Électrodéionisation - Electrodeionization

L'électrodéionisation ( EDI ) est une technologie de traitement de l'eau qui utilise de l'électricité, des membranes échangeuses d'ions et de la résine pour déioniser l' eau et séparer les ions dissous (impuretés) de l'eau. Elle diffère des autres technologies de purification de l'eau en ce qu'elle se fait sans l'utilisation de traitements chimiques et est généralement un traitement de polissage pour l'osmose inverse (OI). Il existe également des unités EDI qui sont souvent appelées électrodésionisation continue ( CEDI ) puisque le courant électrique régénère la masse de résine en continu. La technique CEDI peut atteindre une pureté très élevée, avec une conductivité inférieure à 0,1 S/cm.

Histoire

Afin d'éliminer ou de minimiser le phénomène de polarisation de concentration présent dans les systèmes d'électrodialyse, l'électrodésionisation est née à la fin des années 1950. En 1956, William Katz chez Ionics, a développé l'une des premières descriptions de l'électrodésionisation et a publié son article "The Present Status of Electric Membrane Demineralization" à la Conférence internationale sur l'eau.

La technologie était limitée dans son application en raison de la faible tolérance de la dureté et des matières organiques. Au cours des années 1970 et 1980, l'osmose inverse est devenue une technologie préférée à la résine échangeuse d'ions pour les eaux à TDS élevé. Au fur et à mesure que RO gagnait en popularité, il a été déterminé que l'EDI serait une technologie de polissage appropriée. Des systèmes RO et EDI conditionnés ont été utilisés pour déplacer les systèmes d'échange d'ions chimiquement régénérés.

En 1986 et 1989, des sociétés comme Millipore, Ionpure et Ionics Inc. ont développé des dispositifs d'électrodésionisation. Les appareils initiaux étaient volumineux, coûteux et souvent peu fiables. En 1995, Glegg Water Conditioning a introduit l'électrodésionisation de marque E-Cell. La nouvelle technologie a réduit les coûts et amélioré la fiabilité, sur la base d'une norme de conception modulaire. E-Cell a également été proposé à de nombreux OEM et a révolutionné l'industrie. Les concurrents ont rapidement suivi avec des conceptions modulaires sans fuite.

Actuellement, cette technologie est largement disponible auprès de nombreuses entreprises de traitement de l'eau, mais ne devrait être appliquée que par des experts qui comprennent les limites et utilisent des produits de qualité supérieure.

Applications

Lorsqu'il est alimenté avec une alimentation à faible teneur en solides dissous (TDS) (par exemple, alimentation purifiée par RO), le produit peut atteindre des niveaux de pureté très élevés (par exemple, [[Eau purifiée # Conductivité électrique|18 mégohms/cm], Mesure de la résistivité / Eau purifiée. Les résines échangeuses d'ions agissent pour retenir les ions, leur permettant d'être transportés à travers les membranes échangeuses d'ions. Les principales applications de la technologie EDI, telles que celles fournies par Ionpure, E-cell et SnowPure, sont dans l'électronique, les produits pharmaceutiques et la production d'énergie.


Théorie

Une électrode dans une cellule électrochimique est appelée anode ou cathode , termes inventés par Michael Faraday . L'anode est définie comme l'électrode à laquelle les électrons quittent la cellule et l' oxydation se produit, et la cathode comme l'électrode à laquelle les électrons pénètrent dans la cellule et la réduction se produit. Chaque électrode peut devenir soit l'anode, soit la cathode selon la tension appliquée à la cellule. Une électrode bipolaire est une électrode qui fonctionne comme l'anode d'une cellule et la cathode d'une autre cellule.

Chaque cellule est constituée d'une électrode et d'un électrolyte avec des ions qui subissent soit une oxydation soit une réduction. Un électrolyte est une substance contenant des ions libres qui se comporte comme un milieu électriquement conducteur. Parce qu'ils sont généralement constitués d'ions en solution, les électrolytes sont également appelés solutions ioniques, mais des électrolytes fondus et des électrolytes solides sont également possibles. Ils sont parfois appelés dans le jargon abrégé lytes .

L'eau passe entre une anode (électrode positive) et une cathode (électrode négative). Les membranes sélectives d'ions permettent aux ions positifs de se séparer de l'eau vers l'électrode négative et des ions négatifs vers l'électrode positive. Résultats d'eau déminéralisée de haute pureté.

Régénération in situ

Lors de l'utilisation d'un excès de courant supérieur à celui nécessaire au mouvement des ions. Une partie de l'eau sera divisée en OH- et H+. Cette espèce va remplacer les anions et les cations dans la résine, ce processus est appelé régénération in situ de la résine. Et parce que cela se produit pendant le processus lui-même, il n'est pas nécessaire d'arrêter l'installation et d'utiliser des produits chimiques comme cela se produit dans d'autres techniques.

Schéma d'installation

Schéma d'installation d'électrodéionisation

L'installation EDI typique comprend les composants suivants : anode et cathode, membrane échangeuse d'anions, membrane échangeuse de cations et résine. La configuration la plus simplifiée consiste en 3 compartiments, pour augmenter la production ce nombre peut être augmenté.

Les cations s'écoulent vers la cathode et les anions s'écoulent vers l'anode. Seuls les anions peuvent traverser la membrane échangeuse d'anions et seuls les cations peuvent traverser la membrane échangeuse de cations. Cette configuration permet aux anions et aux cations de ne s'écouler que dans une seule direction à cause des membranes et de la force électrique, laissant l'eau d'alimentation exempte d'ions (eau désionisée).

Les flux de concentration (à droite et à gauche du flux d'alimentation) sont rejetés et ils peuvent être gaspillés, recyclés ou utilisés dans un autre procédé.

Le but de la résine échangeuse d'ions est de maintenir une conductance stable de l'eau d'alimentation. Sans les résines, la conductance chutera considérablement à mesure que la concentration d'ions diminue. Une telle chute de conductance rend très difficile l'élimination de 100 % des ions, mais l'utilisation de résines le permet.

Voir également

Les références

Liens externes