A electrodionização (EDI) é uma tecnologia de ponta para a produção de água ultrapura e é utilizada em aplicações que requerem uma condutividade muito baixa e uma baixa mineralização residual. O processo EDI combina elementos de tecnologia de permuta iónica e eletrodiálise e permite o tratamento contínuo da água sem regeneração química.
Índice
Fundamentos técnicos da electrodeionização (EDI)
O sistema EDI funciona através da utilização de um campo elétrico gerado por eléctrodos para remover iões da água. A estrutura principal de uma célula EDI consiste em membranas de permuta iónica (membranas de permuta catiónica e aniónica), dispostas alternadamente na célula, e resinas de permuta iónica, dispostas entre as membranas. A água bruta é canalizada através do leito de resina, que absorve os iões e os transporta para as membranas correspondentes para descarga nas câmaras de concentrado. A regeneração automática das resinas é conseguida através da aplicação contínua de um campo elétrico, eliminando a necessidade de agentes químicos de regeneração.
Estrutura de uma célula EDI
Membranas de permuta iónica:
- As membranas de permuta catiónica apenas permitem a passagem de iões com carga positiva (por exemplo, cálcio, magnésio), enquanto as membranas de permuta aniónica apenas permitem a passagem de iões com carga negativa (por exemplo, cloreto, sulfato). Estas membranas desviam os iões para as câmaras de concentrado, onde são eliminados do sistema.
Resinas de permuta iónica:
- Estas resinas especiais, que absorvem tanto catiões como aniões, proporcionam uma grande superfície de contacto para a separação de iões e servem de meio de transporte para os iões. No EDI, as resinas asseguram a capacidade de permuta iónica contínua e contribuem para a elevada pureza da água tratada.
Eléctrodos:
- Ao aplicar uma corrente direta entre os eléctrodos, os iões são atraídos para o campo elétrico. Os iões positivos migram para o cátodo e os iões negativos para o ânodo, pelo que a água é quase totalmente desmineralizada.
Como funciona a electrodionização
O EDI é normalmente utilizado como uma etapa de pós-tratamento após a osmose inversa (RO) para remover iões residuais e produzir água com uma condutividade muito baixa (normalmente inferior a 0,1 μS/cm). O processo inclui as seguintes etapas:
Pré-limpeza:
- A água bruta é primeiro tratada num sistema de osmose inversa para remover a maioria dos iões. O sistema RO reduz a condutividade da água e prepara-a de forma óptima para o EDI.
Separação e transporte de iões:
- Na célula EDI, os iões restantes são absorvidos pelas resinas de permuta i ónica através do campo elétrico e canalizados para as câmaras de concentração. Isto leva a uma condutividade muito baixa na água pura.
Regeneração contínua da resina:
- O campo elétrico regenera continuamente as resinas à medida que os iões são descarregados nas câmaras de concentração, eliminando a necessidade de regeneração química e tornando o processo EDI contínuo e amigo do ambiente.
Foto: Sistema de água ultrapura com EDI ALMA OSMO VE
Vantagens da electrodionização
O EDI é uma tecnologia poderosa e amiga do ambiente que oferece vantagens significativas em relação aos processos tradicionais de dessalinização da água:
Regeneração sem produtos químicos:
- Ao contrário dos processos de permuta iónica convencionais, que requerem ácidos e álcalis para a regeneração da resina, a regeneração no EDI ocorre através do campo elétrico. Isto reduz significativamente os custos operacionais e a poluição ambiental.
Funcionamento contínuo:
- O EDI pode funcionar 24 horas por dia sem necessidade de interrupções devido a ciclos de regeneração, o que aumenta significativamente a eficiência e a disponibilidade do sistema.
Água de alta pureza:
- Ao remover os últimos iões remanescentes, o EDI atinge condutividades extremamente baixas, o que é essencial para aplicações na indústria farmacêutica, na produção de eletrónica e na tecnologia de centrais eléctricas.
Design compacto e económico em termos de espaço:
- As células EDI têm um design modular, o que as torna muito económicas em termos de espaço e adequadas para conceitos de sistemas flexíveis. O funcionamento contínuo reduz a necessidade de tanques de armazenamento para tempos de paragem relacionados com a regeneração.
Áreas de aplicação da electrodionização
O EDI é utilizado principalmente em áreas que colocam exigências particularmente elevadas em termos de qualidade da água:
indústria farmacêutica:
- A água de alta pureza é de importância fundamental para os processos farmacêuticos, uma vez que as impurezas podem prejudicar a qualidade dos produtos. Graças ao seu funcionamento sem produtos químicos, a tecnologia EDI é uma solução ecológica e eficiente para o fornecimento contínuo de água ultrapura.
Produção de eletrónica e de semicondutores:
- A água ultrapura é necessária na produção de microeletrónica e de semicondutores para a limpeza de componentes sensíveis. Mesmo o mais pequeno resíduo pode pôr em risco a funcionalidade dos produtos, razão pela qual a EDI se estabeleceu aqui como a tecnologia padrão para a produção de água ultrapura.
Centrais eléctricas e produção de vapor:
- Na tecnologia das centrais eléctricas, a utilização de água ultra-pura para os geradores de vapor e para a água de alimentação das caldeiras é crucial para evitar a corrosão e os depósitos. O EDI é uma solução óptima para fornecer água para utilização em caldeiras de alta pressão.
Indústria alimentar e das bebidas:
- Na produção de bebidas e alimentos, o EDI é utilizado para produzir água pura para garantir o sabor e a qualidade dos produtos finais. A elevada pureza da água também permite ciclos de produção mais longos sem interrupções devido à limpeza do sistema.
Desafios e requisitos técnicos da electrodeionização
Requisitos para a qualidade da água de alimentação:
- Como o EDI reage sensivelmente a concentrações elevadas de iões, é necessário um pré-tratamento da água (por exemplo, por osmose inversa) para cumprir os requisitos de qualidade da água de alimentação e garantir a eficiência do sistema.
Estabilidade operacional e fornecimento de energia:
- Uma vez que o campo elétrico é crucial para a regeneração contínua das resinas, deve ser assegurada uma fonte de alimentação constante. As flutuações na alimentação eléctrica podem prejudicar a eficiência do processo.
Incrustações e manutenção regular:
- Embora a tecnologia EDI exija menos manutenção do que os permutadores de iões convencionais, as incrustações e os depósitos podem afetar o desempenho do sistema. É necessária uma limpeza e manutenção regulares para proteger as membranas e as resinas de depósitos e bioincrustações.
Conclusão
A electrodionização (EDI) é uma tecnologia de ponta e amiga do ambiente para a produção de água ultrapura. Graças à combinação de permuta iónica e eletrodiálise, os sistemas EDI podem funcionar continuamente e não necessitam de regeneração química, o que reduz os custos de funcionamento e minimiza o impacto ambiental. As aplicações vão desde as indústrias farmacêutica e eletrónica até à engenharia de centrais eléctricas, onde são essenciais requisitos de elevada pureza da água. Os sistemas EDI oferecem uma excelente solução para muitas aplicações industriais devido à sua fácil manutenção, elevada eficiência e excelente qualidade da água.
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