Electrodialysis – EDI

Wat is EDI?

Ultra puur water productie werd traditioneel verkregen door het gebruik van een combinatie van membraan separatie en ion uitwisselingsprocessen. EDI is een proces dat semi-impermeabele membraan technologie combineert met ion uitwisseling media om een zeer efficiënt demineralisatie proces te leveren. Elektrodeionisatie maakt gebruik van een elektrisch potentiaalverschil en het vermogen om ionen te transporteren op basis van de lading. Tijdens elektrodeionisatie worden geladen deeltjes getransporteerd en gescheiden.  De elektrische stroom wordt gebruikt voor het continu regenereren van de harsen. Hierdoor is periodieke regeneratie van de harsen niet nodig.

Het EDI-proces produceert industrieel proceswater van een zeer hoge zuiverhuid met een vermindering van 95% van de chemicaliën vergeleken met conventionele ion uitwisselingprocessen. Het EDI-systeem zorgt dagelijks voor de besparing van miljoenen liters zure en basische chemicaliën door de implementatie van membranen in combinatie met elektriciteit.

Hoe werkt EDI?

Een EDI-stack heeft de standaard structuur van een deionisatie kamer. De kamer bevat een ionenuitwisselingshars, verpakt tussen een kation uitwisselingsmembraan en een anion uitwisselingsmembraan. Alleen de ionen passeren door deze membranen. Het water wordt geblokkeerd. Wanneer er een flow het met hars gevulde deionisatie compartiment in komt, worden er meerdere processen in motie gezet. Sterke ionen worden uit de feed stroom getransporteerd door de gemixte bed hars. Door de invloed van een sterke toegepaste gelijkstroom loodrecht op de vloeistof stroomrichting, worden de geladen ionen van de uitwisselingshars getrokken en getransporteerd richting de tegenovergesteld geladen electroden. Op deze manier worden sterk geladen ionen continue verwijdert en getransporteerd naar de naastgelegen concentraat compartimenten. Wanneer de ionen richting het membraan gaan, passeren deze door de concentraat compartimenten, zonder het bereiken van de elektrode. Dit komt omdat de ionen geblokkeerd worden door de aaneengesloten membranen, welke een hars bevatten met dezelfde lading als het ion.

Wanneer de sterke ionen verwijderd worden uit de feed stroom, wordt de geleidbaarheid van deze stroom erg laag. Door het sterkte toegepaste elektrische potentiaal vindt watersplitsing plaats aan het oppervlak van de hars kralen. Hierdoor worden waterstof en hydroxide ionen geproduceerd. Deze zorgen voor continue regeneratie van de ion uitwisselingsharsen. Deze geregenereerde harsen zorgen voor ionisatie van neutraal of zwak geïoniseerde waterige soorten zoals koolstofdioxide of silica. Ionisatie wordt gevolgd door verwijdering door de toegepaste gelijkstroom en de ion uitwisselingsmembranen.

De ionisatie reacties die plaats vinden in de hars in waterstof en hydroxide vorm voor de verwijdering van zwak geïoniseerde soorten zijn hieronder vermeld.

Toepassingen

EDI is bruikbaar voor iedere applicatie die gebruik maakt van een constante en economische verwijdering van water onzuiverheden zonder het gebruik van gevaarlijke chemicaliën. Sommige voorbeelden zijn:

• Hergebruik van resterend water in de voedsel- en drankenindustrie
• Chemicaliën productie
• Biotechnologie
• Elektronica
• Cosmetica
• Laboratoria
• Farmaceutische industrie

• Boiler Feed Water
• Reductie van ioniseerbaar SiO₂ en TOC (totaal organische koolstof)

Vanaf de installatie presteert een EDI-unit betrouwbaar en levert de klant water met een zeer hoge puurheid voor bijvoorbeeld de productie van boiler feed water of microchip spoelwater. Het geproduceerde water voldoet aan of overtreft de specificaties van de klant voor zeer puur water. Bovendien, wanneer de diluaat stroom gereinigd moest worden als gevolg van vervuiling, werd de productkwaliteit volledig hersteld.

Voordelen

Als vervanging voor het meer traditionele ionenuitwisselingsproces, brengt EDI voordelen in zowel energie- als operationele kosten voor het verkrijgen van water van zeer hoge puurheid. Het elimineren van de periodieke regeneratie van de ionenuitwisselingshars heeft ook milieuvoordelen doordat het hanteren en verwerken van zure en basische chemicaliën op locatie wordt vermeden.

Enkele voordelen van EDI ten opzichte van de conventionele systemen voor ionenuitwisseling zijn:

• Eenvoudige en continue operatie
• Volledige eliminatie van chemicaliën voor regeneratie
• Kosteneffectieve operatie en onderhoud
• Laag energie verbruik
• Geen vervuiling, veilig en betrouwbaar
• Zeer weinig automatische kleppen of complexe operationele sequenties die toezicht van een operator vereisen.
• Relatief weinig ruimte vereist
• Constante hoge productie van zeer puur water
• Volledige verwijdering van opgeloste anorganische deeltjes
• De combinatie met omgekeerde osmose als voorzuivering, verwijdert meer dan 99.9% van alle ionen uit het water

Nadelen

• EDI kan niet worden gebruikt voor water met een hardheid hoger dan 1, omdat er dan een laag van calciumcarbonaat kan ontstaan in de concentraat kamers, welke een limiterend effect heeft op de algehele werking.
• Een purificatie voorzuiveringstap is nodig
• Koolstofdioxide kan vrij door een RO-membraan passeren, waarna het dissocieert en de geleidbaarheid van het feed water verhoogt. Iedere ionensoort gevormd uit het koolstofdioxidegas verlaagt de weerstand van het door EDI geproduceerde water. Dit kan meestal op een of twee manieren afgehandeld worden: De pH van het water kan worden aangepast om ervoor te zorgen dat het RO-membraan de koolstofspecies afstoot of koolstofdioxide kan verwijderd worden van het water met behulp van een strip gas.

Meer info on EDI units

Gerelateerde technologieën

Ion exchange

Reverse osmosis

Related technologies

Ion exchange

Reverse osmosis