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Modeling electrodialysis and a photochemical process for their integration in saline wastewater treatment

BORGES, F. J.; ROUX-DE BALMANN, H.; GUARDANI, R.
Fonte: Brazilian Society of Chemical Engineering Publicador: Brazilian Society of Chemical Engineering
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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37.554277%
Oxidation processes can be used to treat industrial wastewater containing non-biodegradable organic compounds. However, the presence of dissolved salts may inhibit or retard the treatment process. In this study, wastewater desalination by electrodialysis (ED) associated with an advanced oxidation process (photo-Fenton) was applied to an aqueous NaCl solution containing phenol. The influence of process variables on the demineralization factor was investigated for ED in pilot scale and a correlation was obtained between the phenol, salt and water fluxes with the driving force. The oxidation process was investigated in a laboratory batch reactor and a model based on artificial neural networks was developed by fitting the experimental data describing the reaction rate as a function of the input variables. With the experimental parameters of both processes, a dynamic model was developed for ED and a continuous model, using a plug flow reactor approach, for the oxidation process. Finally, the hybrid model simulation could validate different scenarios of the integrated system and can be used for process optimization.; Brazilian Federal Agency; CNPq National Counsel of Technological and Scientific Development; (FAPESP) São Paulo Research Foundation

MODELING ELECTRODIALYSIS AND A PHOTOCHEMICAL PROCESS FOR THEIR INTEGRATION IN SALINE WASTEWATER TREATMENT

BORGES, F. J.; BALMANN, H. Roux-de; GUARDANI, R.
Fonte: BRAZILIAN SOC CHEMICAL ENG Publicador: BRAZILIAN SOC CHEMICAL ENG
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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37.554277%
Oxidation processes can be used to treat industrial wastewater containing non-biodegradable organic compounds. However, the presence of dissolved salts may inhibit or retard the treatment process. In this study, wastewater desalination by electrodialysis (ED) associated with an advanced oxidation process (photo-Fenton) was applied to an aqueous NaCl solution containing phenol. The influence of process variables on the demineralization factor was investigated for ED in pilot scale and a correlation was obtained between the phenol, salt and water fluxes with the driving force. The oxidation process was investigated in a laboratory batch reactor and a model based on artificial neural networks was developed by fitting the experimental data describing the reaction rate as a function of the input variables. With the experimental parameters of both processes, a dynamic model was developed for ED and a continuous model, using a plug flow reactor approach, for the oxidation process. Finally, the hybrid model simulation could validate different scenarios of the integrated system and can be used for process optimization.

Investigation of the mass transfer processes during the desalination of water containing phenol and sodium chloride by electrodialysis

BORGES, F. J.; BALMANN, H. Roux-de; GUARDANI, R.
Fonte: ELSEVIER SCIENCE BV Publicador: ELSEVIER SCIENCE BV
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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37.554277%
Oxidation processes are used in wastewater treatment when conventional processes are not effective due to the presence of recalcitrant organic contaminants, like phenol. However, the presence of ionic compounds associated with organic pollutants may retard the oxidation. In this work the transport of species contained in an aqueous solution of phenol containing sodium chloride was evaluated in an electrodialysis (ED) system. An experimental study was carried out in which the influence of the process variables on the phenol loss and sodium chloride removal was investigated. Experiments were also performed without current, in order to determine the phenol transfer due to diffusion. The phenol and salt concentration variations in the ED compartments were measured over time, using dedicated procedures and an experimental design to determine the global characteristic parameters. A phenomenological approach was used to relate the phenol, salt and water fluxes with the driving forces (concentration and electric potential gradients). Under ED conditions, two contributions were pointed out for the phenol transport, i.e. diffusion and convection, this latter coming from the water flux due to electroosmosis related to the migration of salts. The fitting of the parameters of the transport equations resulted in good agreement with the experimental results over the range of conditions investigated. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.; Brazilian Federal Agency CAPES

Integração dos processos de eletrodiálise e de degradação fotoquímica para o tratamento de efluentes salinos contendo fenol.; Integration of electrodialysis and photochemical degradation process for the treatment of a saline wastewater containing phenol.

Borges, Fúlvia Jung
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 25/08/2009 PT
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37.554277%
Os processos oxidativos podem ser utilizados no tratamento de efluentes contendo compostos orgânicos não-biodegradáveis. No entanto, a presença de sais dissolvidos pode inibir ou retardar o processo. Neste estudo, a dessalinização de efluentes por eletrodiálise (ED) associada a um processo de oxidação avançada (foto-Fenton) foi aplicada a uma solução aquosa contendo NaCl e fenol. O processo de ED foi avaliado em escala piloto. Um estudo experimental foi realizado no qual a influência das variáveis de processo na perda de fenol e remoção do cloreto de sódio foi investigada. Experimentos também foram realizados sem corrente elétrica para determinar a transferência de fenol devido à difusão. As variações de concentração de fenol e sal nos compartimentos do sistema de ED foram medidas com o tempo utilizando-se procedimentos pertinentes e um planejamento experimental para determinar os parâmetros característicos globais. Uma abordagem fenomenológica foi utilizada para relacionar os fluxos de fenol, sal e água com as forças motrizes (concentração e gradiente de potencial elétrico). Nas condições de ED estudadas duas contribuições ao transporte do fenol se destacaram: difusão e convecção, sendo a última devido ao fluxo de água relacionado com eletroosmose pela migração do sal. Os parâmetros estimados das equações de transporte possuem bom ajuste com os resultados experimentais na faixa de condições investigadas. O processo foto-Fenton foi estudado em um reator de batelada em escala de laboratório. Os resultados confirmam o efeito negativo da concentração de sal na eficiência de remoção de fenol por oxidação. Este efeito não foi considerado linear em relação à concentração de sal e taxa de degradação. Devido à complexidade das reações do sistema...

Modelagem e otimização de sistemas de eletrodiálise.; Modeling and optimization of multistage electrodialysis systems for water desalination.

Niño Vargas, Adriana Katerine
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 08/09/2010 PT
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37.554277%
Este estudo apresenta um modelo matemático fenomenológico para um sistema convencional de Eletrodiálise (ED) para dessalinização de água, com operação contínua em estágios. O modelo, elaborado a partir de balanços materiais em cada compartimento de um estágio genérico, foi aplicado para separação dos seguintes sais em solução aquosa: NaCl, KCl, Na2SO4 e MgCl2. A restrição operacional de sistemas de ED devida à densidade de corrente limite é particular para cada sistema e depende da configuração geométrica do equipamento, características das membranas seletivas e das propriedades do soluto. Para sua determinação, foram realizados experimentos em uma unidade de ED em escala laboratório, construída no Departamento de Engenharia Química da EPUSP. Essa unidade experimental foi utilizada para validação do modelo. A sensibilidade do modelo foi analisada para diferentes solutos em relação às seguintes variáveis: resistência elétrica da membrana, temperatura, vazão do fluido na célula, espessura da célula e concentração da alimentação, visando estabelecer seu efeito nos custos totais do sistema. O modelo foi aplicado em simulações para sistemas de ED operando em diferentes configurações: em contracorrente...

Montagem e caracterização de unidade de eletrodiálise em escala de laboratório para tratamento de soluções salinas.; Assembly and characterization of unit electrodialysis in laboratory scale for treatment of saline solutions.

Galuchi, Thales Pires Dias
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 06/08/2010 PT
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37.883862%
A escassez de água nos grandes centros urbanos deve se agravar nos próximos anos. Novas fontes de água são necessárias para suprir a demanda. Nas cidades não há disponibilidade de terrenos para construção de estações de tratamento de águas e esgotos convencionais. Por isso, são necessários novos processos de tratamento. Processos de separação por membranas como osmose reversa e eletrodiálise são usados na dessalinização de águas e efluentes. Para a realização do estudo foi montada unidade de eletrodiálise em escala de laboratório. Na montagem selecionaram-se equipamentos que fossem resistentes à salinidade das soluções. As bombas magnéticas deveriam, ainda, superar a perda de cargas causada pelas membranas. As membranas foram adquiridas no exterior; os equipamentos, no mercado local. Os experimentos foram realizados em duas etapas: exploratória e comparativa. Eles seguiram os planejamentos de fatorial e do tipo Doehlert, respectivamente. Estudou-se a dessalinização de soluções aquosas unitárias (NaCl, Na2SO4, MgCl2 e KCl), com salinidade similar à água marinha (3,5%). Obtiveram-se como respostas os fluxos de sal, de água e consumo de energia em função dos fatores envolvidos no processo. Análises estatísticas propiciaram relacionar os fatores estudados com os resultados empíricos. Os fluxos salinos são proporcionais às densidade de corrente aplicadas e não apresentaram diferenças significativas entre si. Observou-se que o fluxo de água é relevante pelo mecanismo de solvatação de íons removidos e pela osmose. O consumo de energia é proporcional à densidade de corrente e maior para os sais bivalentes.; Water shortage in urban centers is expected to get worse in the next years. New water sources are necessary to meet demand. At urban area there are no available lands to build conventional water and sewage treatment plants. Therefore...

Aplicação da eletrodiálise no tratamento da drenagem ácida de minas visando a recuperação de ácido sulfúrico.; Electrodialysis application of acid mine drainage treatment aiming sulfuric acid recovery.

Buzzi, Daniella Cardoso
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 25/10/2012 PT
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37.750762%
O principal impacto causado pela atividade de mineração de carvão é a poluição hídrica proveniente da drenagem ácida de minas (DAM), que pode ter efeitos toxicológicos nos ecossistemas aquáticos, como mortalidade, disfunções no crescimento, menores taxas de reprodução, deformidades e lesões. A DAM é formada através da oxidação de minerais de sulfeto, principalmente pirita (FeS2) e caracteriza-se por uma solução de pH ácido e metais dissolvidos (Fe, Al e Mn). Novas metodologias para o tratamento de efluentes contaminados com metais estão sendo estudadas e a eletrodiálise (ED) surge como uma destas tecnologias que tem se mostrado eficaz para a recuperação de água e concentração de eletrólitos. É considerada uma tecnologia atrativa aos mais diversos segmentos, uma vez que apresenta muitas vantagens sobre os processos tradicionais, tais como: não exige mudanças de fases; funciona de forma contínua; não necessita da adição de reagentes e não gera resíduos poluentes ao ambiente. A ED é uma técnica de separação por membranas, no qual espécies iônicas em solução são transportadas através de membranas de troca-iônica por influência da aplicação de um campo elétrico que permite a separação de ânions e cátions metálicos com a vantagem de remover os metais contaminantes e simultaneamente recuperar água e outros compostos de interesse industrial...

Tratamento de efluente contendo HEDP por eletrodiálise.; Treatment of effluent containing HEDP by electrodialysis.

Scarazzato, Tatiana
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 06/09/2013 PT
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37.97999%
Em processos de eletrodeposição, substâncias à base de cianeto são empregadas como complexantes e portadores do metal a ser depositado. Entretanto, a toxicidade associada ao cianeto e a evolução das legislações ambiental e trabalhista impulsionaram a exploração de matérias-primas alternativas aos sais cianídricos. Um estudo desenvolvido no Instituto de Pesquisas Tecnológicas avaliou a modificação de um banho comercial isento de cianeto para processos de deposição de cobre em substratos de Zamac. Neste estudo, foi utilizado um banho à base do ácido 1,hidroxietano-1,1- difosfônico, ou HEDP, um composto orgânico capaz de formar complexos estáveis com íons metálicos. Para viabilizar a substituição do cianeto pelo HEDP, deve-se consolidar uma metodologia para o tratamento do efluente gerado nas operações que o envolvam. A técnica de eletrodiálise surge como uma alternativa considerada limpa, que dispensa mudanças de fase e adição de produtos químicos ao processo. O método consiste na utilização de membranas íon-seletivas para promover a separação de espécies iônicas entre soluções utilizando a diferença de potencial elétrico entre dois pólos como força motriz. Neste trabalho, avaliou-se a aplicação da eletrodiálise no tratamento de um efluente galvânico à base de HEDP. Foram utilizadas soluções sintéticas simulando as águas de lavagem de um banho toque composto por complexos de cobre e HEDP. A construção das curvas de polarização permitiu a determinação da densidade de corrente limite a ser empregada na eletrodiálise. Nos ensaios de eletrodiálise...

Removal of cadmium and cyanide from aqueous solutions through electrodialysis

Marder, Luciano; Sulzbach, Guilherme Oto; Bernardes, Andrea Moura; Ferreira, Jane Zoppas
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: application/pdf
ENG
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37.750762%
A descarga de efluentes contendo metais pesados e cianeto pelas indústrias de galvanoplastia é uma das maiores fontes de poluição dos recursos hídricos. O emprego da técnica de eletrodiálise para o tratamento de um efluente sintético contendo aproximadamente 0,0089 mol L-1 de cádmio e 0,081 mol L-1 de cianeto foi estudado utilizando uma célula de eletrodiálise de cinco compartimentos. Os resultados demonstram que a remoção de cádmio e cianeto depende da densidade de corrente aplicada e é limitada pela precipitação de cádmio sobre a membrana catiônica.; The discharge of galvanic industry wastewaters containing heavy metals and cyanide is one of the largest sources of water pollution. The use of the electrodialysis technique for the treatment of a synthetic wastewater containing approximately 0.0089 mol L-1 cadmium and 0.081 mol L-1 cyanide was studied using a five-compartment electrodialysis cell. The results demonstrate that the removal of cadmium and cyanide depends on the applied current density and it is limited by the precipitation of cadmium on the cation-exchange membrane in the diluate central cell compartment.

Evaluation of the electrodialysis process for the treatment of metal finishing wastewater

Dalla Costa, Roni Fábio; Klein, Claudia Willrich; Bernardes, Andrea Moura; Ferreira, Jane Zoppas
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: application/pdf
ENG
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Neste trabalho estudou-se o tratamento, por eletrodiálise, de um efluente alcalino, oriundo de um processo de galvanoplastia, contendo íons de Zn, Ni, Cu, Fe e Al, bem como de Na e CN-. O estudo foi feito tanto em células de bancada quanto em uma planta piloto, utilizando-se membranas íonseletivas Nafion e Selemion. Os resultados mostraram que os íons metálicos apresentam, em sua maioria, caráter aniônico devido à formação de complexos de coordenação. Cada tipo de íon metálico apresentou uma diferente taxa de extração da solução tratada, dependendo do controle do processo ser potenciostático ou galvanostático. Para Zn, Ni e Cu houve maior extração sob controle galvanostático. Já para o Al foi verificado uma maior remoção do efluente quando o controle era potenciostático. Observou-se um comportamento anômalo para os íons ferro, os quais não são removidos do mesmo modo que os demais íons metálicos. O rendimento da extração foi máximo em tempos de ensaio relativamente baixos (2-3 h).; Metal finishing wastewater containing ions of Zn, Ni, Cu, Fe and Al, as well as of Na and CNin alkaline pH was treated by electrodialysis. The treatment was conducted in a laboratory cell and in a pilot plant unity. The experiments were carried out using Nafion and Selemion membranes. Results showed most of the metallic ions to have an anionic nature...

Tartaric stabilization of a Reserve Ruby Port Wine by cold and electrodialysis processes: Effect on chemical and sensory characteristics

Jorge, Nuno; Vilela, Alice; Braga, António; M. Nunes, Fernando; Cosme, Fernanda
Fonte: 12º Encontro de Química dos Alimentos Publicador: 12º Encontro de Química dos Alimentos
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
ENG
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38.052673%
Cold stabilization is the most common wine operation for wine tartaric stabilization. This operation consists in cooling the wine at temperatures near the wine freezing point [1, 2], to induce potassium bitartrate crystals precipitation. However, this is a slow and costly operation. Electrodialysis is a process that allows the separation of anions and cations according to their electrical charge through a selective permeability membrane, by the passage of an electric field [3-6]. Electrodialysis is a process that can also be used to stabilize the wine against tartaric instability. The focus of this work was to determine if electrodialysis could be an alternative for cold stabilization of a Reserve Ruby Port Wine. The results indicated that the wines treated by cold stabilization showed a significatant decrease on colour intensity, total anthocyanins, polymeric and total pigments. The wines treated by electrodialysis showed a significatant increase in limpidity and a significatant decrease in sodium, potassium, calcium and tartaric acid content. Wines sensory analysis revealed that those treated by electrodialysis had higher limpidity, colour intensity, persistency, balance, flavour and aromatic quality. This study provides information that could be used to select an appropriate process for wine tartaric stabilization.

Separation of bioactive peptides by electrodialysis with ultrafiltration membranes: membrane characteristics, ex-situ and in-situ digestion and their impact on peptide migration

Manenda, Mahder Seifu
Fonte: Faculdade de Ciências e Tecnologia Publicador: Faculdade de Ciências e Tecnologia
Tipo: Dissertação de Mestrado
Publicado em //2013 ENG
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Dissertation presented to Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa for obtaining the master degree in Membrane Engineering; Trypsic hydrolysis of whey protein isolate was performed simultaneously with (in-situ) and before (ex-situ) fractionation by electrodialysis with ultrafiltration membrane (EDUF) to obtain bioactive peptides. Two ultrafiltration membrane (UFM) materials, PES and PVDF, were used for a 120 minute EDUF fractionation of the hydrolysate. The two membranes showed similar zeta potential measurements at the pH of operation, 7.8, but had significantly different conductivity which decreased significantly after use in EDUF. Peptide migration to anionic (A-RC) and cationic (C+RC) peptide recovery compartment was strongly dependent on the electrical conductivity of the UFMs than their types or the digestion strategy used. For UFMs with close values of conductivity, peptide migration to the A-RC was observed to be higher with in-situ digestion while peptide migration to the C+RC was higher in an ex-situ digestion. When the two membrane types, PES and PVDF, have closer values of conductivities, PVDF was observed to exhibit more migration than PES. Peptide migration to the C+RC varied from 16.56 ± 5.36 μg/mL to 103.10 ± 2.76 μg/mL for PVDF membrane with significantly different conductivities: 2.73 ± 0.32 mS/cm and 5.47 ± 0.56 mS/cm...

Evaluation of the electrodialysis process for the treatment of metal finishing wastewater

Dalla Costa,Roni F.; Klein,Cláudia W.; Bernardes,Andrea M.; Zoppas Ferreira,Jane
Fonte: Sociedade Brasileira de Química Publicador: Sociedade Brasileira de Química
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/08/2002 EN
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37.554277%
Metal finishing wastewater containing ions of Zn, Ni, Cu, Fe and Al, as well as of Na and CN- in alkaline pH was treated by electrodialysis. The treatment was conducted in a laboratory cell and in a pilot plant unity. The experiments were carried out using Nafion and Selemion membranes. Results showed most of the metallic ions to have an anionic nature, due to the formation of coordination complexes. Each metallic ion showed a different rate of extraction from the treated solution, depending on the galvanostatic or potentiostatic operation mode. Zn, Ni and Cu have shown higher extraction under galvanostatic control. For Al, higher extraction was observed when the experiment was conducted in a potentiostatic mode. Fe ions exhibited an unexpected behavior, not being removed in the same way as the other ions. The best extraction results were obtained within 2-3 h of treatment.

Removal of cadmium and cyanide from aqueous solutions through electrodialysis

Marder,Luciano; Sulzbach,Guilherme O.; Bernardes,Andréa M.; Ferreira,Jane Zoppas
Fonte: Sociedade Brasileira de Química Publicador: Sociedade Brasileira de Química
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/08/2003 EN
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37.750762%
The discharge of galvanic industry wastewaters containing heavy metals and cyanide is one of the largest sources of water pollution. The use of the electrodialysis technique for the treatment of a synthetic wastewater containing approximately 0.0089 mol L-1 cadmium and 0.081 mol L-1 cyanide was studied using a five-compartment electrodialysis cell. The results demonstrate that the removal of cadmium and cyanide depends on the applied current density and it is limited by the precipitation of cadmium on the cation-exchange membrane in the diluate central cell compartment.

Recovery and reuse of hexavalent chromium from aqueous solutions by a hybrid technique of electrodialysis and ion exchange

Gayathri,R.; Senthil Kumar,P.
Fonte: Brazilian Society of Chemical Engineering Publicador: Brazilian Society of Chemical Engineering
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/03/2010 EN
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37.554277%
The chrome plating industry is one of the highly polluting industries whose effluent mainly consists of chromium(VI). This compound is highly toxic to aquatic life and human health. The rinse water constituents reflect the chrome plating bath characteristics; generally dead tank wash water contains about 1% of the plating bath concentration. Other metals and metal compounds usually considered as toxic can be precipitated out by suitably adjusting the pH of the wastewaters. However, Cr(VI) is soluble in almost all pH ranges and therefore an efficient treatment is required for the removal and recovery of chromium, and also for the reuse of wastewaters. The present study aims to recover the chromium by a hybrid technique of electrodialysis and ion exchange for the removal and concentration of chromate ions from the effluent. The different modes of operation like batch recirculation process, batch recirculation process with continuous dipping and continuous process were carried out to remove and recover the chromium from the effluent and the percentage reductions of chromium were found to be 98.69%, 99.18% and 100%, respectively.

Modeling electrodialysis and a photochemical process for their integration in saline wastewater treatment

Borges,F. J.; Roux-de Balmann,H.; Guardani,R.
Fonte: Brazilian Society of Chemical Engineering Publicador: Brazilian Society of Chemical Engineering
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/09/2010 EN
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37.554277%
Oxidation processes can be used to treat industrial wastewater containing non-biodegradable organic compounds. However, the presence of dissolved salts may inhibit or retard the treatment process. In this study, wastewater desalination by electrodialysis (ED) associated with an advanced oxidation process (photo-Fenton) was applied to an aqueous NaCl solution containing phenol. The influence of process variables on the demineralization factor was investigated for ED in pilot scale and a correlation was obtained between the phenol, salt and water fluxes with the driving force. The oxidation process was investigated in a laboratory batch reactor and a model based on artificial neural networks was developed by fitting the experimental data describing the reaction rate as a function of the input variables. With the experimental parameters of both processes, a dynamic model was developed for ED and a continuous model, using a plug flow reactor approach, for the oxidation process. Finally, the hybrid model simulation could validate different scenarios of the integrated system and can be used for process optimization.

Removal of lactobionic acid by electrodialysis

Severo Júnior,J. B.; Alves,T. L. M.; Ferraz,H. C.
Fonte: Brazilian Society of Chemical Engineering Publicador: Brazilian Society of Chemical Engineering
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/12/2014 EN
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37.554277%
Lactobionic acid has a number of applications, such as in cosmetic formulations and detergents, as well as in the medical field, where it is used for the preservation of organs destined for transplantation. Previous studies have reported that a promising alternative procedure for the production of lactobionic acid is the biotechnological route, using permeabilized cells of Zymomonas mobilis to produce sorbitol and lactobionic acid from fructose and lactose. However, the acid produced during the process accumulates in the reaction medium, causing enzyme deactivation. It was found that this problem can be avoided by coupling an electrodialysis unit to the reaction vessel, resulting in efficient removal of the acid from the reaction medium and improved the stability of the enzyme. These tests employed a synthetic mixture containing lactobionic acid, sorbitol, lactose, and fructose, and a factorial design was performed to identify the most influential variables. The NaCl concentration in the concentrate stream, together with the potential difference, exerted the greatest effects on the rate of removal of lactobionic acid. In all experiments, the removal efficiency exceeded 95%. The best conditions for the system investigated were a potential of 60 V...

Experimental and modeling studies on reverse electrodialysis for sustainable power generation

Pawlowski, Sylwin
Fonte: Universidade Nova de Lisboa Publicador: Universidade Nova de Lisboa
Tipo: Tese de Doutorado
Publicado em /05/2015 ENG
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37.554277%
A potentially renewable and sustainable source of energy is the chemical energy associated with solvation of salts. Mixing of two aqueous streams with different saline concentrations is spontaneous and releases energy. The global theoretically obtainable power from salinity gradient energy due to World’s rivers discharge into the oceans has been estimated to be within the range of 1.4-2.6 TW. Reverse electrodialysis (RED) is one of the emerging, membrane-based, technologies for harvesting the salinity gradient energy. A common RED stack is composed by alternately-arranged cation- and anion-exchange membranes, stacked between two electrodes. The compartments between the membranes are alternately fed with concentrated (e.g., sea water) and dilute (e.g., river water) saline solutions. Migration of the respective counter-ions through the membranes leads to ionic current between the electrodes, where an appropriate redox pair converts the chemical salinity gradient energy into electrical energy. Given the importance of the need for new sources of energy for power generation, the present study aims at better understanding and solving current challenges, associated with the RED stack design, fluid dynamics, ionic mass transfer and long-term RED stack performance with natural saline solutions as feedwaters. Chronopotentiometry was used to determinate diffusion boundary layer (DBL) thickness from diffusion relaxation data and the flow entrance effects on mass transfer were found to avail a power generation increase in RED stacks. Increasing the linear flow velocity also leads to a decrease of DBL thickness but on the cost of a higher pressure drop. Pressure drop inside RED stacks was successfully simulated by the developed mathematical model...

Recovery of acid and base from brackish water by bipolar membrane electrodialysis

Silva, Ana Isabel Rodrigues da
Fonte: Instituto Politécnico do Porto Publicador: Instituto Politécnico do Porto
Tipo: Dissertação de Mestrado
Publicado em //2012 ENG
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37.554277%
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...

Nitrate-nitrogen removal with small-scale reverse osmosis, electrodialysis and ion-exchange units in rural areas

Schoeman,J J
Fonte: Water SA Publicador: Water SA
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/10/2009 EN
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37.883862%
The nitrate-nitrogen concentration in water supplied to clinics in Limpopo Province is too high to be fit for human consumption (35 to 75 mg/ℓ NO3-N). Therefore, small-scale technologies (reverse osmosis, ion-exchange and electrodialysis) were evaluated for nitrate-nitrogen removal to make the water potable (< 10 mg/ℓ NO3-N). It was found that the reverse osmosis process should function well for nitrate-nitrogen removal. Nitrate-nitrogen could be reduced from a concentration of 35 to 43 mg/ℓ in 1 case to a concentration of between 1.4 and 5.5 mg/ℓ in the treated water. In another case it could be reduced from 54 to 72 mg/ℓ to 12 to 17 mg/ℓ in the treated water. The water was also effectively desalinated. The ion-exchange process could also reduce the nitrate-nitrogen concentration to less than 10 mg/ℓ in the treated water. However, the water could not be efficiently desalinated and the process should function better when the level of total dissolved solids in the feed is not very high. The electrodialysis process should also function well for nitrate-nitrogen and salinity removal. However, the electrodialysis process is more complicated to operate. The reverse osmosis and ion-exchange processes are therefore suggested for nitrate-nitrogen removal at clinics. Capital costs for small-scale reverse osmosis and ion-exchange units are estimated at ZAR7 000 and ZAR10 000...