Electrodeionización

¿Qué es la electrodeionización (EDI)?

Esta nueva tecnología es una combinación de electrodiálisis e intercambio iónico. Su función es eliminar iones del agua. La tecnología está formada por una combinación de resinas de intercambio iónico, tanto catiónicas como aniónicas, membranas ion-selectivas, un ánodo, un cátodo y la aplicación cíclica de un potencial eléctrico. 

En combinación con ósmosis inversa (OI), la EDI como etapa final, permite obtener agua deionizada con una concentración de sales mucho menor que la que produce la OI.  Con este sistema, se reemplazan las resinas mixtas que se han usado hasta ahora. Esto significa sustituir los productos químicos requeridos para regenerar resinas, por corriente eléctrica que utiliza la EDI. 

¿Cómo funciona?

El agua se alimenta a unas cámaras que contienen la resina, y que se encuentran delimitadas por membranas selectivas, aniónica en un extremo y catiónica en el otro. Al mismo tiempo que se alimenta el agua a estas cámaras, una fuente externa de corriente suministra un campo eléctrico contínuo por medio de unos electrodos colocados en los extremos.  

Las resinas retienen los cationes y aniones presentes, y simultáneamente liberan H+ y OH. Las resinas no actúan como un almacén de iones, sino como un conductor de los mismos. Como parte del ciclo, las resinas se regeneran, y los cationes y aniones liberados traspasan las membranas y se desplazan hacia el ánodo o al cátodo, según corresponda; en su trayecto, un flujo de rechazo los arrastra. 

Las membranas ion-selectivas se fabrican de polímeros inertes y tienen el mismo mecanismo de operación que las resinas de intercambio iónico. Sólo permiten el paso de aniones o cationes dependiendo el caso, y son impermeables al agua.

Diagrama de funcionamiento de desionizador

Configuraciones típicas

1. Pretratamiento, seguido de un paso de OI y como etapa final un módulo de EDI. Rechazo de iones disueltos en el agua producto: hasta 99.9%. 

Diagrama 1 Electrodeionización

2. Pretratamiento, seguido de dos pasos consecutivos de OI, y como etapa final, un módulo de EDI. Rechazo de iones disueltos en el agua producto: hasta 99.99%.

Diagrama 2 Electrodeionización

Una modificación posible en las dos anteriores, consiste en incorporar un segundo paso de EDI que aumenta el porcentaje del rechazo de iones disueltos. Otra es la recirculación del flujo de rechazo de la EDI (o de ambas EDIs) a la alimentación de la OI.

La configuración más adecuada va a depender de la calidad del agua de alimentación al sistema, la calidad del agua producto requerida y el costo beneficio de cada una de ellas.

Aplicaciones de la EDI

Actualmente, la EDI es la alternativa más competitiva para cualquier aplicación que requiera agua con una baja concentración de sales (Resistividad de 1-18 MΩ/cm). Por mencionar algunos ejemplos:

  • Industria farmacéutica
  • Laboratorios 
  • Industria electrónica y de semiconductores
  • Cualquier industria que requiera lavar un producto hasta dejarlo con muy bajo contenido de sales (piezas metálicas, joyería, algunos productos plásticos inyectados, etc.)
  • Industria biotecnológica
  • Industria química
  • Industria cosmética
  • Agua de alimentación a calderas e intercambiadores de calor
  • Etc. 

Ventajas

  • Bajo consumo de energía.
  • Puede operar en continúo.
  • No requiere el uso de químicos para regeneraciones.
  • Sistemas compactos que no requieren mucho espacio.
  • La mejor relación costo beneficio, contra otras tecnologías alternativas
  • Estabilidad de la calidad del agua producto.
  • Amigable con el medio ambiente, al no producir efluentes con químicos contaminantes.
  • En combinación con OI, elimina hasta el 99.9% de los iones disueltos.

Desventajas

  • Requiere un pretratamiento efectivo: conductividad  < 40 µS/cm y TOC < 0.5 mg/L.

Referencias bibliográficas: 

Jane Kucera, Desalinitation Water from water, 1ª Ed, Scrivener Publising, E.U.A., 2014.

Philip Murray, Bill Cobban y Kathleen Faller, Electrodialysis and Electrodialysis riversal, 1ª Ed, American Water Works Assosiation, Denver, 1995.

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