Electrodialysis – EDI

Qu'est-ce que l'EDI ?
La production d'eau de haute pureté a traditionnellement utilisé une combinaison de processus de séparation par membrane et d'échange d'ions. L'EDI est un procédé qui combine la technologie des membranes semi-imperméables avec un milieu échangeur d'ions pour fournir un procédé de déminéralisation à haute efficacité.
L'électrodialyse utilise du courant électrique et des membranes spécialement préparées qui sont semi-perméables aux ions en fonction de leur charge, du courant électrique et de leur capacité à réduire les ions en fonction de leur charge. Grâce à l'électrodialyse, un potentiel électrique transporte et sépare les espèces aqueuses chargées. Le courant électrique est utilisé pour régénérer en continu la résine, éliminant ainsi le besoin d'une régénération périodique.

Le procédé EDI produit de l'eau de process industrielle de très haute pureté, en utilisant moins de 95% des produits chimiques utilisés dans les procédés d'échange d'ions conventionnels. Avec le système EDI, les membranes et l'électricité remplacent les millions de gallons de produits chimiques acides et caustiques que les anciens processus nécessitaient quotidiennement.

Comment ça marche?

Une pile EDI a la structure de base d'une chambre de déionisation. La chambre contient une résine échangeuse d'ions, emballée entre une membrane échangeuse de cations et une membrane échangeuse d'anions. Seuls les ions peuvent traverser la membrane, l'eau est bloquée.
Lorsque le flux pénètre dans le compartiment de dilution rempli de résine, plusieurs processus sont mis en mouvement. Les ions forts sont éliminés du flux d'alimentation par les résines du lit mélangé. Sous l'influence du fort champ de courant continu appliqué à travers l'empilement de composants, les ions chargés sont retirés de la résine et attirés vers les électrodes respectives de charge opposée. De cette manière, ces espèces d'ions forts chargées sont éliminées en continu et transférées dans les compartiments de concentration adiacents.
Lorsque les ions se dirigent vers la membrane, ils peuvent traverser la chambre de concentration (voir figure) mais ils ne peuvent pas atteindre l'électrode. Ils sont bloqués par la membrane contiguë, qui contient une résine de même charge.

Au fur et à mesure que les ions forts sont retirés du flux de traitement, la conductivité du flux devient assez faible. Le fort potentiel électrique appliqué divise l'eau à la surface des billes de résine, produisant de l'hydrogène et des ions hydroxyle. Ceux-ci agissent comme des agents régénérants continus de la résine échangeuse d'ions. Ces résines régénérées permettent l'ionisation d'espèces aqueuses neutres ou faiblement ionisées telles que le dioxyde de carbone ou la silice. L'ionisation est suivie d'une élimination à travers le courant continu et les membranes échangeuses d'ions.

Les réactions d'ionisation se produisant dans la résine sous forme d'hydrogène ou d'hydroxyde pour l'élimination des composés faiblement ionisés sont énumérées ci-dessous

Applications

L'EDI est utile pour toute application nécessitant une élimination constante et économique des impuretés de l'eau sans utiliser de produits chimiques dangereux. Voici quelques exemples :

• Réutilisation des eaux résiduelles dans l'industrie agroalimentaire
• Production chimique
• Biotechnologie
• Électronique
• Cosmétique
• Laboratoires
• Industrie pharmaceutique
• Eau d'alimentation de chaudière
• Réduction du SiO₂ et du COT (carbone organique total) ionisables

Depuis l'installation, les unités EDI fonctionnent de manière assez fiable, fournissant aux clients une eau de production de haute pureté pour l'alimentation de la chaudière de la centrale électrique ou l'eau de rinçage des micropuces. L'eau produite a atteint ou dépassé les spécifications d'eau de haute pureté du client. De plus, lorsqu'un nettoyage du flux de diluant était requis en raison de l'encrassement, la qualité du produit était complètement récupérée.

Avantages

En remplacement du processus d'échange d'ions plus traditionnel, l'EDI apporte des avancées en termes d'énergie et de dépenses d'exploitation au train de traitement de l'eau de haute pureté. En éliminant l'exigence de régénération périodique de la résine échangeuse d'ions, des avantages environnementaux sont également obtenus en évitant la manipulation et le traitement des produits chimiques acides et caustiques apportés sur le site.

Certains des avantages de l'EDI par rapport aux systèmes conventionnels d'échange ionique sont :

• Fonctionnement simple et continu
• Produits chimiques pour la régénération complètement disparues
• Louables d'exploitation et d'entretien
• Faible consommation d'énergie
• Non pollution, sécurité et fiabilité
• Il nécessite très peu de vannes automatiques ou de séquences de contrôle complexes nécessitant une supervision par un opérateur
• Cela nécessite peu d'espace
• Il produit de l'eau très pure à débit constant
• Il permet une élimination complète des particules inorganiques dissoutes
• combinaison avec un prétraitement par osmose inverse, il plus de 99,9 % des ions de l'eau

Inconvénients

• L'EDI ne peut pas être utilisé pour l'eau ayant une dureté supérieure à 1, car le carbonate de calcium créerait une croûte dans la caméra du concentré, limitant l'opération
• Il nécessite un prétraitement de purification
• Le dioxyde de carbone passera librement à travers une membrane RO, se dissociant et augmentant la conductivité de l'eau. Toute espèce ionique formée à partir du gaz carbonique abaissera la résistivité de sortie de l'eau produite par l'EDI. La gestion du CO₂ dans l'eau est généralement gérée d'une ou deux manières : le pH de l'eau peut être ajusté pour permettre à la membrane RO de régénérer les espèces ioniques ou le dioxyde de carbone peut être éliminé du l'eau à l'aide d'un gaz à bande.

Plus d'infos sur EDI unités

Technologies associées

Échange d'ion

Osmose inverse