Elektrodiiyaliz Etkisi Endüstriyel Atıksusu'nda Tuz Yokluğu Üzerine

Elektrodiiyaliz Etkisi Endüstriyel Atıksusu'nda Tuz Yokluğu Üzerine

Endüstriyel atıksu sık sık sık sık, uygulanan bir elektrik alanı ve mevcut kutuplaşma için önemli zorluklar taşır. EDR ve su yeniden kullanım için önemli zorluklar ortaya çıkardı. Elektrodiiyal geri dönüş (EDR) sağlam, elektrikli tahrik membran ayrımı teknolojisi özellikle EDR’ işletim ilkeleri, tuz mekanizmaları, anahtar avantajları, endüstriyel uygulamalar, mevcut kısıtlamalar ve gelecekteki araştırmalar için kapsamlı bir inceleme sağlar.

Elektrodiiyal Retorik Nedir?

Elektrodiiyal geri dönüş, yoğun bir atık akışına sahip olan olgun bir membran bazlı desalinasyon ve su arıtma sürecidir, bu da genellikle her 15 ila 30 dakika boyunca iyonik olmayan membranları ve nüklemlerini azaltarak, relodgingsifikasyonun aksine, EDR sistemlerinin ilk olarak 1970'lerde kutupsal olarak tersine çevirir ve dünya çapında binlerce yükleme sürecinden beri kullanılmaya başlanmıştır.

Bir EDR Sisteminin Temelleri

Bir EDR yığını, bu membranlar tarafından bağlı olarak yapılan bir dizi alternatiften oluşur. Anahtar bileşenleri şunlardır:

• [FONT=0)Cation-exchange membranlar:[Dönetici: Bu seçici olarak Na+, Ca2+, Mg2+ gibi eğitimler, iyonları devirmek için.
• [FONT:0]Anion-exchange membranları: Bu seçici olarak Cl-, SO42-, NO3-) Cl-, SO42-, NO3- gibi olumsuz iddialara izin verilir.
• [FONT:0)Electrode bölmeleri: Her bir yığın elektrik alanı üreten bir node ve katode bölme içerir. elektrolysis ürünlerini yönetmek için dolaşımda bulunan elektrotlar.
• [FONT:0]Spacers ve gazketleri:[Dönetici:[Dönetici: 1) Bu koruma kanal geometrisi, türbülansları teşvik eder ve kısa sirkür akışları önler.
• [FONT=0)Power tedarik ve kontroller: [Dönetici: 1) DC retifier ve programlanabilir mantık kontrolleri gerilimi, mevcut ve geri dönüşümleri yönetir.

Mevcut Polaritenin Rolü

EDR'nin tanımlama özelliği, elektrik akımının periyodik geri dönüşüdür. İleri kutuplama sırasında, kriminaller kedihode'ye ve anode'ye doğru göç eder, bir dilsel ürün akışı ve konsantre bir brine akışı üretir. kutupluluk tersine döndüğünde, elektrotlar da değişir ve bölmeler de çeşitli amaçlara hizmet eder: Bu ters yönde çalışır: Bu ters hareket birkaç amaç sunar:

• Dislodges, kalıcı depozitolar oluşturmak için önce membran yüzeylerinden gelen öncüleri ve organik düşmanları ölçeklendirmektedir.
• Kombineler, akış kanallarında bir araya gelebilecekleri, sonraki kızarma döngüsü sırasında süpürülebilmelerini sağlıyor.
• Dalgalanmayı minimuma indirir ve genişletilmiş operasyon üzerinde istikrarlı performans sağlar.

Geri dönüş aralığı ve kızarıcı sıra, su kompozisyonuna göre optimize edilir ve gerçek zamanlı ayarlanabilir. Modern EDR sistemleri genellikle sabit zamanlayıcılar yerine iletkenlik veya baskı diferansiyellerine dayanarak geri yüklemeyi içerir.

EDR'de Tuz Yokluğu

EDR'de tuz kaldırılması, geri dönüş döngüsü tarafından geliştirilmiş elektrodiiyal ilkeler aracılığıyla devam eder. Temel mekanizma, üç ilgili süreci içerir: Makul membranlarda redüksiyon, membran yüzeylerinde konsantrasyon kutuplaşma ve geri dönüş sırasında bir miktar tuzların kaldırılması.

Ion Migration and Membran Seçici

Bir DC gerilimi elektrot çifti üzerinde uygulanırken, bir elektrik alanı çözümü aracılığıyla iyonlar taşır. Cations kedihode ve anode'ye doğru ilerlerken, CEM'nin ve AEM'in alternating düzenlemesi, dilute ve komplikeli bölmenin bir parçasına geçiş yapar ve bir taraftan AEM tarafından engellenir ve AEM tarafından bir araya getirilir.

Yakınlaştırma Polarizasyon ve Limiting Currentcentration Polarization and Limiting Current

Bir dilsel bölmeden uzaklaştırılırken, membran yüzeyindeki yerel tuz konsantrasyonu azalır. Bu fenomen, konsantrasyon kutupizasyon olarak bilinen ve sınır tabakasını sınırlayabilir (hidrlysis) yüksek akım yoğunlukları yüksek çözünürlükte elde edebilir. EDR, kutuplaşmadan önce limitli elektrodizit sistemleri çalışır.

Terzi ve Flush Çevrim Mekaniği

Ters olay sırasında, güç tedariki kutupluluğu ve aynı anda motorize edilmiş valfler kullanarak akışları yönlendirir.Kısa bir süre boyunca (tipik olarak 1 ila 2 dakika), akış boşanmış bölmelerle sabit bir işlem yapılır.Bu yaralanan tüm aşamalar tekrarlanır, tek membran çift deneyimlerin sürekli yüksek konsantrasyon veya ayrıştırma veya ayrıştırmadığı anlamına gelir.

Endüstriyel Salt Removal için Elektrodiiyal Reziyallerin Avantajları

EDR, diğer desalinasyon ve tuz-removal teknolojiler üzerinde birçok zorlayıcı avantaj sunar, özellikle de yüksek selamlama ve zorlu fouling potansiyeli ile endüstriyel atıksu için.

Membran Fouling ve Scaling için Üstün Direniş

Termik geri dönüş mekanizması EDR’ Kutupsal geri dönüş (kalcium karbonat, kalsiyum sulfate, silik) ve organik filmler, soğutma kulesinin düşmesi ve oksijen değiştirilmesi gibi zor sularda çalışan sistemler, membran temizliği ile yüzbaşı arasındaki yıllar boyunca, RO'ye kıyasla, yarı yarıya ya da fiziksel olarak bozulmamış.

Yüksek Su Kurtarma Oranları

EDR, su kurtarma oranlarının% 85 ila% 95'ini brackish ve endüstriyel atık sularında elde edebilir, genellikle benzer beslemelere RO kurtarmayı daha da yoğunlaştırabilme yeteneği, atık hacimlerini ve maliyetleri azaltmayı sağlar. Kurtarma öncelikle kabarık tuzların kısıtlanması ile sınırlıdır; EDR’ tersine çevirme mekanizması orman bütün yağışları, diğer membran proseslerinden daha yakınlaştırmaya izin verir.

Enerji Verimliliği Termal Süreçlere kıyasla Karşılaştırmalı

Düşük tuzlu su sayacı başına 0,5 ila 10.000 mg / L TDS ile çözümlerden çıkarılması için, EDR, EDR’ elektrodizit veya mekanik buhar sıkıştırması gibi termal desalleştirme yöntemlerinden önemli ölçüde daha düşük, bu genellikle 10 ila 30 kWh /m3'e kadar azaltılabilir.

Değişken Feed Su Kalitesini Tutabilme yeteneği

Endüstriyel atık sular genellikle kümesleme nedeniyle kompozisyonda dalgalanmalar, mevsimsel değişiklikler veya üretim döngüleri. EDR sistemleri, salinity, pH ve sıcaklık, osmotic baskı ve ölçeklendirme için son derece hassas olan RO membranlardan daha değerli. geri dönüşüm süreci, agresif kimyasal temizlik gerektiren olaylardan kurtarma olanağı sağlar.

Kimyasal Önerilme Gerekli

Birçok membran süreçleri antiskalants, pH ayarlaması ve biyoküresel olmayanlar dahil olmak üzere çok fazla kimyasal pre-tedavi gerektirir, çünkü geri dönüş mekanizması doğal olarak ölçeklendirmeyi azaltır ve tedavi kimyasalları ile ilişkili çevresel ayak izi azaltır.

Tuz Yokluğu için EDR'nin Endüstriyel Uygulamaları

EDR, geleneksel desalinasyon yöntemlerinin yüksek ölçeklendirme potansiyeli, değişken influent veya katı su kalitesi hedefleri ile mücadele ettiği çeşitli endüstriler arasında dağıtılır.

Kimyasal Üretim

Kimyasal bitkiler sodyum klorür, sulfate ve güneydoğu Amerika Birleşik Devletleri'nde klor-alkali üretimi, pigment üretimi ve organik sentez gibi süreçlerden zengin atık su akışları oluşturur. EDR sistemleri, bu akışları içsel geri yükleme, temiz su talebi ve minimz deşarj ücretleri için tedavi etmek için kurulmuştur. Örneğin, güneydoğu Birleşik Devletleri'nde büyük bir kimyasal yapımcı, yüksek kaliteli su tasarrufu sağlamak için 500 m3/gün EDR bitkisi kullanıyor.

Gıda ve İçecek İşleme

Gıda işleme işlemleri ekipman temizliğinden yüksek oranda atık sular üretiyor, ürün rinsing ve su formülasyonlarını tanıtıyor.Tahve paketleyiciler ve sebze tesisleri, whey permeate'den% 95'i çıkarmak için EDR'yi kabul etti ve suları temizlemek için geri yüklemeye ve soğutmaya izin verdi. Teknoloji, sodyum, klorür ve potasyum iyonları ürün hatlarıyla kirlenmeye hazır kimyasalları etkili bir şekilde ortadan kaldırmak için geri yüklemeye izin verdi. Wisconsin'deki bir peynir bitkisi,% 95'i whey permeate'den% 95'i geri yüklemeye ve EDR'yi kullanarak, suların temizlenmesi için temizlenmelerine izin verdi.

Tekstil Dyeing ve Hazırlanma

Tekstil değirmenleri, yüksek miktarda sodyum tuzları boyanarak, ajanlar tamir etmek ve scouring süreçleri ile müdahale eder. Bu tuzlar biyolojik tedaviye müdahale eder ve su yeniden kullanım seçeneklerinin% 60'ını tasarruf eder. EDR bitkileri boyanır akışları tedavi etmek için uygulandı, tuz içeriği 5.000'den daha az bir miktara indirilir veya tek bir geçiş yapılır.

Madencilik ve Mineral İşleme

Madencilik operasyonları, özellikle de leaching ve flotasyonla meşgul olanlar, büyük miktarda hipersaline su üretmek için çevresel kirliliği önlemeyi başarmalıdır. EDR, hamile çözümleri ve süreci kuyruklamaları dekant su,% 92 su kurtarma ve temiz su kaynaklarına güvenme yeteneğini giderek daha fazla kullanır.

Power Generation

Enerji santrallerinde soğutma kuleleri, Orta Doğu'da ve ABD'de soğutma kulesinin çekilmesi veya kazanılması için 55.000 ppm TDS'yi korozyon inhibitörleri ve biyokürücüler ile birlikte verimli bir şekilde yönetebilir.Bir bitki, temiz su geri çekilmesinde %30 azaltımı ve geri ödeme kulesini tedavi eder.

Meydanlar ve Sınırlar

Birçok avantajına rağmen, EDR, süreç tasarımı ve sistem seçimi sırasında dikkate alınması gereken sınırlamalara sahiptir.

Membran Zamandan Fazla Büyü

EDR'deki Ion-exchange membranları, işletim yaşamlarında kimyasal ve mekanik bozulmaya tabidir. Casyon ve anion değişim membranları, EDR’ tarafından azaltılabilir, aşırı pH'dan veya fiziksel hasarlardan kaynaklanan artışlar genellikle 5 ila 10 yıldan 10 yıl boyunca su kimyası ve işletme koşulları nedeniyle değişebilir.

Yüksek Sermaye Maliyetleri

EDR sistemleri genellikle aynı kapasitenin geri dönüş osmosis sistemlerini tersine çevirmekten daha yüksek sermaye maliyetlerine sahiptir, öncelikle RO için gerekli olan daha büyük membran alanı nedeniyle ve özel enerji kaynakları ve geri dönme ihtiyacı vardır.Küçük sistemler için (< 100 m3/gün), maliyet farkı önemli olabilir. Ancak, toplam yaşam döngüsü maliyet analizi genellikle EDR'yi ölçeklendirme potansiyeli yüksek veya kimyasal ön tedavi maliyetleri nedeniyle RO için yüksek veya kimyasal pre-tedavi maliyetleri aşırıdır.

Çok Yüksek Maaşta Enerji Tüketimi

EDR enerji tüketimi, elektrik direncinin konsantre bölmelerde üstesinden gelmek için gerekli olan tuz miktarı ile lineer olarak artar. 30.000 ppm üzerinde TDS ile atık suları için, EDR, bu tür yüksek yoğunluklu uygulamalarla kıyasla daha az enerji-işlevsel hale gelir. Ek olarak, konsantre dirençler mevcut olduğundan daha yüksek gerilimin kaldırılması gerekir.

Brine Disposal

Tüm desalinasyon teknolojileri gibi, EDR, yönetilmeli bir brine üretir. tun hacmi genellikle kurtarmaya bağlı olarak yem akışının% 15'idir. Brine tasarruf seçenekleri derin-da enjeksiyonu, buharlaştırma gölleri ve suları dikme veya arazide su almalıdır. For inland Industrial facilities, brine minimization and useful use (e.g, tuzlu kurtarma) araştırma alanlarıdır.

Future Developments and Innovations

Devam eden araştırma ve geliştirme çabaları EDR’'nin üstesinden gelmeye odaklanmıştır; mevcut kısıtlamalar ve yeni endüstriyel sektörlere uygulanabilirliğini genişletmek.

Gelişmiş Membran Malzemeleri

Sonraki nesil iyon-exchange membranları gelişmiş kimyasal stabilite, daha yüksek permselectivity ve daha düşük elektrik direnci ile geliştirilmektedir. Grafikte kompresyon, sulfonated polietheretherketone (SPEEK), ve diğer gelişmiş polimerler, genişletilmiş ömürlerle ticari membranlar yedek maliyetleri azaltabilir ve EDR'leri agresif atık sular için daha pahalıya mal olabilir.

Modelleme ve Kontrol İle Optimizasyon

Dijital ikizler ve gerçek zamanlı süreç optimizasyonu, ince-tune EDR operasyonu için dağıtılıyor. Gelişmiş kontrol algoritmaları dinamik olarak gerilim, akış hızı ve anlık besleme iletkenliği ve membran fouling göstergelerine dayanan zamanlama, enerji verimliliğini% 10 ile artırabilir ve tarihi operasyonel operasyonel veriler üzerinde eğitilmiş makine öğrenme modelleri proaktif temizlik ve zamanlamayı tahmin etmek için kullanılıyor.

Hybrid ve Intensified Processes

Diğer tedavi teknolojileri ile EDR'yi birleştirmek, tuz kaldırma yeteneklerini genişletebilir. Elektrodiiyal metatez (EDM) istenmeyen ölçekleme tuzları daha basit formlara dönüştürmek için ikinci bir membran seti kullanır, daha yüksek endüstriyel kurtarma sağlar. Hybrid EDR-RO sistemleri, EDR'nin konsantre darbeyi ele geçirdiğinde,% 95'in üzerinde genel bir kurtarmayı sağlar.

Scalable ve modüler Tasarımlar

Üreticiler, modüller ekleyerek eklentileri ve oyun birimleri olarak sevk edilebilir modüler EDR yığınları geliştiriyorlar.Bu yaklaşım, site yükleme maliyetlerini azaltır ve endüstrilerin daha küçük sistemlerle başlamalarını sağlar ve su arıtma ihtiyacı büyüdükçe tümleşik kontrol panellerini genişletir.

Sıfır Sıvı deşarj (ZLD) Bütünleşme

EDR, sıfır sıvı deşarj sistemlerinde anahtar bir bileşen olarak giderek daha fazla kullanılır.Süresel atık sulara konsantre olarak, üretimde yeniden kullanım için tuz kurtarmayı sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Elektrodiiyal geri dönüş, tuzları endüstriyel atık sulardan uzaklaştırmak için son derece etkili ve dayanıklı bir teknoloji olduğunu kanıtlamıştır. periyodik kutuplu geri dönüş, diğer membran süreçleri rahatsız eden ve ölçeklendirme sorunları, enerji verimliliği ve değişken yem koşulları, geniş bir miktar endüstri için cazip hale getirirken, EDR ve membran uzunluğu endişe alanları olarak kalacaktır, membran malzemeleri, süreç kontrolü, ve hibrid sistem tasarımı sürekli genişleyen EDR’ ekonomik zarflar.

EDR temelleri ve endüstriyel vaka çalışmaları hakkında daha fazla okuma için, [[Üyetim:0)U.S. Çevre Koruma Ajansı’ Endüstri yeniden değerlendirme).