ED / EDR - Zero Liquid Discharge
• Introducción
• Función del Proceso
• Ventajas y Desventajas
• Aplicaciones Industriales del Proceso
1) Introducción
Un par, compuesto de una CM y una AM y ambas áreas de estas membranas, es un Par de Celdas. Un Par de Celdas es la unidad básica de una pila, y es repetida “n” número de veces. El número de pares de celdas en una pila actual varía dependiendo del sistema de electrodiálisis, con hasta 600 pares de celdas en un sistema de escala industrial típico.
En la electrodiálisis, los sólidos suspendidos, que llevan cargas eléctricas positivas o negativas y pueden incrementar la resistencia de la membrana dramáticamente, son depositados sobre la superficie de la membrana. Sin embargo, el problema en la electrodiálisis ha sido eliminado en gran medida invirtiendo en intervalos de cierto tiempo, la polaridad del potencial eléctrico aplicado que resulta en una remoción de partículas cargadas que han sido precipitadas sobre la membrana. Esta técnica se refiere a la Electrodiálisis Inversa (EDR).
2) Función de Proceso
Figura 1. Descripción esquemática del proceso de Electrodiálisis Inversa
En cada pila EDR hay dos electrodos en la parte exterior que son sumergidos en una solución de sal acuosa que puede conducir corriente eléctrica y permite a un campo eléctrico ubicarse alrededor de la pila. La solución de sal es bombeada alrededor con el fin de mantener el balance iónico. Ya que la solución de sal (corriente de alimentación) también se encuentra entre las membranas de intercambio iónico, el campo eléctrico resultará en transporte iónico. En los espacios entre electrodos, marcados como “dilutant”, los cationes se difundirán a través del CM al electrodo negativo (Cátodo) mientras los aniones se difundirán a través del AM al electrodo positivo (ánodo).Los iones que salen de la alimentación del dilutant se mueven a la cámara de alimentación de concentrado vecina, lo cual lleva a una caída en la concentración de iones en las cámaras del dilutant del proceso de Electrodiálisis Inversa (EDR por sus siglas en inglés). En las cámaras del concentrado, los cationes se intentarán mover al electrodo negativo, pero serán bloqueados por el AM, y los aniones se intentarán mover al electrodo positivo, pero serán bloqueados por el CM. Esto lleva a un incremento en sus respectivas concentraciones en las cámaras de concentrado.
En la EDR, el voltaje en los electrodos es invertido cada 30 – 60 min, lo cual invierte también la dirección del transporte iónico y causa la remoción desde la superficie de la membrana de sustancias eléctricamente cargadas que pueden causar serios y, quizás, irreparables daños. Esto es generalmente recomendado para remover por adelantado:
• Partículas dispersas
• Coloides
• Ácidos de humus
• Aceites y grasas
El lapso de vida promedio de las membranas de ED es entre 5 y 7 años.
3) Ventajas y desventajas
Ventajas:
La EDR tiene características ventajosas que la convierten en un éxito. En primer lugar, la habilidad de la EDR para realizar una recuperación de agua muy alta depende de su inversión de polaridad, lo que permite el tratamiento, sin algún químico, de alimentos con factores de incrustación de sal concentrados mucho más allá de la saturación. Con la adición de un antiincrustante, la EDR promueve aun más su tolerancia a la sal.
A diferencia de la Ósmosis Inversa (RO en inglés), que es un proceso de conducción de presión, la EDR funciona por flujo de agua de alimentación sobre la superficie de las membranas de intercambio iónico, mientras un campo eléctrico remueve iones a través de este.
Desventajas:
La mayor desventaja es que más allá de una densidad de corriente particular (límite de densidad de corriente), la difusión de iones a través de las membranas de EDR ya no es lineal al voltaje aplicado, pero conduce a la disociación de agua (agua dividida en iones H+ y OH-) y bajas en la eficiencia del sistema. Entonces, la EDR siempre debe operar bajo el límite de densidad de corriente. Los procedimientos experimentales de medición están disponibles para determinar la CDL para un alimento particular.
Otra desventaja de la EDR es que no remueve microorganismos ni contaminantes orgánicos, así, un postratamiento siempre es necesario si se requiere alta calidad de agua.
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La EDR tiene características ventajosas que la convierten en un éxito. En primer lugar, la habilidad de la EDR para realizar una recuperación de agua muy alta depende de su inversión de polaridad, lo que permite el tratamiento, sin algún químico, de alimentos con factores de incrustación de sal concentrados mucho más allá de la saturación. Con la adición de un antiincrustante, la EDR promueve aun más su tolerancia a la sal.
A diferencia de la Ósmosis Inversa (RO en inglés), que es un proceso de conducción de presión, la EDR funciona por flujo de agua de alimentación sobre la superficie de las membranas de intercambio iónico, mientras un campo eléctrico remueve iones a través de este.
Desventajas:
La mayor desventaja es que más allá de una densidad de corriente particular (límite de densidad de corriente), la difusión de iones a través de las membranas de EDR ya no es lineal al voltaje aplicado, pero conduce a la disociación de agua (agua dividida en iones H+ y OH-) y bajas en la eficiencia del sistema. Entonces, la EDR siempre debe operar bajo el límite de densidad de corriente. Los procedimientos experimentales de medición están disponibles para determinar la CDL para un alimento particular.
Otra desventaja de la EDR es que no remueve microorganismos ni contaminantes orgánicos, así, un postratamiento siempre es necesario si se requiere alta calidad de agua.
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4) Aplicaciones Industriales del Proceso
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Electrodiálisis / ED Inversa