ED / EDR - Zero Liquid Discharge
- Introduzione
- Funzione del processo
- Vantaggi e svantaggi
- Applicazioni industriali del processo
1) Introduzione
L'elettrodialisi è un processo a membrana che utilizza membrane selettive per gli anioni (AM) e membrane selettive per i cationi (CM) alternate, poste tra un anodo (+) e un catodo (-). A causa del campo elettrico applicato, gli anioni si spostano verso l'anodo e i cationi verso il catodo. Gli anioni vengono bloccati dalle membrane CM e i cationi dalle membrane AM, creando un flusso di processo a bassa concentrazione ionica (diluente) e un flusso di processo ad alta concentrazione ionica (concentrato).
Una coppia di membrane CM e AM, e le due aree tra queste membrane, costituisce una coppia di celle. Una coppia di celle è l'unità base di una pila e viene ripetuta (n) volte. Il numero di coppie di celle in una pila effettiva varia a seconda del sistema di elettrodialisi, con un massimo di 600 coppie di celle in un tipico sistema industriale. Nell'elettrodialisi, i solidi sospesi che trasportano cariche elettriche positive o negative possono aumentare drasticamente la resistenza della membrana e si depositano sulla sua superficie. Tuttavia, nell'elettrodialisi questo problema è stato in gran parte eliminato invertendo a intervalli di tempo determinati la polarità del potenziale elettrico applicato, il che provoca la rimozione delle particelle cariche che si sono depositate sulle membrane. Questa tecnica è nota come inversione dell'elettrodialisi (EDR).
2) Funzione del processo
Fig. 1, Descrizione schematica del processo di inversione dell'elettrodialisi
In ogni pila EDR sono presenti due elettrodi sul lato esterno, immersi in una soluzione salina acquosa in grado di condurre corrente elettrica e di generare un campo elettrico attorno alla pila. La soluzione salina viene pompata per mantenere l'equilibrio ionico. Poiché la soluzione salina (corrente di alimentazione) si trova anche tra le membrane a scambio ionico, il campo elettrico determina il trasporto degli ioni. Negli spazi tra gli elettrodi, contrassegnati come "Diluente", i cationi diffonderanno attraverso il CM verso l'elettrodo negativo (catodo), mentre gli anioni diffonderanno attraverso l'AM verso l'elettrodo positivo (anodo). Gli ioni che escono dal flusso di diluente si spostano verso la camera di alimentazione del concentrato adiacente, il che provoca una diminuzione della concentrazione di ioni nelle camere di diluente del processo EDR. Nelle camere di concentrato, i cationi tenteranno di spostarsi verso l'elettrodo negativo, ma saranno bloccati dall'AM, mentre gli anioni tenteranno di spostarsi verso l'elettrodo positivo, ma saranno bloccati dal CM. Ciò comporta un aumento delle rispettive concentrazioni nelle camere di concentrato. Nel processo EDR, la tensione agli elettrodi viene invertita ogni 30-60 minuti, invertendo anche la direzione del trasporto ionico e provocando la rimozione dalla superficie della membrana di sostanze elettricamente cariche che potrebbero causare danni gravi, forse irreparabili. Si raccomanda generalmente di rimuoverle preventivamente.
- particelle disperse,
- colloidi
- acidi umici
- oli e grassi
La durata media delle membrane EDR è compresa tra 5 e 7 anni.
3) Vantaggi e svantaggi
Vantaggi:
L'EDR presenta caratteristiche vantaggiose che ne decretano il successo. Innanzitutto, grazie all'inversione di polarità, l'EDR è in grado di raggiungere un recupero d'acqua molto elevato, consentendo il trattamento, senza l'utilizzo di sostanze chimiche, di acque con concentrazioni di sale ben superiori alla saturazione. Con l'aggiunta di un anticalcare, l'EDR aumenta ulteriormente la sua tolleranza al sale.
A differenza dell'osmosi inversa (RO), che è un processo a pressione, l'EDR funziona facendo scorrere l'acqua di alimentazione sulla superficie delle membrane a scambio ionico, mentre un campo elettrico rimuove gli ioni attraverso queste ultime.
L'EDR non presenta uno strato di incrostazione compatto come l'RO, il che ne limita l'efficienza di recupero.Svantaggi:
Uno dei principali svantaggi è che, oltre una determinata densità di corrente (limite di densità di corrente), la diffusione degli ioni attraverso le membrane EDR non è più lineare rispetto alla tensione applicata, ma porta alla dissociazione dell'acqua (scissione dell'acqua in ioni H+ e OH-) e riduce l'efficienza del sistema. Pertanto, l'EDR deve sempre operare al di sotto del limite di densità di corrente. Sono disponibili procedure di misurazione sperimentali per determinare il limite di densità di corrente per una specifica acqua di alimentazione.
Un altro svantaggio dell'EDR è che non rimuove i microrganismi e i contaminanti organici, quindi è sempre necessario un post-trattamento se si desidera acqua di alta qualità.
4) Applicazioni nell'industria di processo
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Elettrodialisi / Inversione della disfunzione erettile