Tipos de equipos de electrodiálisis
La electrodiálisis (ED) es un proceso de desalinización que utiliza corriente eléctrica para eliminar iones de soluciones acuosas. Según las características funcionales, los equipos de electrodiálisis se pueden dividir en dos tipos de equipos ED: equipos de electrodiálisis de inversión y pila de electrodiálisis para soluciones salinas concentradas.
- EDRC: La electrodiálisis de inversión es un método específico para desalar agua salobre y agua de mar utilizando la electrodiálisis para invertir periódicamente la dirección de la transferencia de iones a través de las membranas de intercambio iónico. EDRC es un aparato comercial común para preparar agua dulce a partir de agua salobre/de mar. El cambio regular de la dirección del transporte de iones da como resultado una incrustación uniforme de la membrana y un flujo estable. La corriente de inversión también aumenta la estanqueidad del sistema al eliminar las regiones de polarización que rodean los electrodos. Esto hace que los dispositivos sean más eficientes, especialmente cuando funcionan a altas concentraciones de sal. Además, alarga los intervalos de tiempo entre la limpieza de la membrana y la necesidad de mantenimiento del dispositivo, lo que reduce el costo total de operación del EDRC.
- EDRCS: El aparato de electrodiálisis para soluciones salinas concentradas, o EDRCS, se emplea para la desalinización de soluciones salinas, la recuperación de ácido/base y la concentración. Los sectores industriales como el procesamiento de alimentos, la metalurgia y la producción química emplean con frecuencia este tipo de dispositivo de electrodiálisis. EDRCS funciona haciendo pasar una corriente eléctrica a través de una solución que contiene sales disueltas, que son iones que transportan carga eléctrica. Los iones positivos, que suelen incluir sodio y calcio, migran hacia el electrodo negativo (cátodo), mientras que los iones negativos, incluidos el cloruro y el carbonato, migran hacia el electrodo positivo (ánodo).
Especificaciones y mantenimiento de los equipos de electrodiálisis
Comprender las especificaciones de un sistema de electrodiálisis puede ayudar a los compradores empresariales a tomar decisiones de compra informadas. Además, conocer los requisitos de mantenimiento puede garantizar que el equipo se mantenga en buen estado durante más tiempo.
Algunas especificaciones clave a considerar al comprar unidades de electrodiálisis incluyen la configuración, el caudal, el voltaje, los materiales de la membrana, la tolerancia a la temperatura, la clasificación de presión, la composición de la celda, el sistema de control y las dimensiones.
Para un rendimiento óptimo, es crucial mantener siempre el equipo correctamente. Aquí tienes algunos consejos de mantenimiento de la electrodiálisis:
- Inspecciones periódicas: Compruebe los componentes del equipo para detectar signos obvios de daños o desgaste, como fugas, membranas sueltas o dañadas y cables eléctricos deshilachados. El daño de la membrana puede afectar el flujo de iones, lo que lleva a una separación o concentración deficiente. Realizar inspecciones de rutina puede ayudar a detectar problemas temprano y ayudar a evitar daños mayores.
- Limpieza: El proceso de limpieza variará según el aparato de electrodiálisis y el tipo de suciedad presente. Algunas soluciones de limpieza básicas incluyen ácido clorhídrico diluido para la acumulación de sarro e hipoclorito de sodio para contaminantes orgánicos. El proceso de limpieza suele consistir en una prelimpieza para eliminar los residuos, hacer circular la solución de limpieza durante unos 30 minutos a 2 horas y luego enjuagar a fondo con agua destilada. Es importante seguir las instrucciones del fabricante si hay procedimientos de limpieza específicos para el equipo en cuestión.
- Mantenimiento preventivo: Las comprobaciones de servicio periódicas pueden ayudar a garantizar que el aparato siga funcionando. Durante estas comprobaciones de servicio, un profesional puede inspeccionar correctamente el equipo y reemplazar los componentes dañados que el uso continuo probablemente haya desgastado.
- Condiciones de funcionamiento óptimas: Cada tipo de equipo tiene un conjunto de condiciones de funcionamiento que le ayudan a funcionar bien. Utilizar la configuración adecuada para el dispositivo puede mantenerlo funcionando sin problemas y durante mucho tiempo. Por ejemplo, la tolerancia a la temperatura y la presión de una unidad de electrodiálisis ayudan a evitar daños que podrían resultar de superar esos límites.
Escenarios
La creciente demanda de recursos sostenibles y procesos industriales eficientes ha llevado a muchas industrias a reconocer los posibles usos de los equipos de electrodiálisis.
- Desalinización: Se ha demostrado que la electrodiálisis es una alternativa viable a la ósmosis inversa en la desalinización de agua de mar. Varios estudios indican que la electrodiálisis no solo es capaz de desalar agua salobre y de mar, sino que también es un método económicamente viable para la desalinización. Además, la electrodiálisis es capaz de desalar agua de mar a velocidades significativamente más rápidas en comparación con otros métodos.
- Industria alimentaria: La industria alimentaria emplea varios sistemas de electrodiálisis para diferentes propósitos. Una aplicación importante es la desalinización de productos alimenticios para mejorar su calidad y prolongar su vida útil. Además, los equipos de electrodiálisis implican la desalinización de productos alimenticios como el queso y la salsa de soja, así como la concentración y purificación de compuestos orgánicos, como el ácido cítrico, el ácido láctico, el vinagre, etc.
- Tratamiento de aguas: La electrodiálisis se emplea comúnmente en el tratamiento de aguas residuales salinas, lo que lleva a la producción de agua dulce. La técnica también es eficaz para separar iones inorgánicos, como amonio, fosfatos, sulfatos, sodio, potasio, calcio y magnesio, así como metales pesados. La eliminación de estos iones mejora la calidad del agua y la hace adecuada para su uso posterior.
- Biotecnología: Los equipos de electrodiálisis resultan valiosos en la bioquímica de la fabricación de medicamentos. Esto incluye procedimientos para la separación y purificación de aminoácidos, antibióticos, ácidos orgánicos, péptidos y otras biomoléculas. La electrodiálisis es una técnica preferida debido a su eficiencia en la separación y purificación de productos biológicos valiosos. Los equipos de electrodiálisis también juegan un papel crucial en la concentración de biomoléculas como las enzimas y las proteínas. Estas biomoléculas tienen una importancia significativa en diversas industrias biofarmacéuticas, en las que se utilizan para el desarrollo de fármacos, aplicaciones terapéuticas y otros fines médicos.
Cómo elegir un equipo de electrodiálisis
Al seleccionar un sistema industrial de equipo de electrodiálisis, es vital tener en cuenta varios factores para garantizar que el sistema elegido cumpla con los requisitos específicos. La comparación de estas características de los posibles candidatos ayuda a recordar que esta elección puede tener implicaciones económicas significativas para los costos operativos y la calidad del producto.
- Calidad y composición del agua de alimentación: La calidad y la composición del suministro entrante son parámetros esenciales que deben tenerse en cuenta. Es fundamental que exista una correspondencia entre lo que se conoce sobre las propiedades de la alimentación y las membranas de intercambio iónico utilizadas en los equipos ED.
- Necesidades de separación: La separación particular que se desea -un catión, un anión o una combinación de ambos, y el(los) nivel(es) de pureza requeridos- debe influir en la selección del equipo. Esto incluye determinar qué iones deben extraerse de la solución de alimentación y el nivel de pureza deseado del producto resultante.
- Capacidad y tasas de recuperación: La capacidad de procesamiento (caudales) de un sistema ED propuesto debe coincidir con las necesidades. Además, la eficiencia de la recuperación -cuánto de la solución tratada valdrá la pena cuantificar- también debe corresponder con las necesidades económicas.
- Durabilidad de la membrana y resistencia a la incrustación: Dado que el daño de la membrana puede provocar reparaciones costosas, un mal funcionamiento o una ineficiencia en la recuperación de residuos, es esencial considerar si las membranas propuestas son lo suficientemente duraderas para esta aplicación y resistentes a la incrustación (la acumulación de material no deseado en sus superficies). Los requisitos de limpieza y mantenimiento de cualquier candidato potencial también deben tenerse en cuenta.
- Consumo de energía: Como la electrodiálisis funciona aplicando corrientes eléctricas, la cantidad utilizada, que suele denominarse consumo de energía, es un aspecto esencial de los costos operativos relacionados con esta técnica. La utilización de energía insignificante lleva a situaciones económicamente ventajosas donde el ahorro de costos a través del bajo consumo de electricidad compensa parte o la totalidad del gasto de utilizar dicha técnica.
- Tamaño y huella del equipo: Las dimensiones de un sistema ED propuesto deben ajustarse a las limitaciones espaciales impuestas por el entorno físico, por lo que el tamaño del equipo debe ser acorde con la disponibilidad del área (dónde se colocará, qué más hay cerca). También se debe considerar aspectos prácticos como la simplicidad de la instalación y la accesibilidad para el mantenimiento o la limpieza durante los procedimientos operativos de rutina, lo que generalmente lleva a diseños modulares que facilitan estas actividades.
- Sistemas de automatización y control: El grado de operación automática (supervisión) necesario varía según el caso, pero se supone que los sistemas que ofrecen control remoto a través de sistemas informatizados se utilizan para realizar operaciones complejas, optimizarlas y garantizar el diagnóstico y la identificación de fallas de forma eficiente y sencilla, de forma rápida, ahorrando así tiempo y energía de forma automática. Suponga que los sistemas propuestos han desarrollado funciones de control. En ese caso, se puede esperar que sean mucho más caros que aquellos donde la configuración manual es posible, y viceversa, por lo que uno debe saber qué se requiere aquí de acuerdo con el nivel de conocimiento involucrado con las personas que operan este dispositivo en el nivel actual de know-how de su parte durante el tiempo transcurrido desde la última vez que se adquirió alguna habilidad dentro de esta área hasta el momento actual.
Equipo de electrodiálisis Q y A
P1: ¿Qué soluciones se pueden tratar con equipos de electrodiálisis?
A1: La electrodiálisis puede tratar varios tipos de soluciones, incluida el agua de mar, el agua salobre, las soluciones salinas y las aguas residuales que contienen contaminantes iónicos disueltos.
P2: ¿Cuáles son las tendencias en el mercado de dispositivos de electrodiálisis?
A2: El mercado de dispositivos de electrodiálisis es un segmento nicho del mercado global de tratamiento de agua. Sin embargo, se espera que crezca significativamente a medida que aumenta la demanda de agua limpia y se imponen regulaciones estrictas sobre la calidad del agua. Reciclaje de aguas residuales industriales y electrodiálisis para la recuperación de valor: Las industrias, en particular los sectores de alimentos y bebidas, productos químicos y minería, están explorando la electrodiálisis no solo para la desalinización, sino también para la recuperación de valor. La electrodiálisis puede extraer iones valiosos, como los nutrientes en las aguas residuales, para crear una corriente concentrada que se puede reutilizar en los procesos, reduciendo los costos generales de materiales. Además, el reciclaje de aguas residuales mediante electrodiálisis puede ayudar a las industrias a cumplir con las prácticas sostenibles y reducir el impacto ambiental.
P3: ¿Cuáles son las perspectivas futuras de los equipos de electrodiálisis?
A3: Avances tecnológicos. Es probable que los equipos de electrodiálisis se beneficien de los avances tecnológicos, lo que lleva a una mayor eficiencia, durabilidad y automatización. Probablemente se desarrollen sistemas más inteligentes e integrados, que permitan la supervisión remota, el control y la optimización del proceso de electrodiálisis. Miniaturización y soluciones portátiles. Es probable que aumente la demanda de equipos de electrodiálisis portátiles y miniaturizados en diversas aplicaciones, como estudios de campo, tratamiento de agua in situ y sistemas de desalinización de emergencia. Los dispositivos portátiles pueden proporcionar soluciones flexibles y descentralizadas para el tratamiento de agua en áreas remotas o afectadas por desastres.
