Comment produire de l'eau désionisée

Dans la production industrielle, l'eau brute (eau du robinet ou eau souterraine) contient souvent de grandes quantités d'ions dissous (tels que le calcium, le magnésium, le sodium et le chlorure). Ces ions peuvent causer des problèmes importants:

Échelle: Les ions calcium et magnésium précipitent sous haute température et pression, formant des dépôts de tartre, ce qui réduit l'efficacité des échangeurs de chaleur et des chaudières, augmente la consommation d'énergie et provoque une défaillance de l'équipement.
Corrosion: Certains ions (p. ex., les chlorures et les sulfates) peuvent réagir avec les métaux dans l'équipement, causant de la corrosion et accélérant les dommages aux machines critiques.
Impact sur les réactions chimiques: Les ions dissous peuvent interférer avec les réactions chimiques dans les processus industriels, entraînant une réduction de l'efficacité et une diminution de la pureté du produit.
Contamination des composants électroniques: Dans l'industrie électronique, les résidus d'ions de l'eau peuvent rester sur les surfaces des produits, provoquant des courts-circuits ou dégradant les performances, en particulier dans la production de semi-conducteurs et de dispositifs optiques.
Contamination microbienne: La matière organique et les microbes dans l'eau peuvent former des biofilms, contaminant les processus de production et les produits finis, ce qui est particulièrement préjudiciable dans les industries pharmaceutiques et alimentaires.

Pour éviter ces problèmes, de nombreuses industries ont besoin d'eau désionisée. L'eau désionisée élimine les ions dissous (sodium, calcium, magnésium, fer) et autres impuretés, conduisant à une plus grande pureté de l'eau.

Méthodes de production de l'eau désionisée

Il existe trois méthodes principales pour produire de l'eau désionisée: l'échange d'ions, l'osmose inverse et l'électrodésionisation (EDI). Chaque méthode a ses propres avantages et est adaptée à différentes applications.

Méthode d'échange d'ions

La méthode d'échange d'ions utilise des résines échangeuses d'ions pour éliminer les ions dissous de l'eau. La résine est composée de matières échangeuses de cations et d'anions. Lorsque l'eau passe à travers le lit de résine, les cations (par exemple, sodium, calcium) sont échangés avec des ions hydrogène, et les anions (par exemple, chlorure, sulfate) sont échangés avec des ions hydroxyde, produisant de l'eau désionisée.

Méthode d'osmose inverse (RO)

L'osmose inverse utilise une membrane semi-perméable qui permet aux molécules d'eau de passer à travers tout en retenant les ions dissous, les microbes et les particules. Sous pression, l'eau est forcée à travers la membrane et les ions et autres contaminants sont retenus de l'autre côté, produisant de l'eau désionisée de haute pureté.

Méthode d'électrodéionisation (EDI)

EDI combine l'osmose inverse et l'échange d'ions, en utilisant des champs électriques pour éliminer les ions via des membranes échangeuses d'ions. La résine est régénérée en continu par le courant électrique, ce qui élimine le besoin de régénération chimique. L'EDI est généralement utilisé en combinaison avec l'osmose inverse pour produire de l'eau ultrapure.

Comparaison des méthodes de production

Voici la comparaison des trois méthodes de production d'eau désionisées—Ion Exchange (IX), l'osmose inverse (RO) et l'électrodésionisation (EDI)— en fonction de facteurs tels que principe de fonctionnement, substances éliminées, pureté de l'eau, régénération et entretien, consommation d'énergie et fonctionnement, scénarios d'application et taux de récupération de l'eau.

Critères de comparaison	Échange d'ions (IX)	Osmose inverse (RO)	Électrodésionisation (EDI)
Principe de fonctionnement	Résines échangeuses de cations et d'anions Échanger des ions dissous avec H⁺ Et oh^-	Membranes semi-perméables L'eau est poussée à travers par la pression, séparant les ions et les contaminants	Combine l'échange d'ions avec l'électrodialyse Régénère continuellement les résines sous électronique sans agents chimiques
Substances retirées	Élimine les cations (par exemple Na)⁺, Ca^{2 +}) Et des anions (par exemple Cl^-, AINSI₄^2-).	Enlève les ions, les particules, les micro-organismes et la matière organique.	Enlève presque tous les ions, avec la grande pureté, peut également manipuler des substances organiques de trace et Co₂.
Pureté de l'eau	1-10 μ S/cm, Convient aux besoins en eau de pureté inférieure.	1-10 μ S/cm Limité avec RO en une seule étape.	0.1-0.055 μ S/cm Idéal pour les applications d'eau ultra-pure.
Régénération et entretien	Nécessite une régénération chimique fréquente avec des acides et des bases, une consommation chimique élevée.	Nécessite un nettoyage périodique de la membrane pour éviter l'encrassement et le colmatage.	Aucune régénération chimique nécessaire; la résine est régénérée en continu par champ électrique, peu d'entretien.
Consommation d'énergie et fonctionnement	Faible consommation d'énergie Opération simple, mais la gestion chimique est exigée.	Consommation d'énergie élevée due aux exigences de haute pression Opération plus complexe.	Consommation d'énergie modérée Hautement automatisé Convient pour un fonctionnement continu.
Scénarios d'application	Laboratoires, industries alimentaires et des boissons, produits pharmaceutiques, eau industrielle générale.	Traitement de l'eau à grande échelle, applications industrielles (p. ex., eau d'alimentation des chaudières), eau potable.	Fabrication de semi-conducteurs, produits pharmaceutiques, biotechnologie, eau ultra pure pour laboratoires.
Taux de récupération d'eau	Taux de récupération élevé Typiquement au-dessus de 90% Sortie stable.	Taux de récupération inférieur Habituellement 50%-75%	Taux de récupération élevé, Souvent plus de 90% Combiné avec RO, l'efficacité peut dépasser 95%.

Grades de l'eau désionisée et applications

L'eau désionisée est classée en fonction de sa conductivité et de sa pureté, avec différentes qualités adaptées à des applications spécifiques. Les niveaux de qualité de l'eau généralement reconnus comprennent:

Qualité de l'eau	Conductivité	Domaines d'application
L'eau désionisée de faible pureté	1-10 μ S/cm	Opérations de laboratoire, refroidissement industriel, production d'aliments et de boissons et procédés nécessitant une pureté modérée
Eau désionisée moyenne-pureté	0.1-1 μ S/cm	Utilisé dans les opérations de laboratoire, le refroidissement industriel, la production d'aliments et de boissons et les processus où une pureté modérée est nécessaire
L'eau désionisée de grande pureté	En-dessous de 0, 1 μ S/cm	Requis pour la fabrication de semi-conducteurs, la production pharmaceutique (par exemple, pour les injections) et le nettoyage des dispositifs optiques, où une qualité d'eau extrêmement élevée est nécessaire.
L'eau ultrapure	0,055 μ S/cm ou inférieur, avec une résistivité de 18,2 MΩ·cm à 25°C	Essentiel pour la fabrication de semi-conducteurs, les industries de l'énergie nucléaire, la nanotechnologie, le génie génétique et l'analyse de laboratoire de haute précision.

L'eau désionisée joue un rôle essentiel dans diverses industries, allant des utilisations de faible pureté comme le nettoyage industriel aux applications ultrapure dans la fabrication de semi-conducteurs. En sélectionnant la méthode de production appropriée (telle que l'échange d'ions, l'osmose inverse ou l'électrodésionisation), les industries peuvent produire la qualité requise d'eau désionisée pour répondre aux besoins spécifiques. Avec les progrès de la technologie, la production d'eau désionisée continuera de devenir plus efficace et respectueuse de l'environnement, répondant aux demandes de divers secteurs pour une eau de haute pureté.