Traitement de l’eau pure : Échange d’ions, ultrafiltration, osmose inverse

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10 juin 2022

Agroalimentaire : produits pharmaceutiques, traitement de l’eau pure


【Vue d’ensemble】
Eau pureL’équipement de traitement de l’eau ultra-pure fait référence à l’eau dans laquelle le milieu conducteur de l’eau est presque complètement éliminé, et le gaz, les colloïdes et les matières organiques non dissociés (y compris les bactéries) sont également éliminés à un très faible degré. La conductivité électrique est généralement de 0,055 ~ 0,1 us/cm, la résistivité (25 °C) >10x106 Ω cm et la teneur en sel <0.1㎎/L. The (theoretical) conductivity of ideal pure water is 0.055 us/cm, and the resistivity (25℃) is 18.3x106Ω•cm.
Les procédés de traitement de l’eau pure couramment utilisés sont :
  • Technologie d’électrodialyse EDI
  • Technologie de traitement membranaire, y compris l’ultrafiltration, l’osmose inverse, etc.
  • Technologie d’échange d’ions

Le traitement de l’eau STARK produit des produits de traitement de l’eau pure tels que l’électrodialyse EDI, l’échangeur d’ions, l’équipement d’ultrafiltration, le système d’osmose inverse, etc., qui sont largement utilisés dans la préparation de l’eau pure et de l’eau de haute pureté telle que le traitement de l’eau pure alimentaire, le traitement de l’eau pure de boisson et le traitement de l’eau pure pharmaceutique.

【Électrodialyse】
L’électrodialyse est la migration de particules de soluté chargées (telles que des ions) dans une solution à travers la perméabilité sélective d’une membrane semi-perméable sous l’action d’un champ électrique.
Électrodialyseur EDI sous l’action du champ électrique DC, le mouvement directionnel des ions diélectriques dans l’eau à travers le séparateur, car la membrane échangeuse est sélective pour les ions. Entre une paire d’électrodes de l’électrodialyseur EDI, la membrane négative, la membrane positive et les séparateurs (A, B) sont disposés alternativement en groupes pour former la chambre épaisse et la chambre mince (c’est-à-dire que les cations peuvent passer à travers la membrane cationique, et les anions peuvent passer à travers la membrane cationique). Les cations de l’eau douce migrent vers l’électrode négative à travers la membrane cationique et sont interceptés par la membrane négative dans la chambre de concentration ; les anions dans l’eau migrent vers l’électrode positive à travers la membrane négative et sont interceptés par la membrane cationique dans la chambre de concentration, de sorte que le nombre d’ions dans l’eau passant à travers la chambre fraîche diminue progressivement, Il devient de l’eau douce, et l’eau dans la chambre de concentration, en raison de l’afflux continu d’anions et de cations dans la chambre de concentration, La concentration d’ions diélectriques continue d’augmenter et devient de l’eau concentrée afin d’atteindre l’objectif de dessalement, de purification, de concentration ou de raffinage. Par rapport à la technologie de traitement de l’eau pure par séparation par membrane d’osmose inverse, le prix est bon marché.
Le domaine d’application de l’électrodialyseur EDI pour le traitement de l’eau pure est de plus en plus étendu. L’électrodialyseur EDI est largement utilisé dans le dessalement et le dessalement de l’eau, la concentration de l’eau de mer et le raffinage du sel pour raffiner les produits laitiers, la désacidification et la purification des jus de fruits, la préparation de produits chimiques, etc. Il convient au traitement de l’approvisionnement en eau dans l’électronique, la médecine, l’industrie chimique, la production d’énergie thermique, l’alimentation, la bière, les boissons, l’imprimerie et les industries de teinture et de revêtement, telles que le traitement de l’eau pure alimentaire, le traitement de l’eau pure des boissons, le traitement de l’eau pure pharmaceutique et d’autres eaux pures et la préparation d’eau de haute pureté.

[Échange d’ions]
L’équipement d’échange d’ions est largement utilisé dans le domaine du traitement de l’eau pure. Les échangeurs d’ions sont divisés en échangeur d’ions sodium, échangeur d’ions à lit anionique cationique, échangeur d’ions à lit mixte, échangeur d’ions à lit flottant, etc.
L’équipement d’échange d’ions est principalement utilisé pour le traitement de l’eau des chaudières à moyenne et basse pression, des centrales thermiques, de l’industrie chimique, de l’industrie légère, du textile, de la pharmacie, de la biologie, de l’électronique, de l’énergie atomique, et de la préparation et du traitement de l’eau pure et de l’eau de haute pureté, ainsi que pour les occasions où l’adoucissement de l’eau dure et la préparation de l’eau déminéralisée sont nécessaires pour la production industrielle. L’équipement d’échange d’ions peut également être utilisé pour la décoloration et la purification des aliments et des médicaments, la récupération des métaux précieux et des matières premières chimiques, le traitement des eaux usées par galvanoplastie Le traitement des eaux usées des métaux lourds est largement utilisé dans la préparation de l’eau pure et de l’eau de haute pureté, tels que le traitement de l’eau pure alimentaire, le traitement de l’eau pure de boisson, le traitement de l’eau pure pharmaceutique, etc.
L’échangeur d’anions cationiques présente les avantages d’un faible prétraitement de l’eau et d’un faible coût.
Lorsque la teneur totale en sel de l’eau entrante est inférieure à 400 mg/l, selon les exigences du traitement de l’eau pure, la conductivité de la qualité de l’eau d’effluent de l’échangeur d’anions et de cations est de 1,0-0,2 μ S/cm. Si la teneur totale en sel de l’influent est supérieure à 500 mg/l, il peut être dessalé avec un électrodialyseur et une osmose inverse, et la qualité de l’effluent du traitement de l’eau pure peut être améliorée. La société de protection de l’environnement Jiangsu Ruizhi produit des équipements d’échange d’ions de grande, moyenne et petite taille. En fonction de la qualité de l’eau d’entrée et des exigences en matière d’eau de sortie du système de traitement de l’eau pure, il peut fournir aux utilisateurs une conception technique indépendante, l’adaptation des équipements auxiliaires, l’installation et la mise en service, formuler des procédures d’exploitation et former les opérateurs. Après la mise en service du système de traitement de l’eau pure, il sera entretenu à tout moment et un soutien technique à vie sera fourni pour les équipements de protection de l’environnement.

[ultrafiltration]
La technologie d’ultrafiltration est une technologie de pointe largement utilisée dans la purification de l’eau, la séparation et la concentration de solutions, ainsi que dans l’extraction de substances utiles des eaux usées, la purification et la réutilisation des eaux usées. L’équipement de traitement de l’eau pure présente les avantages d’un processus d’utilisation simple, de l’absence de chauffage, d’une économie d’énergie, d’un fonctionnement à basse pression et d’une petite surface au sol.
L’équipement d’ultrafiltration prend la membrane d’ultrafiltration comme produit de base pour filtrer la qualité de l’eau et utilise la capacité d’interception des matériaux poreux pour intercepter physiquement et éliminer certaines particules d’impuretés de taille dans l’eau. Sous pression, les substances de petite taille telles que l’eau, les molécules organiques faibles et les ions inorganiques dans la solution peuvent atteindre l’autre côté de la membrane à travers les micropores de la paroi de la fibre, tandis que les substances de grande taille telles que les bactéries, les colloïdes, les particules et les macromolécules organiques dans la solution ne peuvent pas être interceptées à travers la paroi de la fibre, afin d’atteindre l’objectif de cribler différents composants de la solution. Le processus fonctionne à température normale, sans changement de phase ni pollution secondaire.
Le poids de coupe moléculaire (cwco) de l’équipement d’ultrafiltration est généralement de 6000 à 500000 et le diamètre des pores est de 100 nm (nm). La membrane utilisée pour l’ultrafiltration est asymétrique et la taille moyenne des pores de sa couche de séparation active de surface est d’environ 10 ~ 200, ce qui peut intercepter des macromolécules et des particules colloïdales de poids moléculaire supérieur à 500, et la différence de pression de fonctionnement est de 0,1 ~ 0,5 MPa.
Dans le domaine du traitement de l’eau pure, l’équipement d’ultrafiltration peut éliminer les bactéries, les virus, les sources de chaleur et d’autres substances colloïdales dans l’eau, il est donc utilisé pour préparer le traitement de l’eau ultra pure pour l’industrie électronique, les injections pour l’industrie pharmaceutique, le traitement de l’eau pure purifiée pour diverses eaux industrielles et la purification de l’eau potable. Il est largement utilisé dans la séparation, la concentration et la purification de substances, ainsi que dans la préparation d’eau pure et d’eau de haute pureté, telles que le traitement de l’eau pure pour les aliments, le traitement de l’eau pure pour les boissons, le traitement de l’eau pure pour les produits pharmaceutiques, etc.

[Osmose inverse]
L’équipement d’eau pure par osmose inverse est une technologie de séparation membranaire. Le diamètre des pores de la membrane d’osmose inverse est fondamentalement le même que celui des molécules d’eau. Seules des particules de la taille d’une molécule d’eau peuvent passer, et d’autres particules ou impuretés peuvent être séparées, afin de purifier l’eau brute. À l’aide de la technologie de séparation membranaire entraînée par la pression en sélectionnant des membranes perméables (semi-perméables), lorsque la pression appliquée dans le système est supérieure à la pression osmotique de la solution entrante, les molécules d’eau pénètrent continuellement dans la membrane, s’écoulent dans le tuyau central par le canal de production d’eau, puis les impuretés, telles que les ions, Les matières organiques, les bactéries, les virus, etc., qui s’écoulent de l’eau à une extrémité sont interceptés du côté de l’entrée d’eau de la membrane, puis s’écoulent à l’extrémité de sortie de l’eau concentrée, afin d’atteindre l’objectif de séparation et de purification du traitement de l’eau pure.
Avec la réduction continue du coût de l’équipement de traitement de l’eau pure par osmose inverse et des coûts d’exploitation, de plus en plus d’industries (énergie électrique, pétrole, charbon, industrie chimique, etc.) utilisent le système d’osmose inverse pour produire de l’eau dessalée pour divers processus. L’équipement d’osmose inverse applique une technologie de séparation membranaire, qui peut éliminer efficacement les ions chargés, les substances inorganiques, les particules colloïdales, les bactéries et les substances organiques dans l’eau. Il s’agit d’un équipement de traitement de l’eau pure idéal dans les processus de préparation de l’eau de haute pureté, de dessalement de l’eau saumâtre et de traitement des eaux usées. Il est largement utilisé dans l’électronique, la pharmacie, l’alimentation, les boissons, le textile, la chimie, les centrales électriques et d’autres domaines, tels que le traitement de l’eau pure alimentaire, le traitement de l’eau pure de boisson, le traitement de l’eau pure pharmaceutique, etc.
Le système d’osmose inverse comprend généralement un système de prétraitement, un dispositif d’osmose inverse, un système de post-traitement, un système de nettoyage et un système de contrôle électrique. Le flux de processus typique des équipements de traitement de l’eau ultra-pure est le suivant :
1. Prétraitement - osmose inverse - réservoir d’eau purifiée - échangeur d’ions - lampe UV - pompe à eau pure - point d’eau
2. Prétraitement - osmose inverse primaire - osmose inverse secondaire (membrane d’osmose inverse à charge positive) - réservoir d’eau purifiée - pompe à eau pure - lampe UV - point d’eau
3. Prétraitement - osmose inverse - réservoir d’eau intermédiaire - pompe à eau intermédiaire - appareil EDI - réservoir d’eau purifiée - pompe à eau pure - lampe UV - point d’eau
4. Prétraitement → dispositif de stérilisation par ultraviolets → dispositif d’osmose inverse primaire → dispositif d’osmose inverse secondaire → réservoir d’eau intermédiaire → dispositif EDI → dispositif de désoxygénation → réservoir d’eau pure scellé à l’azote → élimination du dispositif UV TOC → polissage du lit mixte → dispositif d’ultrafiltration → point d’eau
La qualité des effluents du système de traitement de l’eau pure répond à la norme américaine ASTM et à la norme de qualité de l’eau ultra pure du Ministère de l’Électronique (grade 4 : 18m Ω cm, 15m Ω cm, 2m Ω cm et 0,5m Ω cm)
Le système de prétraitement comprend généralement une pompe à eau brute, un dispositif de dosage, un filtre à sable de quartz, un filtre à charbon actif, un filtre de précision, etc. La fonction principale est de réduire l’indice de pollution de l’eau brute et d’autres impuretés telles que le chlore résiduel, afin de répondre aux exigences de l’osmose inverse. La configuration de l’équipement du système de prétraitement doit être déterminée en fonction des conditions spécifiques de l’eau brute.
Le dispositif d’osmose inverse se compose principalement d’une pompe haute pression à plusieurs étages, d’un élément membranaire d’osmose inverse, d’une enveloppe de membrane (récipient sous pression), d’un support, etc. La fonction principale est d’éliminer les impuretés dans l’eau et de faire en sorte que l’effluent réponde aux exigences d’utilisation.
Le système de post-traitement est ajouté lorsque l’osmose inverse ne peut pas répondre aux exigences de l’effluent. Il comprend principalement un ou plusieurs équipements tels que lit d’anions, lit cationique, lit mixte, stérilisation, ultrafiltration, EDI, etc. Le système de post-traitement peut améliorer la qualité de l’effluent de l’osmose inverse pour répondre aux exigences du traitement de l’eau pure.
Le système de nettoyage est principalement composé d’un réservoir d’eau de nettoyage, d’une pompe à eau de nettoyage et d’un filtre de précision. Lorsque l’indice d’effluent pollué du système d’osmose inverse ne peut pas répondre aux exigences, il est nécessaire de nettoyer le système d’osmose inverse pour restaurer son efficacité.
Le système de contrôle électrique est utilisé pour contrôler le fonctionnement normal de l’ensemble du système d’osmose inverse. Y compris le tableau de bord, le panneau de commande, diverses protections électriques, l’armoire de commande électrique, etc.

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