervalo específico depende del líquido del cual se desea separar la especie iónica. El intervalo específico el cual es útil para un líquido específico se puede determinar por una persona experta en la técnica como un proceso de determinación-sistemática . En una modalidad preferida, el aparato de acuerdo con la invención comprende un primer tanque para el primer líquido. El primer tanque preferiblemente se coloca antes de la celda de diálisis electromej orada. Además, el aparato preferiblemente comprende un segundo tanque para el segundo líquido. Este segundo tanque preferiblemente se coloca después de la celda de diálisis electromej orada . Además, el aparato preferiblemente comprende un tercer tanque para el tercer líquido. El tercer tanque preferiblemente se coloca después de la celda de electrodiálisis bipolar. En esta modalidad preferida específicamente de la invención, el primero, segundo y tercer tanques sirven como almacenamiento o amortiguador para el primero, segundo y tercer líquido, respectivamente. En otra modalidad preferida del aparato de acuerdo con la invención, el aparato comprende un medio para recircular por lo menos una parte del primer liquido desde la celda de diálisis electromej orada al primer tanque. Además, el aparato preferiblemente comprende un medio para recircular por lo menos una parte del segundo líquido a la celda de diálisis electromejorada después de tratamiento en la celda de electrodiálisis bipolar. Además, el aparato preferiblemente comprende un medio-para recircular por lo menos una parte del tercer líquido del tercer tanque a la celda de electrodiálisis bipolar. El medio para recircular los líquidos normalmente son tuberías las cuales se pueden suministrar con bombas y opcionalmente con purgas para eliminar/sustituir líquido. En una modalidad preferida del aparato de acuerdo con la invención, el medio para aplicar un campo eléctrico de corriente directa está en forma de electrodos que se colocan en dos extremos opuestos en una celda de diálisis electromejorada . Los electrodos pueden ser de cualquier tipo conocido y tener cualquier forma deseada para tal fin. En una modalidad particularmente preferida del aparato de acuerdo con la invención, la celda de diálisis electromej orada está constituida por dos o más electrodos que se colocan en dos extremos opuestos de membrana de intercambio catiónico (CEM) o membranas de intercambio aniónico (AEM) colocadas entre las mismas. La celda de diálisis electromej orada normalmente tiene forma de caja con una parte inferior y un elemento superior paralelos, los dos elementos laterales paralelos y dos elementos de extremo. Las membranas se colocan en la celda con la superficie de membrana paralela a los elementos de extremo de la celda. En una modalidad más preferida del aparato la celda de diálisis electromej orada está constituida por dos electrodos que se colocan en dos extremos opuestos y con dos membranas en los extremos que se colocan cercanas entre sí a los dos electrodos, las membranas de extremo están enfrentadas y tienen membranas de intercambio catiónico (CEM) o membranas de intercambio aniónico (AEM) colocadas entre ellas. Las membranas de extremo y las membranas de intercambio catiónico (CEM) o membranas de intercambio aniónico (AEM) forman cámaras adyacentes a través de la celda de diálisis electromejorada. Preferiblemente, las membranas de extremo son membranas neutras o membranas de intercambio catiónico o membranas de intercambio aniónicas . El propósito de las membranas de extremo es impedir sustancialmente el contacto entre los electrodos y el líquido contaminado, por ejemplo un primer líquido.

Cuando se utiliza el aparato para separar especies catiónicas de un líquido, se prefiere utilizar membranas de intercambio catiónico en la celda de diálisis electromej orada. Cuando se utiliza el aparato para separar especies aniónicas de un líquido, se prefiere utilizar membranas de intercambio aniónico en la celda de diálisis electromej orada . Las membranas forman cámaras adyacentes a través de la celda en una dirección paralela a las superficies de los elementos laterales de la celda. Las superficies de las membranas son perpendiculares a esta dirección. Las cámaras adyacentes preferiblemente se adaptan alternativamente para, recibir el primero y segundo líquidos. Los líquidos se introducen en la celda de la manera conocida mediante el uso de tuberías, válvulas, etcétera. En una de las modalidades más sencillas del aparato de acuerdo con la invención, la celda de diálisis electromej orada está constituida de por lo menos dos membranas de intercambio aniónico o por lo menos dos membranas de intercambio catiónico las cuales, con las membranas de extremo, forman una cámara central para el primer líquido y una cámara en cada lado de la cámara central para el segundo líquido. En una modalidad preferida, del aparato de acuerdo con la invención, un número par de membranas de intercambio aniónico o un número par de membranas de intercambio catiónico forman ún número impar de cámaras entre las dos membranas de extremo y con las mismas, las cámaras se adaptan alternativamente para recibir el primero y segundo líquidos de manera tal que las dos cámaras constituidas por una membrana de extremo y una membrana de intercambio aniónico o una membrana de intercambio catiónico se adaptan para recibir el segundo líquido. Al distribuir las membranas de esta manera es posible optimizar el rendimiento de la celda. El número de membranas en la celda puede ser de varios cientos, todas colocadas paralelas entre sí y opcionalmente con juntas separadoras entre las mismas, y las cuales constituyen las cámaras adyacentes. Cuando el aparato de acuerdo con la invención se · prepara para separar especies catiónicas, preferiblemente la celda de diálisis electromej orada para separar especies catiónicas tiene membranas de intercambio catiónico colocadas entre las membranas de extremo. Cuando el aparato de acuerdo con la invención se prepara para separar especies aniónicas, preferiblemente la celda de diálisis electromej orada para separar especies aniónicas tiene membranas de intercambio aniónico colocadas entre las membranas de extremo. En una modalidad preferida, el aparato comprende además una celda de electrodiálisis adaptada para separar iones no deseados del tercer líquido, preferiblemente la celda de electrodiálisis se coloca después de la celda de electrodiálisis bipolar.

En otra modalidad preferida del aparato de acuerdo con la invención, el aparato comprende además un medio para evaporar, cristalizar o someter a tratamiento cromatográfico el tercer líquido. De esta manera, es posible obtener un producto final seco o puro mediante el uso del aparato. La invención también se relaciona con el uso de un aparato de acuerdo con la invención en el método de acuerdo con la invención. Además, la invención se relaciona con el uso de aparatos de acuerdo con la invención para aislar especies iónicas de un líquido. La invención también comprende una celda de diálisis electromej orada en donde la celda de diálisis está mejorada con un campo eléctrico. Preferiblemente, la celda de diálisis electromejorada mejora con un campo eléctrico de corriente directa. En una modalidad preferida de la celda de diálisis electrome orada de acuerdo con la invención, la celda de diálisis electromej orada comprende un medio para cambiar la dirección del campo eléctrico, y preferiblemente un medio para cambiar la dirección de la corriente directa. El medio para cambiar la dirección del campo eléctrico pueden ser conmutadores eléctricos, rectificadores, relevadores y similares. Al cambiar la dirección del campo eléctrico, se puede obtener un efecto de "autolimpieza" de la celda, como se ha explicado previamente. Preferiblemente, el campo eléctrico puede cambiarse a intervalos sustancialmente regulares determinados previamente, preferiblemente los intervalos están dentro del intervalo de 5 segundos a 6000 segundos, de manera más preferible dentro del intervalo de 8 a 1000 segundos, e incluso de manera más preferible dentro del intervalo de 10 segundos a 360 segundos. Por lo tanto, es posible ajustar la celda para que tenga un efecto "autolimpiador" óptimo. En una modalidad preferida, la celda de diálisis, electromej orada, el campo eléctrico se aplica por electrodos los cuales se colocan en dos extremos opuestos en la celda de diálisis electrome orada . Preferiblemente, la celda de diálisis electrome orada está constituida por electrodos que se colocan en dos extremos opuestos con membranas de intercambio catiónico (CE ) o membranas de intercambio aniónico (AEM) colocadas entre las mismas. Cuando se utiliza la celda para separación de especies catiónicas, se prefiere utilizar membranas de intercambio catiónico. Cuando la celda se utiliza para separación de especies aniónicas, se prefiere utilizar membranas de intercambio aniónico. En una modalidad preferida de la celda de diálisis electromej orada, la celda de diálisis electromej orada está constituida por electrodos colocados en dos extremos opuestos con las dos membranas colocadas cercanas entre si a los dos electrodos, las membranas de extremo están enfrentadas entre sí y tienen membranas de intercambio catiónico (CEM) o membranas de intercambio aniónico (AEM) colocadas entre sí. Se prefiere que las membranas de extremo sean membranas neutras o membranas de intercambio catiónico o membranas de intercambio aniónico. El propósito de las membranas de extremo es impedir el contacto entre los electrodos y el líquido contaminado. Además, se prefiere que en la celda de diálisis, electromej orada de acuerdo con la invención, las membranas de extremo y las membranas de intercambio catiónico (CEM) o membranas de intercambio aniónico se formen cámaras adyacentes, y las cámaras adyacentes se adaptan para recibir un primero y segundo líquidos, de manera preferible alterna ivamente. Cuando la celda de diálisis electromej orada se prepara para separar especies catiónicas, se prefiere que la celda de diálisis electromej orada tenga un primero y segundo electrodos en donde el primer electrodo se coloca en un primer elemento de extremo en la celda de diálisis electromej orada y el segundo electrodo se coloca en un segundo elemento de extremo de la celda de diálisis electromej orada . El primero y segundo elemento de extremo están opuestos entre sí. La celda de diálisis electromej orada tiene además una primera y segunda membrana de intercambio aniónico en donde la primera y segunda membrana de intercambio aniónico se colocan contiguas al primer electrodo y a la segunda membrana de intercambio aniónico que se coloca contigua al segundo electrodo. La primera y segunda membrana de intercambio aniónico están enfrentadas entre sí y se colocan por lo menos dos membranas de intercambio catiónico entre la primera y segunda membranas de intercambio aniónico con una distancia de las membranas de intercambio aniónico entre sí para proporcionar cámaras adyacentes entre membranas adyacentes. Cuando se utiliza la celda para separar especies aniónicas, se invierte la colocación de la membrana de. intercambio catiónico y la membrana de intercambio aniónico. La invención se relaciona con el uso de la celda de diálisis electrome orada de acuerdo con la invención en el método de acuerdo con la invención. Además, la invención se relaciona con el uso de la celda de diálisis electromej orada de acuerdo con la invención en el aparato de acuerdo con la invención. La invención ahora se describirá con detalles adicionales en base en los ejemplos y con referencia a los dibujos en lo que: La figura 1 muestra una celda _de diálisis electromej orada de acuerdo con la invención adaptada para separar especies aniónicas.

La figura 2 muestra una celda de electrodiálisis bipolar de acuerdo con la invención adaptada para separar especies aniónicas. La figura 3 muestra un diagrama del aparato y método de acuerdo con la invención. La figura 4 muestra una configuración de una celda de diálisis electrome orada de acuerdo con la invención. La figura 5 muestra la concentración de ácido láctico en una corriente de alimentación y solución alcalina. La figura 6 muestra la caída de potencial a través de un par de celdas de diálisis electromej orada. La figura 7 muestra la caída de potencial a través de un par de celdas de diálisis electromej orada. La figura 8 muestra una configuración de una celda de electrodiálisis bipolar, de acuerdo con la invención. La figura 9 muestra el transporte de lactato desde una corriente de alimentación a una corriente combinada de ácido y base. La figura 10 muestra el pH y la conductividad así como la eficacia de corriente del consumo de energía en una corriente de alimentación. La figura 11 muestra los perfiles de concentración de ácido cítrico y málico. La figura 12 muestra la conductividad, pH y resistencia de celda, en una celda.

La figura 13 muestra la concentración de glicina. La figura 14 muestra la corriente a través del apilado . La figura 15 muestra la concentración de lisina.

EJEMPLO 1 La figura 1 muestra un dibujo esquemático de una celda de diálisis electromej orada de acuerdo con la invención. La celda tiene dos electrodos El y E2, colocados en las cámaras de electrodo EC1 y EC2 , las cuales se colocan en extremos opuestos en la celda. Las cámaras de electrodos se separan del cuerpo central de la celda por dos membranas de extremo las cuales, en este caso, son dos membranas de intercambio catiónico CEM. Las dos membranas de extremo tienen cuatro membranas de intercambio aniónico AEM colocadas entre las mismas. De esta manera las dos membranas de extremo y las cuatro membranas de intercambio aniónico forman cinco cámaras adyacentes Cl, C2 , C3, C4 y C5. Con esta configuración, la celda está adaptada para separar aniones X" de un líquido Ll . El líquido Ll se dirige a las cámaras C2 y C4 de la celda. El segundo líquido L2 , el cual es una base cuando se separan los aniones, se dirige a las cámaras Cl , C3 y C5 de la celda. La diferencia en potencial eléctrico entre los dos líquidos se incrementa por la corriente directa aplicada por los electrodos El y E2. Cuando la situación es como se ilustra en la figura 1, en donde El es el electrodo positivo, los aniones X" se mueven en la dirección de El y pasan a través de las membranas de intercambio aniónico desde el líquido Ll en las cámaras C2 y C3 al líquido L2 en las cámaras Cl y C3, como se indica por las flechas . Los aniones X" desde Ll se sustituyen por iones hidróxido o OH" de L2. Cuando se invierte la dirección de la corriente, directa, los aniones X^ se mueven en la dirección de E2 desde el líquido Ll en las cámaras C2 y C4 a través de las membranas de intercambio aniónico al interior del líquido L2 en las cámaras C3 y C5. Además, si las membranas de intercambio aniónico se han cubierto con partículas, las membranas de intercambio aniónico se limpiarán en la medida en que las partículas sean inducidas a moverse alejándose de la membrana y conforme los iones hidróxido penetren en la membrana y disuelvan la capa de incrustación. Como es evidente de la figura 1, cuando el segundo líquido L2 está corriendo en las cámaras en ambos lados de las cámaras, en donde está corriendo el primer líquido Ll, el segundo líquido L2 siempre recibirá aniones X" del primer líquido Ll independientemente de la dirección del campo eléctrico . La figura 2 muestra un dibujo esquemático de la celda de electrodiálisis bipolar de acuerdo con la invención, la cual se utiliza para tratamiento adicional del segundo líquido L2 desde la celda de diálisis electromej orada . La celda de electrodiálisis bipolar tiene un electrodo en cada extremo. Un electrodo positivo E+ en el primer extremo y un electrodo negativo E- en el segundo extremo de la celda. Entre los electrodos desde E+ hasta E- se colocan de manera repetida primero una membrana bipolar BM, una membrana de intercambio aniónico AEM y una membrana de intercambio catiónico CE . El apilado de membranas forman las cámaras adyacentes Cll, C12 , C13, C14, C15 y C16 y finaliza con una membrana bipolar antes del electrodo E- . En el caso en donde la celda de electrodiálisis bipolar se utiliza para separar aniones, el segundo líquido L2 el cual es básico en comparación con el tercer líquido L3 , se envía primero a través de las cámaras C12 y C15 entre una membrana de intercambio aniónico AEM y una membrana de intercambio catiónico CEM. De acuerdo con la invención, el segundo líquido L2 se envía adicionalmente a través de las cámaras C13 y C16 entre una membrana de intercambio catiónico y una membrana bipolar. Posteriormente se recicla el segundo líquido a la celda de diálisis electromej orada .

- - El tercer líquido L3 , el cual es ácido en comparación con el segundo líquido L2 , se envía a través de las cámaras Cll y C14 entre una membrana bipolar y una membrana de intercambio aniónico . Debido a la corriente directa eléctrica constante a través de la celda, los iones (X", M+, OH", y H+) son extraídos en direcciones transversalmente al apilado de membrana, como se indica con las flechas. Los aniones X" están junto con los iones hidrógeno H+ concentrados en el tercer líquido L3 en las cámaras Cll y C14. Es evidente que en el caso de que se utiliza la celda de electrodiálisis bipolar para separar cationes del segundo líquido L2 , el segundo líquido será enviado a través de las cámaras C12 y C15 entre una membrana de intercambio aniónico y una membrana de intercambio catiónico y adicionalmente a través de las cámaras Cll y C14 entre una membrana de intercambio aniónico y una membrana bipolar. La figura 3a muestra un diagrama de flujo del método de acuerdo con la invención. El primer tanque TI contiene el primer líquido Ll el cual se alimenta a la celda de electrodiálisis bipolar EEC y se trata en el mismo. Posteriormente, el primer líquido se recicla al tanque TI. En la celda de diálisis electromej orada EEC, las especies iónicas se transfieren desde el primer líquido Ll al segundo líquido L2. Después de tratamiento en la celda de diálisis electromej orada EEC , el segundo líquido L2 primero se almacena en un tanque T2 , antes de que sea tratado en la celda de electrodiálisis bipolar EDBM. Después del tratamiento en la celda de electrodiálisis bipolar EDBM el segundo líquido L2 se recicla a la celda de diálisis electromej orada EEC. El tercer líquido L3 se trata y la celda de electrodiálisis bipolar EDBM, en donde el tercer líquido L3 recibe las especies iónicas del segundo líquido L2. Después de tratamiento en la celda de electrodiálisis bipolar EDBM el tercer líquido L3 se almacena en un tanque T3 y se recicla a través de la celda de electrodiálisis bipolar hasta que se obtiene una concentración-satisf ctoria de las especies iónicas en el tercer líquido L3. En el procedimiento se prefiere que, se utilicen tres tanques paralelos para almacenar el tercer líquido L3 desde la celda de electrodiálisis bipolar EDBM. Durante el procedimiento se abre un tanque T3 para recibir el tercer líquido L3 y reciclarlo a la celda de electrodiálisis bipolar EDBM. El tercer líquido L3 en los otros dos tanques se envía opcionalmente a los procedimientos que se muestran en las figuras 3b y 3c. La figura 3b es un diagrama de flujo que muestra el procedimiento para tratar el tercer líquido L3 en una celda de electrodiálisis ED para eliminar iones no deseados los cuales son transferidos a un quinto líquido L5 y se almacenan en un quinto tanque T6.

La figura 3c es un diagrama de flujo que muestra el procedimiento para evaporar el tercer liquido L3 en un evaporador EV para obtener un líquido concentrado el cual se almacena en el tanque T7.

EJEMPLO 2 Descripción de la extracción experimental a través de una celda de diálisis electrome orada, de acuerdo con la invención. En la celda de diálisis electromej orada, el apilado-de celdas se configura con cuatro membranas 1 de intercambio aniónico (Neosepta AMX, Tokuyama Corp., Japón) y dos membranas 2 de intercambio catiónico (Neosepta CMH, Tokuyama Corp., Japón) como se muestra en la figura 4. El área efectiva de membrana es de 40 era2. En las dos cámaras de extremo 3 entre los electrodos de platino 6 y 7 (cada uno de 31.5 era2) y cada membrana de intercambio catiónico se mantiene un flujo de la solución de enjuagado de electrodos en las cámaras de extremo. La solución es una solución acuosa de K2SO4 0.1 . ? través de las cámaras 4, se bombean 250 mi de una solución acuosa alcalina de KOH 0.5M, pH 12.5, desde un recipiente de almacenamiento al cual regresa la solución después de cada pasaje. El flujo de volumen es de 10 g/s. El espesor de las cámaras 4 entre las membranas es de 6 mra. Los separados netos se introducen para promover el flujo turbulento . A través de las cámaras 5, 250 mi de la solución de alimentación, la cual es un jugo café fermentado de la producción de sedimento de pasto con aproximadamente 16 g/1 de ácido láctico, se hace pasar desde un recipiente de almacenamiento. La solución de alimentación tratada se regresa al recipiente después de cada pasada. La solución fermentada inicialmente ha sido ajustada a un valor de pH de 5.5 al agregar lentejas de KOH. No se ha hecho nada más al caldo. El · volumen de flujo es de 10 g/s. El espesor de las cámaras 5 es de 12 mm. En estas cámaras no se introducen separadores. Cada cámara 4 y 5 tiene una trayectoria de flujo de 10 cm de largo que tiene una anchura de 4 cm. La temperatura del electroenjuagado , las soluciones alcalina y fermentada se mantienen constante a 40°C durante el experimento . Durante el experimento, se mide continuamente el pH en la solución fermentada y se mantiene constante a pH 5.5 por titulación de la solución más fermentada (pH 2) con una concentración elevada de ácido láctico (70 g/1) . En la parte media de cada una de las cámaras 5 se coloca un electrodo de plata/cloruro de plata, de manera que se puede medir continuamente la caída de voltaje a través del par de celdas mediante recolección de datos (Fluke 123 - Industrial Scopemeter, Fluke Corporation, E.U.A.). Cuando se inicia el experimento, el electroenjuagado, el caldo fermentado y la solución alcalina se bombean a través de la celda. Se agrega corriente directa a través de la celda por un suministro de energía (EA-PS 3032-10 (0..32V/0..10A) EA-Elektro-Automatik, Alemania) que regula la energía hasta un nivel máximo de corriente constante de 1.0 A. En un relevador controlado por una computadora personal IBM, se conmuta la dirección de la corriente eléctrica cada 10 segundos. Las muestras del caldo de fermentación y de la solución alcalina se toman cada 30 minutos. Se anotan el pH y la conductividad y se mide el contenido láctico por CIAR utilizando una columna AMINEX HPX-87H (Biorad, E.U.A.) a 35°C utilizando ácido sulfúrico 4 mM como eluyente. Después de 4 horas, la solución alcalina se sustituye con una solución fresca y el experimento continúa. La figura 5 muestra el perfil de concentración de ácido láctico en las soluciones de alimentación y alcalina durante un experimento de 8 horas. En el jugo café fermentado, la concentración inicial de ácido láctico de 16 g/1 se incrementa durante el experimento, debido a que el pH es regulado por titulación de la solución de fermentación que tiene un mayor contenido de ácido láctico. La solución alcalina se sustituye después de 4 horas para simular el procedimiento de regeneración en el procedimiento EDBM. El flujo de lactato se encuentra que es de 1.2 x 10~4 moles/m2s durante las primeras cuatro horas y de 1.7 x 10" 4 moles/m2s durante las siguientes 4 horas. Parte de este incremento se puede originar de la concentración cada vez mayor de lactato en el material de alimentación. Las figuras 6 y 7 muestran la caída de potencial a través de un par de celdas al inicio y al final de la primera corrida de 4 horas, respectivamente. Los intervalos de 10 segundos son evidentes como la dirección de corriente cambia entre las caídas de potencial positivo y negativo. Al inicio de cada intervalo, ambas figuras muestran una caída inicial casi constante que en la figura 6 se incrementa ligeramente y en la figura 7 se incrementa de manera significativa durante los 10 segundos. Estos incrementos se relacionan con el incremento de resistencia eléctrica parcialmente desde la polarización iónica, pero también desde la acumulación de material orgánico sobre la superficie de membrana en la cámara de alimentación. Especialmente, la figura 7 muestra que la incrustación orgánica se puede remover al cambiar la dirección de la corriente eléctrica. La inversión no separa completamente el material orgánico, pues es evidente un incremento inicial de la resistencia de la celda de aproximadamente 1.5 Ohm a 2 Ohm durante el experimento.

La divergencia entre la forma de la caída de potencial positivo y negativo en la figura 7 debe derivarse de condiciones de flujo diferentes en las dos cámaras de alimentación en el equipo de laboratorio.

EJEMPLO 3 La celda de diálisis electromejorada se configura como en el ejemplo 1, pero se sustituye una membrana de intercambio aniónico AMX con una membrana de intercambio aniónico monoselectiva (Neosepta ACS, Tokuyama Corp., Japón) . Se hacen recircular 500 mi de jugo café en las cámaras de alimentación y se mantiene constante el pH a 5.5 por titulación de ácido láctico. En las cámaras de base, se hacen pasar 500 mi de KOH 0.5 y 500 mi de K2S04 0.1M que se utiliza como solución de enjuagado de electrodo. Las muestras se toman a 0, 60 y 120 min desde las corrientes de alimentación y de base y el contenido de calcio y de magnesio se determinan por espectroscopia de absorción de átomos (AAS) .

A partir de estos resultados, es evidente que los cationes divalentes son retenidos lo suficiente para que no sean dañinos en el proceso EDBM siguiente el cual habitualmente requiere que tales concentraciones sean menores de dos ppm. Utilizando una membrana de intercambio aniónico monoselectiva en este experimento no se afecta la retención de cationes significativamente, pero se mejora la retención de aniones divalentes tales como sulfato y fosfato.

EJEMPLO 4 En los experimentos con la celda de electrodiálisis bipolar, la celda se equipa con tres membranas bipolares 8 en la figura 8 (Neosepta BP-1, Tokuyama Corp., Japón), dos membranas 1 de intercambio aniónico (Neosepta AMX, Tokuyama Corp., Japón) y dos membranas 2 de intercambio catiónico (Neosepta CMH, Tokuyama Corp., Japón) , como se muestra en la figura 8. En las dos cámaras 3 de extremo entre los electrodos de platino 6 y 7 (cada uno de 31.5 cm2) y un conjunto de membranas bipolares, se establece un flujo de solución de enjuagado de electrodo. La solución de enjuagado de electrodo es una solución acuosa de K2S0 0.1M. A través de las cámaras 9 de alimentación entre la membrana de intercambio aniónico y la membrana de intercambio catiónico se hacen circular hacia el recipiente 500 mi de una mezcla de KOH 0.5M y ácido láctico 0.4M. Se hacen circular 1000 mi de una solución alcalina de KOH 0.1M tanto en la cámara 10 de ácido entre la membrana bipolar como en la membrana de intercambio aniónico y en la cámara 11 de base, entre la membrana bipolar y la membrana de intercambio catiónico. Las corrientes desde las cámaras 10 y 11 de ácido y base se mezclan en un recipiente después de cada pasada. El espesor de las cámaras 9, 10 y 11 entre las membranas es de 6 mm. Se introducen separadores netos para promover el flujo turbulento. La temperatura del enjuagado de electrodo, la. alimentación y las soluciones de base se mantiene constante a 40°C durante el experimento. En las cámaras 9 de alimentación, se colocan electrodos de plata/cloruro de plata de manera que la caída de voltaje a través del par de celdas se puede medir continuamente y se pueden recolectar datos (Fluke 123 - Industrial Scopemeter, Fluke Corporation, E.U.A.). Las muestras desde la alimentación y la solución alcalina se toman cada 30 minutos. Se anota el pH y la conductividad y se mide el contenido láctico por CLAR utilizando una columna AMINEX HPX-87H (Biorad, E.U.A.) a 35°C utilizando ácido sulfúrico 4 mM como eluyente. La figura 9 muestra el transporte de lactato desde la corriente de alimentación a la corriente combinada de ácido y base, alcanzado una concentración de lactato de 0.8 g/1 en la corriente de alimentación después de 180 min, lo que corresponde a más de 97% de recuperación del ácido. La figura 10 muestra el pH y la conductividad de la solución de alimentación durante el experimento asi como la eficacia de corriente y el efecto correspondiente sobre el consumo de energía. Es evidente que la disminución significativa en la conductividad cerca del final del experimento está provocando un incremento en la resistencia de la celda y por lo tanto consumo de energía. La eficacia de corriente es superior a 80% durante la mayor parte del experimento, excepto al inicio y en la parte final. La ba a eficacia en la fase final probablemente se origine de la polarización, lo que lleva a una división de agua ineficaz en las membranas monopolares.

EJEMPLO 5 Se lleva a cabo otro experimento con una celda de electrodiálisis bipolar exactamente como en el ejemplo 4, excepto que los 500 mi de mezcla de alimentación están constituidos de KOH 0.5 , ácido cítrico 0.1M (0.3N)y ácido málico 0.05M (0.1N) . El contenido ácido de las muestras se mide por CLAR, como en lo anterior.

La figura 11 muestra los perfiles de concentración de los ácidos cítrico y málico en la solución de alimentación y la solución mixta de ácido/base. A partir de la figura 11, es evidente que la mayor parte del ácido cítrico y málico se extrae de la solución de alimentación. La recuperación de ácidos tanto cítrico como málico es superior a 97%. Sin embargo, la recuperación de los últimos 5-10% de los ácidos orgánicos es muy costosa, como se puede ver en la figura 12. Conforme disminuyen el pH y la conductividad en el material de alimentación, la resistencia de la celda y por lo. tanto el consumo de energía se incrementan notablemente.

EJEMPLO ß Un apilado de celdas de diálisis electromej orado se configura como en el ejemplo 1, pero con 4 membranas de intercambio catiónico (Neosepta CMB, Tokuyama Corp., Japón) sustituyendo a las membranas de intercambio aniónico y las membranas (Neosepta AMX, Tokuyama Corp., Japón) sustituyendo a las membranas de intercambio catiónico. Se hacen circular en las cámaras de alimentación 250 mi de una solución acuosa de glicina 0.2 , la cual tiene un aminoácido con p CO0H = -2.34, PKNH3 = 9.60 y pl = 5.97. En las cámaras de dializado se hace circular 1750 mi de H2S0 0.1M y 500 mi de Na2S04 0.1M que se utiliza como solución de enjuagado de electrodos. Se determina la concentración de glicina utilizando CLAR. Los líquidos se hacen circular durante 5 min antes de que se inicie el experimento. Se omite la inversión de corriente dado que la corriente de alimentación no contiene material que pueda provocar incrustaciones en las membranas. La figura 13 muestra la concentración de glicina en la alimentación y el díalizado durante el experimento. Al inicio del experimento se transporta glicina desde la corriente de alimentación a la corriente de dializado a una velocidad relativamente baja debido a que el pH de inicio está cercano al del punto isoeléctrico del aminoácido. La caída de voltaje a través del par de celdas no se permite que exceda de 14 V lo que resulta en una corriente que inicia muy bajo y que incrementa muy lentamente conforme el pH disminuye y la conductividad aumentan en la alimentación, véase la figura 14. Dentro de los 180 min, se extrae 84% de la glicina de la alimentación con una eficacia de corriente de 58%.

EJEMPLO 7 El apilado de celdas de diálisis electromej orado se configura como en el ejemplo 5. Se hacen circular en las cámaras de alimentación 250 mi de solución acuosa que consiste de 50 g/1 de levaduras de panadero y lisina 0.2 , la cual en las condiciones experimentales es un aminoácido cargado positivamente. En las cámaras de dializado se hacen circular 1750 mi de H2S0 0.1M y 500 mi de Na2S04 0.1M se utilizan como la solución de enjuagado de electrodos. El líquido se hace circular durante 5 min antes de que se inicie el experimento. La corriente directa a través de la celda se agrega por un suministro de energía (EA-PS 9072-040 (0..72V/0..40A) , EA-Elektro-Automatik, Alemania) que regula la energía para mantener una corriente constante de 1.0 A. La concentración de lisina se determina utilizando CLAR. Sin la inversión de corriente, el experimento debe finalizar dado que la caída de voltaje a través de un solo par de celdas aumenta de 10 V a 30 V durante los primeros 8 minutos con el fin de mantener una corriente de 1 A (25 mA/cm2) Cuando se repite el experimento con un tiempo de inversión de corriente de 300 seg, es posible mantener la caída de voltaje promedio a través de un par de celdas en aproximadamente 15 V. La figura 15 muestra la concentración de lisina en la alimentación y el dializado durante el experimento. Durante los primeros 60 min del experimento, la concentración de lisina en la alimentación disminuye 30% con una eficacia de corriente de 24%.

Claims (49)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para transferir especies iónicas desde un primer líquido a un segundo líquido, que comprende: por lo menos dos membranas de intercambio catiónico (CEM) o membranas de intercambio aniónico (AE ) que define en una primera cámara para el primer líquido entre ellas, por lo menos dos cámaras adicionales para el segundo líquido, cada cámara adicional se localiza adyacente a por lo menos una primera cámara, un medio para aplicar un campo eléctrico sobre las membranas .

2. El aparato como se describe en la reivindicación 1, en donde el medio para aplicar un campo eléctrico está en forma de por lo menos dos electrodos.

3. El aparato como se describe en la reivindicación 1 ó 2, en donde las cámaras adicionales se localizan entre la primera cámara y una membrana adicional .

4. El aparato como se describe en la reivindicación 3, en donde la membrana adicional es una membrana neutra, de intercambio aniónico o de intercambio catiónico .

5. El aparato como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además un conjunto de membranas de extremo .

6. El aparato como se describe en la reivindicación 5, en donde un electrodo se localiza adyacente a una membrana de extremo .

7. El aparato como se describe en la reivindicación 5 Ó 6, en donde las membranas de extremo se seleccionan de un grupo que consiste de membranas neutras, membranas de intercambio catiónico y membranas de intercambio aniónico.

8. El aparato como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende un número par de membranas catiónicas o de membranas aniónicas.

9. El aparato como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende una pluralidad de primeras cámaras y cámaras adicionales, alternadas.

10. El aparato como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, el cual comprende además un medio para suministrar un enjuagado de electrodo a las cámaras que comprenden un electrodo.

11. El aparato como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, el cual comprende además un medio para cambiar la dirección del campo eléctrico.

12. El aparato como se describe en la reivindicación 11, que comprende un medio para cambiar la dirección del campo eléctrico a intervalos sustancialmente regulares determinados previamente .

13. El aparato como se describe en la reivindicación 12, en donde los intervalos están dentro del intervalo de 5. segundos a 6000 segundos.

14. El aparato como se describe en la reivindicación 13 , en donde los intervalos están dentro del intervalo de 8 a 1000 segundos.

15. El aparato como se describe en la reivindicación 14, en donde los intervalos están dentro del intervalo de 10 a 360 segundos.

16. El aparato como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, el cual comprende además un medio para tratar el segundo líquido en una celda de electrodiálisis bipolar para transferir las especies iónicas del segundo líquido al tercer líquido.

17. El aparato como se describe en la reivindicación 16, que comprende un medio para separar las especies iónicas del tercer líquido.

18. El aparato como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17 , que comprende un medio para almacenar y recircular por lo menos uno de los líquidos.

19. El aparato como se describe en la reivindicación 18, en el cual el medio para almacenar y recircular son tanques y bombas .

20. El aparato como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, en donde el aparato comprende una celda de electrodi lisis adaptada para remover los iones no deseados del tercer liquido.

21. El aparato como se describe en la reivindicación 20, en el cual la celda de electrodiálisis se coloca corriente abajo de la celda de electrodiálisis bipolar.

22. El aparato como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18, que comprende un medio para evaporar, cristalizar o tratar cromatográficamente al tercer líquido.

23. Un método para la transferencia de especies iónicas desde un primer líquido a un segundo líquido, que comprende las etapas de: hacer pasar un primer líquido a través de por lo menos una primera cámara definida por un par de membranas de intercambio catiónico o membranas de intercambio aniónico, hacer pasar un segundo líquido el cual tiene un componente iónico con una concentración mayor que la concentración del mismo componente en el primer líquido, a través de por lo menos dos cámaras adicionales, cada cámara adicional se localiza adyacente a por lo menos la primera cámara, aplicar un campo eléctrico sobre las membranas por medio de por lo menos dos electrodos .

24. El método como se describe en la reivindicación 23 , en el que el componente iónico del segundo líquido es H+ u OH" .

25. El método como se describe en la reivindicación 23 ó 24, en donde los líquidos se hacen pasar a través de las cámaras definidas por membranas en donde las cámaras se adaptan alternadamente para recibir al primero o al segundo líquidos.

26. El método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25 que comprende utilizar una membrana de extremo colocada entre el electrodo y otra membrana.

27. El método como se describe en la reivindicación 26, que comprende utilizar membranas de extremo que se seleccionan del grupo que consiste de membranas neutras, membranas catiónicas y membranas aniónicas .

28. El método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 23 a 27, en donde se aplica un enjuagado de-electrodo a la cámara de electrodo.

29. El método como se describe en la reivindicación 28, en donde el enjuagado de electrodo es un líquido separado.

30. El método como se describe en la reivindicación 29, en donde el líquido separado es una solución de electrolitos .

31. El método como se describe en la reivindicación 30, en donde los electrolitos se seleccionan entre K2S04 y Na2S04.

32. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 23 a 31, en donde la dirección del campo eléctrico se cambia durante la transferencia de especies iónicas .

33. El método como se describe en la reivindicación 32, en donde el campo eléctrico se cambia a intervalos sustancialmente reguladores determinados previamente.

34. El método como se describe en la reivindicación 33, en donde los intervalos están en el lapso de 5 segundos a 6000 segundos.

35. El método como se describe en la reivindicación 34, en donde los intervalos están dentro del lapso de 8 segundos a 1000 segundos.

36. El método como se describe en la reivindicación 35, en donde los intervalos están dentro del lapso de 10 segundos a 360 segundos.

37. El método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 23 a 36, en donde las especies iónicas comprenden aniones .

38. El método como se describe en la reivindicación 37, en donde los aniones se seleccionan del grupo que comprende aniones de ácidos inorgánicos, ácidos orgánicos, enzimas, péptidos, hormonas, antibióticos o aminoácidos.

39. El método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 23 a 38, en donde las "especies iónicas tienen un peso molecular de hasta 1000 g/mol.

40. El método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 23 a 39, en el cual el segundo líquido se trata en una celda de electrodiálisis bipolar para transferir las especies iónicas del segundo líquido al tercer líquido.

41. El método como se describe en la reivindicación 40, en el cual las especies iónicas se separan del tercer liquido .

42. El método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 23 a 41, en el cual el primer líquido se almacena en un primer tanque antes de que pase a través de la primera cámara .

43. El método como se describe en la reivindicación 42, en el cual por lo menos una parte del primer líquido se recicla al primer tanque.

44. El método como se describe en la reivindicación 23 a 43, en el cual el segundo líquido se almacena en un segundo tanque después de que se hace pasar a través de las cámaras adicionales.

45. El método como se describe en la reivindicación 44, en el cual por lo menos parte del segundo líquido se recicla a las cámaras de flujo después de que son tratadas en la celda de electrodiálisis bipolar.

46. El método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 40 a 45, en el cual el tercer líquido se almacena en un tercer tanque después de que se descarga de la celda de electrodiálisis bipolar.

47. El método como se describe en la reivindicación 46, en el cual por lo menos parte del tercer líquido se recicla desde el tercer líquido a la celda de electrodiálisis bipolar.

48. El método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 40 a 47, método el cual comprende la etapa de tratar el tercer líquido en una celda de electrodiálisis para eliminar iones no deseados.

49. El método como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 40 a 47, método el cual comprende la etapa de evaporar, cristalizar o tratar cromatográfreamente el tercer líquido para separar las especies iónicas del tercer líquido.