Chemicalievrij en waterbesparend ontzouten met geavanceerde electrodialyse

Ontzilting is een belangrijke alternatieve waterbron geworden vanwege de groeiende vraag naar water en ontoereikende conventionele waterbronnen in veel regio’s. Met dit project richten wij ons op: (1) het verminderen van de milieu-impact door het vermijden van chemische toevoegingen en effecten van brijn- en cocentraatlozingen, (2) het creëren van waardevolle waterstromen of het winnen van alleen de waardevolle stoffen uit brijn (zonder “afvalbergen” van zout), (3) het verhogen van de toegevoegde waarde van reeds gebruikt ontzout water voor een tweede gebruik in de landbouw of het aanvullen van aquifers.

Technologie

In dit project willen we een ontziltingsschema creëren dat het zoute water opsplitst in gedemineraliseerd productwater en meerdere geconcentreerde afvalstromen, met de gewenste specificaties voor eventuele nabewerking en recycling. We streven ernaar deze doelen te bereiken zonder (grote hoeveelheden) zouten of andere chemicaliën toe te voegen, om ophoping van natrium en/of chloride in brijn of in het productwater voor het eerste en tweede gebruik te voorkomen. Geavanceerde configuraties voor elektrodialyse (ED) maken het mogelijk om ontzilting te bereiken door de ioncompositie te manipuleren met het voedingswater en elektrische energie als de enige inputs.

Uitdaging

Ondanks dat vele onderzoeken en mogelijke innovaties die gericht zijn op de hoogst mogelijke waterterugwinning, zelfs tot ‘Zero Liquid Discharge’ (ZLD), blijven praktijktoepassingen beperkt. Vaak omvatten deze ZLD-schema’s het terugwinnen van vaste zouten (of organische stoffen) uit pekel, wat slechts af en toe een redelijke businesscase oplevert wanneer de fabriekseigenaar deze ter plaatse veilig en duurzaam kan hergebruiken. De betrokken technologieën gebruiken aanvullende chemicaliën voor regeneratie, zuren en basen voor tijdelijke pH-aanpassingen, antiscalants en dispergeermiddelen, reinigingschemicaliën. Bovendien worden grote hoeveelheden energie gebruikt (kWh per kilogram teruggewonnen vaste stof, of kWh per m3 geproduceerd water).

Oplossing

Technologieën die het mogelijk maken om ontzilting te bereiken en de composities van productstromen te formuleren, zijn o.a. elektrodialyse metathese (EDM) en bipolaire membraan electrodialyse (BPMED), bij voorkeur in configuraties zonder toevoeging van zoutoplossingen. Met EDM is het mogelijk om tweewaardige anionen en tweewaardige kationen te scheiden in twee verschillende concentraatstromen, met BPMED is het mogelijk om lokaal de pH te variëren. Beide processen, separaat, in combinatie, of geintegreeerd, kunnen scalingproblemen tijdens het ontzoutingsproces voorkomen, waardoor meer water geproduceerd kan worden en zonder toevoeging van chemicaliën.