Estudi i simulació de processos de dessalinització d’aigües amb elevades salinitats mitjançant electrodiàlisis

Abstract

Amb aquest projecte s’ha estudiat el transport de ions en dissolució en l’electrodiàlisi a partir dels principals fenòmens de transport que tenen lloc (difusió i migració elèctrica) per determinar consums energètics, capacitat de dessalació i concentracions a la sortida, entre altres. Per realitzar aquest estudi, s’ha avaluat la influencia de paràmetres com la concentració de sal inicial, la velocitat (o cabal) a dins del mòdul i el voltatge. A més a més, s’han modelitzat diverses configuracions per comparar-les, com per exemple: un sol pas a voltatge constant, feed-and-bleed i batch. S’ha observat que amb les distintes configuracions d’electrodiàlisi seria possible dessalar el corrent inicial per més d’un 90%, fent possible l’obtenció d’aigua potable a partir d’una salmorra. A més a més, s’ha vist la influència que poden tenir els paràmetres d’operació. Un augment del voltatge permet un major flux d’aigua i de sal a través de la membrana, amb el que seria possible obtenir un corrent amb una salinitat més baixa. Malgrat això, el cost específic (kWh/m3) augmentaria considerablement. Pel que fa al cabal, majors velocitats limiten la capacitat de dessalació degut als baixos temps de residència a dins del mòdul.

Con este proyecto se ha estudiado el transporte de iones en disolución en la electrodiálisis a partir de los principales fenómenos de transporte que tienen lugar (difusión y migración eléctrica) para determinar consumos energéticos, capacidad de desalación y concentraciones a la salida, entre otros. Pera realizar este estudio, se ha evaluado la influencia de parámetros como la concentración de sal inicial, la velocidad (o caudal) dentro del módulo y el voltaje. Además, se han modelizado varias configuraciones para su posterior comparación, como por ejemplo: de un solo paso a voltaje constante, feed-and-bleed y batch. Se ha observado que con las distintas configuraciones de electrodiálisis sería posible desalar la corriente inicial por más de un 90%, haciendo posible la obtención de agua potable a partir de una salmuera. Además, se ha visto la influencia que pueden tener los parámetros de operación. Un aumento del voltaje permite un mayor flujo de agua y de sal a través de la membrana, con ello sería posible obtener una corriente con una salinidad más baja. Sin embargo, los costes específicos (kWh/m3) aumentarían considerablemente. En cuanto al caudal, mayores velocidades limitan la capacidad de desalación debido a los bajos tiempos de residencia dentro del módulo.

With this project we have studied the transport of ions in solution in the electrodialysis and from the major transport phenomena that take place (diffusion and migration electric) to determine energy consumption, desalination capacity, and concentrations at the outlet, among others. Pear to carry out this study, we assessed the influence of parameters such as salt concentration, initial velocity (or flow rate) within the module, and voltage. In addition, we have modelled several configurations for later comparison, as for example: single-step constant voltage feed-and-bleed and batch. It has been observed that with the various configurations of electrodialysis would be possible to desalt the initial current by more than 90%, making it possible to obtain potable water from a brine. Furthermore, it has been the influence of the operating parameters. An increase in voltage allows for a greater flow of water and salt through the membrane, it would be possible to obtain a current with a salinity lower. However, the specific costs (kWh/m3) would increase considerably. In terms of the flow, higher speeds, limiting the capacity of desalination due to the low residence times within the module.