Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10400.22/6019
Título: Recovery of acid and base from brackish water by bipolar membrane electrodialysis
Autor: Silva, Ana Isabel Rodrigues da
Orientador: Delerue-Matos, Cristina
Teles, Teresa
Pinoy, Luc
Palavras-chave: Eletrodiálise
Membranas bipolares
Corrente limitante
Análise económica
Electrodialysis
Bipolar Membranes
Limiting Current
Economic Evaluation
Data de Defesa: 2012
Resumo: Nesta dissertação pretendeu-se estudar a viabilidade do uso de eletrodiálise com membranas bipolares (BM) na recuperação de ácido clorídrico e de hidróxido de sódio a partir de um efluente industrial que contém 1.4 mol/L de cloreto de sódio. Estas membranas mostraram ser uma ferramenta eficiente para a produção de ácidos e bases a partir do respetivo sal. Foi feita uma seleção de diferentes membranas bipolares (Neosepta, Fumatech e PCA) e aniónicas (PC-SA e PC-ACID 60) na tentativa de encontrar a combinação mais adequada para o tratamento do efluente. Dependendo do critério, o melhor arranjo de membranas é o uso de PC-ACID 60 (membrana aniónica), PC-SK (membrana catiónica) e membranas bipolares do tipo Neosepta para maior pureza dos produtos; membranas bipolares Fumatech para maior eficiência de dessalinização e membranas bipolares PCA para um maior grau de dessalinização. Tecnologicamente foi possível obter uma dessalinização de 99.8% em quatro horas de funcionamento em modo batch com recirculação de todas as correntes. Independentemente da combinação usada é recomendável que o processo seja parado quando a densidade de corrente deixa de ser máxima, 781 A/m2. Assim é possível evitar o aumento de impurezas nos produtos, contra difusão, descida instantânea do pH e uma dessalinização pouco eficiente. A nível piloto o principal fornecedor de membranas e unidade de tratamento “stack” é a marca alemã PCA. Sendo assim realizaram-se ensaios de repetibilidade, contra difusão, avaliação económica e upscaling utilizando as membranas bipolares PCA. A nível económico estudou-se o uso de dois tipos de unidades de tratamento; EDQ 380 e EDQ 1600, para diferentes níveis de dessalinização (50, 75 e 80%). Tendo em conta a otimização económica, é recomendável uma dessalinização máxima de 80%, uma vez que a eficiência de processo a este ponto é de 40%. A aplicação do método com a unidade EDQ 1600 para uma dessalinização de 50% é a mais vantajosa economicamente, com custos de 16 €/m3 de efluente tratado ou 0,78 €/kg Cl- removido. O número de unidades necessárias é 4 posicionados em série.
The purpose of this thesis is the recovery and reuse of valuable chemicals from an industrial salt effluent. An acid solution, hydrochloric acid, and a base, sodium hydroxide, were produced from a brackish waste water containing 1.4 mol/L of sodium chloride. The method used was bipolar membranes electrodialysis. A method that looks very promising, particularly when environmental oriented laws will be introduced and technological changes will take place. Furthermore, bipolar membranes are an efficient tool for the production of acids and bases from their corresponding salt. Experimentally, a screening of different types of bipolar membranes (Neosepta, Fumatech and PCA) and anion exchange membranes (PC-SA and PC-ACID 60) was carried out in an attempt to find out which one is best suited for the treatment of the stream. The most suitable combination is a cation exchange membrane PC-SK from PCA, an anion exchange membrane PC-ACID 60 from PCA and a Neosepta Bipolar Membrane for purest products, Fumatech for highest efficiency and PCA for highest degree of desalination. Ii is strictly recommended to stop the experiment at a current density of 781 A/m2 to avoid back diffusion, a drop in pH, the increase of impurities, the possibility to work over the limiting current and very low efficiencies. Technologically it was possible to have a desalination of 99.8% after four hours of recirculation, however this is not recommended because of economical reasons. The main supplier for the pilot scale installation is PCA, so the study was focused on using a combination of PCA bipolar membrane, PC ACID 60 and PC-SK. A first economical evaluation estimate was done for this combination. Two stacks from PCA were studied; EDQ 380 and EDQ 1600, as well as different degrees of desalination (50, 75 and 80%). The most attractive results were obtained using 4 stacks in series EDQ 1600 for 50% desalination. The cost is 16 €/m3 of treated water or 0.78 €/kg of Cl- removed.
URI: http://hdl.handle.net/10400.22/6019
Designação: Mestrado em Engenharia Química – Ramo Optimização Energética na Indústria Química
Aparece nas colecções:ISEP - DM – Engenharia Química

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