Design Bases for Modulated Complexation by Electrochemistry

J.O. Sánchez and P.R. Tejeda *

Laboratorio de Ingeniería Electroquímica, Facultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, 04510 México D.F.

Received 19 April 2006

Abstract

The treatment of liquid organic phases to remove undesirable compounds is currently a priority in different industries. In oil refinery, it is necessary to reduce sulphur compounds, in gasolines, to below 50 ppm.The traditional form is catalytic hydrodesulphuration; however, this system is not effective for some compounds, e.g., alkyl substituted dibenzothiophenes.

The processes for modulated complexation by electrochemistry are based on the capacity of a complexing agent, in a certain oxidation state, to form a bond with the molecule to be removed from a liquid phase. If the contaminant, the solute, is in an organic phase, the complexant must be soluble in aqueous phase. When the complexant is formed and in contact with both phases the contaminant is extracted. In a second stage, the complexing agent is oxidized (or reduced) to a state of less affinity to the contaminant, and the aqueous phase is placed in contact with a new organic phase where the contaminant will be discharged and concentrated. The complexant agent in aqueous phase is reduced (or oxidized) to its state of higher affinity for the contaminant and recirculated to the extraction stage.

In this work, we present the conditions necessary for this process to be feasible, the criteria for the selection of the complexes, the methodology for matter balances, determination of energy consumption and thermodynamic calculations, and also three examples of an organic phase: dibenzotiophene, pyridine, and methyl thioether, using as complexing agent iron tetrakis-(p-sulphonatophenyl) porphyrin.

Keywords: modulated complexation by electrochemistry, iron tetrakis(p-sulphonatophenyl) porphyrin, contaminants’ treatment in organic solvents

 

Bases de Diseño para Procesos de Complejación Modulada por Electroquímica

Resumen El tratamiento de fases líquidas orgánicas para remover compuestos considerados nocivos, es actualmente una prioridad en diferentes industrias. En el caso de la refinación del petróleo, es necesario reducir, en las gasolinas, las concentraciones de compuestos que contienen azufre hasta niveles por debajo de 50 ppm. La forma tradicional de eliminar este tipo de compuesto es la hidrodesulfuración catalítica, sin embargo, existen moléculas refractarias a este tratamiento, como son los dibenzotiofenos alquil-sustituidos. Los procesos de complejación modulada por electroquímica se basan en la capacidad de un agente complejante, en un estado de oxidación determinado, para formar un enlace con la molécula a remover de una fase líquida. Si el contaminante, o soluto, se encuentra en una fase orgánica, el agente complejante deberá ser soluble en fase acuosa. Al formarse el complejo, tras poner en contacto ambas fases, el contaminante es extraído de la fase orgánica. En una segunda etapa, el agente complejante es oxidado (o reducido) a un estado de menor afinidad por el contaminante, y la fase acuosa es puesta en contacto con una nueva fase orgánica, donde será descargado y concentrado dicho contaminante. El agente complejante en fase acuosa es reducido (u oxidado) a su estado de mayor afinidad por el contaminante y recirculado a la etapa de extracción. En este trabajo se presentan los requerimientos para que un proceso de este tipo sea viable, los criterios de selección de complejantes, las metodologías para establecer balances de materia, determinar consumo de energía y realizar los cálculos termodinámicos. así como ejemplos para tres contaminantes de una fase orgánica: dibenzotifeno, piridina y metil tioéter, utilizando como agente complejante la tetrakis(p-sulfonatofenil) porfirina de hierro.

Palabras Clave: Complejación Modulada por Electroquímica, tetrakis(psulfonatofenil) porfirina de hierro, Tratamiento de contaminantes en solventes orgánicos

 

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Referencias

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* Corresponding author. E-mail address: p_roquero@entropiahumana.com