ELECTRODIALISIS Elimina nutrientes orgánicos ( fosforo y nitrógeno) de las aguas residuales y por esto

es una posible etapa final en el tratamiento de AR

Técnica basada en el transporte de iones a través de membranas selectivas bajo

la influencia de un campo eléctrico

Características del proceso de electrodiálisis: Utiliza energía eléctrica, lasmembranas son impermeables (impiden el paso del agua), el consumo

energético es directamente proporcional a la cantidad de sales eliminadas, la

eliminación de sales por estaba es del 40-50%, solo elimina partículas cargadas, las

perdidas de agua son bajas (5-20%), no suele requerir productos químicos. En caso

de hacerlo, se añaden a la salmuera. Presenta un elevado coste de la instalación

pero bajo coste de operación.

Los electrodos: producen la trasferencia electrónica debido a que conducen laelectricidad.

Los materiales que se utilizan en los electrodos son los siguientes:

Ánodo: Tantalo, Niobio o Titanio. Sin embargo, el mas utilizado es el acero inoxidable.

Cátodo: Tantalo, Niobio o Titanio recubiertos de Platino.

Espaciadores: Están formadas por

separadores de plástico (polietileno y

poliéster) que se colocan en forma de

malla entre cada par de membranas.

membranas son impermeables, tienen

suficiente capacidad de cambio y poros de

tamaño suficientemente pequeño (≈30A)

para repeler los iones con carga opuesta.

Se caracterizan por su resistencia eléctrica, resistencia

a cambios de pH entre 1 y 10. su vida útil elevada

y su resistencia al ensuciamiento.

Tipos de membranas :

Membranas de transferencia catiónica: permite el paso de los cationes (Poliestireno)

Membranas de transferencia aniónica: permite el paso de aniones( cloruro de polivinil

bencilo)

Los promotores de turbulencia aumentan la turbulencia y favorecer la transferencia de materia. Asimismo, permite que haya una distribución uniforme del flujo de alimentación.(Re alto)

El cuerpo de la celda es aquel que engloba todos los componentes de la celda y debe ser resistente. Por ultimo, las juntas se utilizan para evitar fugas y mezclas entre productos y salmuera.

Caracterización de la membrana

Espesor de la membrana: relacionado con la resistencia mecánica, eléctrica y la

selectividad de la membrana.

Conductividad de la membrana : 𝑲𝒎 = 𝚲𝒎 ∗𝜹

𝑨

Donde A es el área efectiva en m2 , 𝜹 es el espesor en m, 𝚲𝒎 es la

electroconductividad de la membrana en mΩ−1

y 𝑲𝒎 es la conductividad

Permselectividad de la membrana:

∆𝑬𝒕𝒉 = −𝑹𝑻

𝑭∗ ln

𝑚1𝑓1𝑚2𝑓2

𝑺 =∆𝑬𝒆𝒙𝒑

∆𝑬𝒕𝒉𝒙𝟏𝟎𝟎

Hinchamiento de la membrana:

𝐻𝑖𝑛𝑐ℎ𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =𝑊ℎ −𝑊𝑠

𝑊ℎ𝑥100

Donde 𝑊ℎ: membrana con agua

𝑊𝑠 : membrana seca

Rendimiento de Coulomb: 𝑁𝑢𝑚. 𝑑𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑜𝑠

𝑁𝑢𝑚 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎𝑦𝑠 𝑥 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑚𝑏𝑟𝑎𝑛𝑎𝑠 𝑒𝑚𝑝𝑙𝑒𝑎𝑑𝑎𝑠

𝑛𝑒𝑑 =𝑄𝑑 𝐶0𝑑 − 𝐶𝑡𝑑 𝐹

𝑛𝑝𝐼

𝑛𝑒𝑏 =𝑄𝑏 𝐶𝑡𝑏 − 𝐶0𝑏 𝐹

𝑛𝑝𝐼

Donde 𝑛𝑒𝑑, 𝑛𝑒𝑏:rendimientos aparentes de Coulumb basados en corrientes diluidas y concentradas, respectivamente.

𝑄𝑑, 𝑄𝑏: caudales diluidos y concentrados, respectivamente en ml/s

𝐶0𝑑, 𝐶0𝑏: concentración de efluente diluida y de efluente salmuera, en el tiempo cero, respectivamente, equivalentes/mL

𝐶𝑡𝑑, 𝐶𝑡𝑏: concentraciones de efluente diluido y concentrado en el tiempo t, respectivamente, equivalentes/mL

F: constante de Faraday, coulombios/equivalentes

𝑛𝑝:número de pares de membranas

𝐼: corriente pasada, A

PARAMETROS PRINCIPALES PARA DISEÑAR

Características del agua de alimentación (a tratar)

Calidad requerida del agua tratada según el uso que se le va a dar

Salinidad y conductividad

Composición química: Ca, Mg, Amonio, Carbonatos y bicarbonatos,

Cl- , Fluoruros, Nitratos, nitritos, amoniaco, PO4, Si, Fe+, Mn+, Bario,

Estroncio, Al3+, Gases disueltos(CO2,O2,H2S), olor, color, sabor, pH, T,

turbidez.

Tipo de agua STD (mg/l)

Agua ultra – pura 0.03

Agua pura 0.30

Agua desionizada 3

Agua dulce (potable) <2000

Agua salobre 2000 – 3000

Agua marina >3000

Tipo de aguaConductividad

(s/m)

Agua ultra pura 5.5 – 10.6

Agua potable 0.005 – 0.05

Agua de mar 5

DESCRIPCION GENERAL DEL PROCESO

1. Captacion de agua: superficial o profundas.

2. Pretratamiento fisico-quimico: Filtros de arena, Filtros de cartucho, Filtros pre-

capa, Microfiltracion, Ultrafiltracion, Anti- incrustantes

3. UNIDAD DE ELECTRODIÁLISIS.

Limpieza de membranas

Continuamente por cambio de polaridad

Periódicamente por limpieza química (recirculación de salmuera, flushing,

adición de NaOH

Ocasionalmente, desmontando y limpiando las membranas manual

individualmente.

Ventajas

De operación simple.

Se puede ajustar para el uso con sistemas pequeños, por lo general funciona

automáticamente con pocos requisitos de mantenimiento y funcionamiento.

Puede utilizar diferentes fuentes de energía eléctrica (combustibles fósiles o

renovables como solar o eólica).

Desventajas

Requiere gran cantidad de energía para producir la corriente constante que

impulsa la purificación y bombea el agua a través del sistema.

Necesita purificación previa

No se puede usar para aguas de dureza superior a 1ppm.

Aplicaciones

Desalinización de aguas salobres y la producción de salmueras.

Tratamiento de la dureza del agua, el desalado del suero de quesos, recuperación

de ácido tánico de los vinos y recuperación de ácido cítrico de los jugos de frutas.

En aguas industriales se emplea en la recuperación de ácidos de los baños

electrolíticos y en la eliminación de metales pesados de las aguas de los procesos

galvanoplastía.

Muy usado en aplicaciones médicas y de laboratorio que necesitan agua

ultrapurificada