La electrodionización (EDI) es una tecnología puntera para la producción de agua ultrapura y se utiliza en aplicaciones que requieren una conductividad muy baja y una mineralización residual baja. El proceso EDI combina elementos de tecnología de intercambio iónico y electrodiálisis y permite el tratamiento continuo del agua sin regeneración química.
Índice
Fundamentos técnicos de la electrodesionización (EDI)
El sistema EDI funciona utilizando un campo eléctrico generado por electrodos para eliminar iones del agua. La estructura principal de una célula EDI consta de membranas de intercambio iónico (membranas de intercambio de cationes y aniones), dispuestas alternativamente en la célula, y resinas de intercambio iónico, dispuestas entre las membranas. El agua bruta se canaliza a través del lecho de resina, que absorbe los iones y los transporta a las membranas correspondientes para su descarga en las cámaras de concentrado. La regeneración automática de las resinas se consigue mediante la aplicación continua de un campo eléctrico, lo que elimina la necesidad de agentes químicos de regeneración.
Estructura de una célula EDI
Membranas de intercambio iónico:
- Las membranas de intercambio catiónico sólo permiten el paso de iones con carga positiva (calcio, magnesio, etc.), mientras que las membranas de intercambio aniónico sólo permiten el paso de iones con carga negativa (cloruro, sulfato, etc.). Desvían los iones a las cámaras de concentrado, donde se eliminan del sistema.
Resinas de intercambio iónico:
- Estas resinas especiales, que absorben tanto cationes como aniones, proporcionan una gran superficie de contacto para la separación de iones y sirven como medio de transporte para los iones. En el EDI, las resinas garantizan la capacidad continua de intercambio iónico y contribuyen a la elevada pureza del agua tratada.
Electrodos:
- Aplicando una corriente continua entre los electrodos, los iones son atraídos hacia el campo eléctrico. Los iones positivos migran hacia el cátodo y los negativos hacia el ánodo, con lo que el agua se desmineraliza casi por completo.
Cómo funciona la electrodionización
La EDI se utiliza normalmente como etapa de postratamiento tras la ósmosis inversa (OI) para eliminar los iones residuales y producir agua con una conductividad muy baja (normalmente inferior a 0,1 μS/cm). El proceso incluye los siguientes pasos:
Limpieza previa:
- El agua bruta se trata primero en un sistema de ósmosis inversa para eliminar la mayoría de los iones. El sistema de ósmosis inversa reduce la conductividad del agua y la prepara de forma óptima para el EDI.
Separación y transporte de iones:
- En la célula EDI, los iones restantes son absorbidos por las resinas de intercambio iónico a través del campo eléctrico y canalizados hacia las cámaras de concentrado. Esto da lugar a una conductividad muy baja en el agua pura.
Regeneración continua de la resina:
- El campo eléctrico regenera continuamente las resinas a medida que los iones se descargan en las cámaras de concentrado, eliminando la necesidad de regeneración química y haciendo que el proceso EDI sea continuo y respetuoso con el medio ambiente.
Foto: Sistema de agua ultrapura con EDI ALMA OSMO VE
Ventajas de la electrodionización
La EDI es una tecnología potente y respetuosa con el medio ambiente que ofrece importantes ventajas sobre los procesos tradicionales de desalinización del agua:
Regeneración sin productos químicos:
- A diferencia de los procesos de intercambio iónico convencionales, que requieren ácidos y álcalis para la regeneración de la resina, la regeneración en el EDI tiene lugar a través del campo eléctrico. Esto reduce significativamente los costes operativos y la contaminación ambiental.
Funcionamiento continuo:
- EDI puede funcionar las 24 horas del día sin necesidad de interrupciones debidas a ciclos de regeneración, lo que aumenta considerablemente la eficacia y disponibilidad del sistema.
Agua de gran pureza:
- Al eliminar los últimos iones restantes, el EDI consigue conductividades extremadamente bajas, lo que resulta esencial para aplicaciones en la industria farmacéutica, la producción electrónica y la tecnología de centrales eléctricas.
Diseño compacto que ahorra espacio:
- Las células EDI tienen un diseño modular, lo que permite ahorrar mucho espacio y las hace adecuadas para conceptos de sistemas flexibles. El funcionamiento continuo reduce la necesidad de depósitos de almacenamiento para los tiempos de parada relacionados con la regeneración.
Campos de aplicación de la electrodesionización
El EDI se utiliza sobre todo en zonas que plantean exigencias de calidad del agua especialmente elevadas:
industria farmacéutica:
- El agua de gran pureza es de vital importancia para los procesos farmacéuticos, ya que las impurezas podrían mermar la calidad de los productos. Gracias a su funcionamiento sin productos químicos, la tecnología EDI es una solución eficaz y respetuosa con el medio ambiente para el suministro continuo de agua ultrapura.
Producción de electrónica y semiconductores:
- En la producción de microelectrónica y semiconductores se necesita agua ultrapura para limpiar componentes sensibles. Hasta el más mínimo residuo podría poner en peligro la funcionalidad de los productos, por lo que EDI se ha establecido aquí como la tecnología estándar para la producción de agua ultrapura.
Centrales eléctricas y generación de vapor:
- En la tecnología de las centrales eléctricas, el uso de agua ultrapura para los generadores de vapor y el agua de alimentación de las calderas es crucial para evitar la corrosión y los depósitos. EDI es una solución óptima para suministrar agua destinada a calderas de alta presión.
Industria alimentaria y de bebidas:
- En la producción de bebidas y alimentos, EDI se utiliza para producir agua pura que garantice el sabor y la calidad de los productos finales. La elevada pureza del agua también permite ciclos de producción más largos sin interrupciones debidas a la limpieza del sistema.
Retos y requisitos técnicos de la electrodesionización
Requisitos de calidad del agua de alimentación:
- Dado que el EDI reacciona sensiblemente a altas concentraciones de iones, es necesario pretratar el agua (por ejemplo, mediante ósmosis inversa) para cumplir los requisitos de calidad del agua de alimentación y garantizar la eficacia del sistema.
Estabilidad operativa y suministro de energía:
- Dado que el campo eléctrico es crucial para la regeneración continua de las resinas, debe garantizarse un suministro eléctrico constante. Las fluctuaciones en el suministro eléctrico pueden mermar la eficacia del proceso.
Ensuciamiento y mantenimiento regular:
- Aunque la tecnología EDI requiere menos mantenimiento que los intercambiadores de iones convencionales, las incrustaciones y los depósitos pueden afectar al rendimiento del sistema. La limpieza y el mantenimiento periódicos son necesarios para proteger las membranas y las resinas de los depósitos y la bioincrustación.
Conclusión
La electrodesionización (EDI) es una tecnología puntera y respetuosa con el medio ambiente para la producción de agua ultrapura. Gracias a la combinación de intercambio iónico y electrodiálisis, los sistemas EDI pueden funcionar de forma continua y no requieren regeneración química, lo que reduce los costes de explotación y minimiza el impacto ambiental. Las aplicaciones abarcan desde la industria farmacéutica y electrónica hasta la ingeniería de centrales eléctricas, donde son esenciales requisitos de alta pureza del agua. Los sistemas EDI ofrecen una solución excelente para muchas aplicaciones industriales debido a su fácil mantenimiento, alta eficacia y excelente calidad del agua.
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