Veolia Water Technologies & Solutions

Electrodiálisis bipolar (BPED)

Para la recuperación de flujos de salmuera para producir productos ácidos y cáusticos.
La electrodiálisis bipolar utiliza los conceptos básicos de la electrodiálisis, pero le incorpora una membrana bipolar que divide el agua en H+ y OH- dentro de una pila de electrodiálisis. Esto permite que las sales eliminadas se conviertan en sus productos ácidos y/o básicos.

La electrodiálisis bipolar de Veolia se puede utilizar en diversas aplicaciones, como la producción de ácidos orgánicos, el ajuste de pH de bebidas o el uso de salmuera industrial para generar subproductos ácidos y cáusticos de valor agregado.

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Resumen

Las pilas BPED de Veolia se basan en los mismos principios que la electrodiálisis convencional, con la incorporación de una membrana denominada "bipolar" que permite separar el agua en iones H+ y OH-. Al ensamblar membranas y espaciadores en configuraciones específicas, las pilas se pueden usar para:

  • 3C-BPED:
    • Dividir las sales no orgánicas y generar corrientes separadas de ácidos y bases.
  • 2C-BPED:
    • Dividir sales orgánicas para obtener el ácido orgánico y una corriente de base (por ejemplo, la descomposición del lactato de potasio (La) en KOH y HLa).
    • Modificar el pH (al alza o a la baja)

Características de pila

  • Hasta 400 celdas de membranas con membranas específicas para cada aplicación
  • Superficie total de membrana activa de hasta 128 m2 por pila
  • Pila de entrada doble para proporcionar flujo y presión constantes.
  • Diseño de pila robusto que admite limpieza en el lugar (CIP) y también se puede quitar y desmontar fácilmente para limpieza, mantenimiento y reemplazo de componentes si es necesario.
  • Las piezas de repuesto se pueden almacenar fácilmente en el lugar.
  • Funciona con las membranas de intercambio iónico patentadas de Veolia que ofrecen beneficios específicos según las aplicaciones:
    • AR119TP: membrana bloqueadora de ácidos para aplicaciones de cloruro
    • AR118TP: membrana bloqueadora de ácidos para aplicaciones de sulfato

En condiciones de funcionamiento típicas de 375 A/m2, una pila de 200C 3C-BPED puede convertir alrededor de 45,7 kg/h de NaCl, pero también se puede utilizar para convertir otras sales inorgánicas (Na2SO4, LiCl, Li2SO4, KCl, K2SO4). La concentración del ácido y la base se puede ajustar entre 0.5N y 2N.

Cómo funciona

La electrodiálisis bipolar introduce una membrana bipolar en la pila que divide el agua en H+ y OH- cuando se aplica voltaje.

Al igual que con la electrodiálisis estándar (Figura 1), el voltaje también mueve los iones desde la corriente de alimentación de sal a través de las membranas de intercambio catiónico y aniónico. Sin embargo, a diferencia de la electrodiálisis estándar, los cationes y aniones no ingresan a la misma corriente de agua, sino en una corriente separada a cada lado de la membrana de BP, combinándose así con H+ y OH- para formar su ácido y base conjugados. Esto se denomina BPED de 3 compartimentos o BPED 3C.

En una configuración BPED (2C-BPED) de 2 compartimentos, una de las membranas monopolares queda fuera de la ecuación, lo que significa que el voltaje aplicado solo alejará los aniones o cationes de la solución de alimentación salina, reemplazándolos por iones OH- o H+ respectivamente:

Principio de BPED

Figura 1: Diagrama del proceso de electrodiálisis estándar

 

2C-BPED-C (Figura 2):

  • En este caso, se conserva la membrana de intercambio catiónico y la membrana de intercambio aniónico se retira de la pila.
  • Cuando se aplica el voltaje, los cationes se mueven a través de la membrana de intercambio catónico y se combinan con el OH- generado en la membrana BP, formando una corriente de base independiente.
  • El H+ de la membrana BP ingresa a la corriente de alimentación de sal y disminuye el pH.
  • Por lo general, se usa para la división de sal orgánica, generando un ácido orgánico y un flujo base que se puede reutilizar en el proceso ascendente.

Principio BP2-C

Figura 2: Diagrama de proceso 2C-BPED-C

 

2C-BPED-A (Figura 3):

  • En este caso, la membrana de intercambio aniónico se mantiene y la membrana de intercambio catiónico se retira de la pila.
  • Cuando se aplica el voltaje, los aniones se mueven a través de la membrana de intercambio aniónico y se combinan con el H+ generado en la membrana BP, formando una corriente ácida independiente.
  • El OH- de la membrana BP ingresa a la corriente de alimentación de sal y aumenta el pH.
  • Por lo general, se usa para controlar el pH de flujos como el vino y el jugo de frutas, o la división del nitrato de amonio.

Principio BP2-A

Figura 3: Diagrama de proceso 2C-BPED-A

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