Electrodesionización - Electrodeionization

La electrodesionización ( EDI ) es una tecnología de tratamiento de agua que utiliza electricidad, membranas de intercambio iónico y resina para desionizar el agua y separar los iones disueltos (impurezas) del agua. Se diferencia de otras tecnologías de purificación de agua en que se realiza sin el uso de tratamientos químicos y suele ser un tratamiento de pulido para ósmosis inversa (OI). También hay unidades EDI que a menudo se denominan electrodesionización continua ( CEDI ), ya que la corriente eléctrica regenera la masa de resina de forma continua. La técnica CEDI puede lograr una pureza muy alta, con una conductividad por debajo de 0,1 μS / cm.

Historia

Con el fin de eliminar o minimizar el fenómeno de polarización por concentración presente en los sistemas de electrodiálisis, la electrodesionización se originó a fines de la década de 1950. En 1956, William Katz, de Ionics, desarrolló una de las primeras Descripciones de electrodesionización y publicó su artículo "El estado actual de la desmineralización de membranas eléctricas" en la Conferencia Internacional del Agua.

La tecnología tenía una aplicación limitada debido a la baja tolerancia a la dureza y los compuestos orgánicos. Durante las décadas de 1970 y 1980, la ósmosis inversa se convirtió en una tecnología preferida a la resina de intercambio iónico para aguas con alto contenido de TDS. A medida que el RO ganó popularidad, se determinó que EDI sería una tecnología de pulido adecuada. Se utilizaron sistemas de RO y EDI empaquetados para desplazar los sistemas de intercambio iónico regenerados químicamente.

En 1986 y 1989, empresas como Millipore, Ionpure e Ionics Inc. desarrollaron dispositivos de electrodesionización. Los dispositivos iniciales eran grandes, costosos y, a menudo, poco fiables. En 1995, Glegg Water Conditioning introdujo la electrodesionización de la marca E-Cell. La nueva tecnología reduce los costos y mejora la confiabilidad, basada en un estándar de diseño modular. E-Cell también se ofreció a muchos OEM y revolucionó la industria. Los competidores pronto lo siguieron con diseños modulares sin fugas.

Actualmente, esta tecnología está ampliamente disponible en muchas empresas de tratamiento de agua, pero solo deben aplicarla expertos que comprendan las limitaciones y utilicen productos de la mejor calidad.

Aplicaciones

Cuando se alimenta con bajo contenido de sólidos disueltos totales (TDS) (por ejemplo, alimentación purificada por RO), el producto puede alcanzar niveles de pureza muy altos (por ejemplo, [[Agua purificada # Conductividad eléctrica | 18 megaohmios / cm], Medición de resistividad / conductividad de Agua purificada. Las resinas de intercambio iónico actúan para retener los iones, lo que permite que estos sean transportados a través de las membranas de intercambio iónico. Las principales aplicaciones de la tecnología EDI, como la suministrada por Ionpure, E-cell y SnowPure, son en electrónica, farmacéutica y Generación de energía.


Teoría

Un electrodo en una celda electroquímica se conoce como ánodo o cátodo , términos que fueron acuñados por Michael Faraday . El ánodo se define como el electrodo en el que los electrones abandonan la celda y se produce la oxidación , y el cátodo como el electrodo en el que los electrones entran en la celda y se produce la reducción . Cada electrodo puede convertirse en ánodo o cátodo dependiendo del voltaje aplicado a la celda. Un electrodo bipolar es un electrodo que funciona como ánodo de una celda y cátodo de otra celda.

Cada celda consta de un electrodo y un electrolito con iones que sufren oxidación o reducción. Un electrolito es una sustancia que contiene iones libres que se comporta como un medio conductor de electricidad. Debido a que generalmente consisten en iones en solución, los electrolitos también se conocen como soluciones iónicas, pero también son posibles electrolitos fundidos y electrolitos sólidos. A veces se les conoce en jerga abreviada como lytes .

El agua pasa entre un ánodo (electrodo positivo) y un cátodo (electrodo negativo). Las membranas selectivas de iones permiten que los iones positivos se separen del agua hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia el electrodo positivo. Resultados de agua desionizada de alta pureza.

Regeneración in situ

Cuando se utiliza un exceso de corriente superior al necesario para el movimiento de los iones. Una parte del agua se dividirá formando OH- y H +. Esta especie reemplazará los aniones y cationes en la resina, este proceso se llama regeneración in situ de la resina. Y debido a que ocurre durante el proceso en sí, no es necesario detener la instalación y usar productos químicos como ocurre en otras técnicas.

Esquema de instalación

Esquema de instalación de electrodesionización.

La instalación típica de EDI tiene los siguientes componentes: ánodo y cátodo, membrana de intercambio aniónico, membrana de intercambio catiónico y resina. La configuración más simplificada consta de 3 compartimentos, para aumentar la producción se puede aumentar este número.

Los cationes fluyen hacia el cátodo y los aniones fluyen hacia el ánodo. Solo los aniones pueden atravesar la membrana de intercambio de aniones y solo los cationes pueden atravesar la membrana de intercambio de cationes. Esta configuración permite que los aniones y cationes solo fluyan en una dirección debido a las membranas y la fuerza eléctrica, dejando el agua de alimentación libre de iones (agua desionizada).

Los flujos de concentración (derecha e izquierda del flujo de alimentación) se rechazan y pueden desperdiciarse, reciclarse o usarse en otro proceso.

El propósito de la resina de intercambio iónico es mantener la conductancia estable del agua de alimentación. Sin las resinas, la conductancia disminuirá drásticamente a medida que disminuya la concentración de iones. Tal caída de conductancia dificulta la eliminación del 100% de los iones, pero el uso de resinas lo hace posible.

Ver también

Referencias

enlaces externos