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Eletrodiálise bipolar (BPED)

Para recuperação de fluxos de salmoura para produzir produtos ácidos e cáusticos
A eletrodiálise bipolar usa os princípios básicos da eletrodiálise, mas introduz uma membrana bipolar que divide a água em H+ e OH- dentro de uma pilha de eletrodiálise. Isso permite que os sais removidos sejam convertidos em seus produtos ácidos e/ou base.

A BPED da Veolia pode ser usada em várias aplicações, incluindo produção de ácido orgânico, ajuste de pH em bebidas ou no uso de salmoura industrial para gerar derivados ácidos e cáusticos com valor agregado.

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Visão geral

As pilhas de BPED da Veolia usam os mesmos conceitos da eletrodiálise padrão, com a adição da chamada membrana bipolar, que permite a divisão da água em íons H+ e OH-. Ao montar membranas e espaçadores em configurações específicas, as pilhas podem ser usadas para:

  • 3C-BPED:
    • Separar os sais não orgânicos e produzir fluxos separados de ácido e base.
  • 2C-BPED:
    • Dividir sais orgânicos para produzir o ácido orgânico e uma corrente de base (por exemplo, lactato de potássio (La) dividindo-se em KOH e HLa).
    • Modificação do pH (para cima ou para baixo)

Características da pilha

  • Até 400 células de membranas com membranas específicas para aplicações
  • Área total de membrana ativa de até 128 m2 por pilha
  • Pilha com entrada dupla para fornecer fluxo e pressão constantes.
  • Design robusto de pilha que é capaz de limpeza no local (CIP) e também pode ser facilmente removida e desmontada para limpeza, manutenção e substituição de componentes, se necessário.
  • Peças de reposição podem ser armazenadas facilmente no local.
  • Funciona com as membranas de troca iônica exclusivas da Veolia, que oferecem benefícios específicos por aplicações:
    • AR119TP: membrana de bloqueio de ácido para aplicações de cloreto
    • AR118TP: membrana de bloqueio de ácido para aplicações de sulfato

Sob condições operacionais normais de 375 A/m2, uma pilha 200C 3C-BPED pode converter cerca de 45,7 kg/h de NaCl, mas também pode ser usada para converter outros sais inorgânicos (Na2SO4, LiCl, Li2SO4, KCl, K2SO4). A força do ácido e da base pode ser ajustada entre 0,5 N e 2 N.

Como funciona

A eletrodiálise bipolar introduz uma membrana de BP na pilha que divide a água em H+ e OH- quando tensão é aplicada.

Assim como na eletrodiálise padrão (imagem 1), a tensão também move os íons do fluxo de alimentação de sal através das membranas de troca catiônica e aniônica. Ao contrário da ED padrão, porém, os cátions e ânions não estão entrando na mesma corrente de água, mas em fluxos separado em cada lado da membrana de BP, combinando-se assim com H+ e OH- para formar seu ácido e base conjugados. Isso é chamado de BPED de 3 compartimentos, ou 3C-BPED.

Em uma configuração de BPED de 2 compartimentos (2C-BPED), uma das membranas monopolares é deixada de fora da equação, o que significa que a tensão aplicada apenas moverá ânions ou cátions para longe da solução de alimentação de sal, substituindo-os por íons de OH- ou H+, respectivamente:

Princípio da BPED

Imagem 1: diagrama do processo de eletrodiálise padrão

 

2C-BPED-C (imagem 2):

  • Neste caso, a membrana de troca catiônica é mantida e a membrana de troca aniônica é removida da pilha.
  • Quando a tensão é aplicada, os cátions se movem através da membrana de troca catiônica e se combinam com o OH- gerado na membrana de BP, formando um fluxo de base separado.
  • O H+ da membrana de BP entra na corrente de alimentação de sal e diminui o pH.
  • Isso é normalmente usado para divisão de sal orgânico, gerando um ácido orgânico e um fluxo de base que podem ser reutilizados no processo a montante.

Princípio de BP2-C

Imagem 2: diagrama do processo de 2C-BPED-C

 

2C-BPED-A (imagem 3):

  • Neste caso, a membrana de troca aniônica é mantida e a membrana de troca catiônica é removida da pilha.
  • Quando a tensão é aplicada, os ânions se movem através da membrana de troca aniônica e se combinam com o H+ gerado na membrana de BP, formando um fluxo ácido separado.
  • O OH- da membrana de BP entra na corrente de alimentação de sal e aumenta o pH.
  • Isso é normalmente usado para controle de pH de fluxos como vinho e suco de frutas ou divisão de nitrato de amônio.

Princípio de BP2-A

Imagem 3: diagrama do processo de 2C-BPED-A

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