Capacitieve deïonisatie

Database technieken waterzuivering en -behandeling

Capacitieve deïonisatie (CDI)

Principeschema
Adsorptie van ionen uit brak water met als doel het te ontzouten.
Regeneratie van de elektroden gebeurt door desorptie van ionen uit brak water
Principe- en installatiebeschrijving

Capacitieve deïonisatie (of kortweg CDI) is een ontzoutingstechniek waarbij het voedingswater langs twee elektrodes wordt geleid, waardoor onder invloed van het aangelegd elektrisch veld de aanwezige ionen migreren naar de elektrodes. De resulterende stroom bevat bijgevolg een lager gehalte aan zouten. Na verloop van tijd zullen deze elektrodes verzadigd zijn met ionen wat de verdere opname belemmert. Op dat moment wordt het elektrische veld omgekeerd en diffunderen de geadsorbeerde ionen opnieuw naar het voedingswater dat hierdoor een veel hogere zoutconcentratie zal krijgen. Deze stroom wordt ‘waste’ genoemd.

CDI kan nog effectiever gemaakt worden door dit te combineren met een ionspecifiek membranen en wordt dan membraan capacitieve deïonisatie (MCDI) genoemd. De membranen die gebruikt worden zijn kation en anionselectieve membranen (zoals ook beschreven in technische fiche “elektrodialyse“). Deze membranen worden op de elektrode gelegd. Het kationselectieve membraan wordt op de katode (negatieve elektrode) gelegd; het anionselectieve membraan wordt op de anode (positieve elektrode) gelegd. Bijgevolg gaan positieve en negatieve ionen worden volledig van elkaar gescheiden. Voordeel hiervan is dat er geen neerslag kan optreden op de elektroden (omdat de ionen owv het membraan nooit tot aan de elektrode kunnen geraken). Daarnaast kunnen ionen bij de regeneratie niet migreren naar de overliggende elektrode, maar blijven geconcentreerd in het stromingskanaal. Hierdoor worden hoger wateropbrengsten behaald.

Specifieke voor- en nadelen

Voordelen

  • Energetische gunstiger om ionen te verwijderen dan via RO-membranen
  • Kleine schaal
  • Decentraal
  • Discontinu mogelijk
  • Geen chemicaliën nodig
  • Voorbehandeling van de stroom is geen must
  • Voedingswater kan een temperatuur hebben tussen net boven 0°C – 60°C
  • verdunde en laag geconcentreerde stomen
Toepassing

Behandelen van

  • afvalwater (geen ruw, maar bv wel om zout eruit te verwijderen)
  • brakwater (max 3000 – 4000 ppm zout)
Randvoorwaarden

Aangelegde voltage is < 1,5 V DC

Stroomsnelheid is 8 tot 10 keer hoger in de adsorptie stap dan in de desorptiestap.

Benodigde energie < 1 kWh/m³ (incl. voedingspomp, behandeling, pompen nodig om de feed erdoor heen te duwen en alle behandelingsapparatuur)

Werkingsgraad

Waterrecovery tot 90%

86% zoutverwijdering

Verwijdering van alle geladen ionen

Geen verwijdering van micro-organismen, tenzij ze een lading dragen, kan er een beetje verwijdering zijn.

 

Hulpstoffen

Om fouling en scaling te voorkomen, dient er af en toe gereinigd te worden met citroenzuur.

Gebruik van ozon om vervuiling te voorkomen, ozon dient niet enkel als reiniging, maar ook als oxidans voor organische moleculen met laag moleculair gewicht.

Milieu-aspecten

Bij omkeren van het elektrische veld komt een geconcentreerde stroom vrij.

Opmerkingen

Deze techniek lijkt op EDR. Het grote verschil is dat bij EDR er maar twee elektroden zijn waartussen CM en AM elkaar afwisselen. Bijgevolg moet een veel groter elektrisch stroom worden aangelegd om ook in het midden het gewenste voltage te verkrijgen. Bij CDI worden er n-aantal elektroden gebruikt waartussen zich maar 1 CM en AM bevindt.

Complexiteit

Niet geweten

Automatiseringsgraad

Het omkeren van het elektrische veld dient geautomatiseerd te worden.

Versie

Augustus 2021

Social Share Buttons and Icons powered by Ultimatelysocial