Défluoruration des eaux par dialyse de Donnan et électrodialyse

Les travaux réalisés dans cette étude avaient pour objectif l'application de techniques membranaires, dialyse de Donnan et électrodialyse, au traitement d'eaux dont la teneur en fluorure est supérieure à la valeur maximale admissible. Ces deux techniques qui mettent en jeu des membranes échangeuses d'ions, se distinguent par la nature des forces motrices de transfert. Trois eaux modèles relatives à trois pays différents (Maghreb, Sénégal et France) ont été préparées et traitées sur pilotes pré-industriels. Dans tous les cas étudiés, bien que divers anions (Cl-, HCO3-, SO42-) et cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) soient présents initialement dans les solutions à traiter, une concentration en fluorure conforme aux normes a pu être atteinte avec toutes les membranes testées.L'électrodialyse qui abaisse la teneur de tous les ions présents dans l'eau, anions et cations, entraîne une déminéralisation partielle et par conséquent un adoucissement de la solution traitée. Par contre, la dialyse de Donnan, du fait de la diffusion du sel du compartiment receveur vers la solution traitée, augmente légèrement la minéralisation initiale. Cette technique qui, du point de vue énergétique, est un procédé plus économique que l'électrodialyse, semble donc plus adaptée au traitement d'eaux fluorurées à faible minéralisation.The purpose of this work was to apply Donnan dialysis (DD) and electrodialysis (ED) for removing fluoride ion from waters where the concentration exceeds acceptable values. The techniques both use ion-exchange membranes but involve different driving forces: the difference in the electrochemical potential on both sides of the membrane for DD and the difference in the electric potential in ED.Both techniques were applied to treat model waters, the compositions of which were very close to those of natural waters contaminated by fluorides. Three standard waters related to three different countries (Maghreb, Senegal and France) were prepared and treated with pre-industrial pilots. The active membrane area was 1760 cm2 for Donnan dialysis, 552 and 2000 cm2 for electrodialysis. Two anion exchange membranes, DSV from Asahi Glass and AFX from Tokuyama Soda, were tested in Donnan dialysis. Three electrodialysis stacks equipped with different anion and cation exchange membranes, AMV-AM1/CMV from Asahi Glass, AMX/CMX and ACS/CMS from Tokuyama Soda, were used. Conductivity, pH and the concentrations of each ionic species were monitored during membrane treatment. The initial fluoride concentration were 9.5, 6.08 and 2.66 mg L-1 in each standard water, respectively.In all cases, despite the presence of different anions (Cl-, HCO3-, SO42-) and cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) generally present in ground waters, a fluoride concentration in agreement to the norms (< 1.5 mg L-1) could be achieved regardless of the composition of the treated waters or the nature of the tested membranes. Electrodialysis decreased the anion and cation concentrations and induced a partial demineralization (about 70%) and consequently a softening of the treated water. On the contrary in Donnan dialysis, due to the electrolyte diffusion from the receiving compartment to the treated solution, the mineralization of the treated water increased slightly (about 10%). In this latter process, the anion concentration declined while no changes were observed in the cation concentration, except for sodium because of the electrolyte leakage. The DSV membrane was the most effective anion exchange membrane to use in DD. In ED, the AMV-AM1/CMV stack was selected on the basis of the demineralization and softening ratio, and the energy consumption.Donnan dialysis, which from an energy consumption point of view is more economical than ED, thus seems more adapted to the treatment of low mineralization waters

Modelisation of fluoride removal in Donnan dialysis

International audienc

Application of the electrodialytic pilot plant for fluoride removal

Removal of fluorine from water was investigated by electrodialysis method. In order to check the efficacy of ED unit, parameters like applied potential, pH; initial fluoride concentrations and flow rates were varied. Significant results were obtained with concentrations of less than 10 ppm. Results were satisfactory in meeting the maximum contaminate level (MCL) of 0.01 ppm for fluoride. Effect of working parameters on energy consumption was investigated using ion-exchange membranes. Results of this study are useful for designing and operating different capacities of ED plants for recovering different ions. The ED plant was found to be satisfactory to produce a good quality drinking water from the simulated mixture by removing the unwanted ions.Исследовано удаление фтора из воды методом электродиализа. Для проверки эффективности электродиализной установки варьировали приложенную разность потенциалов, начальную концентрацию фторида и скорость потока. Важные результаты были получены при начальной концентрации фторида <10 мг/дм3. С использованием ионообменных мембран исследовано влияние рабочих параметров на энергопотребление. Результаты данной работы будут полезны для разработки и планирования производительности электродиализной установки при выделении различных ионов. Электродиализная установка оказалась эффективной для получения питьевой воды хорошего качества из модельных растворов путем удаления нежелательных ионов.Досліджено видалення фтору з води методом електродіалізу. Для перевірки ефективності електродіалізної установки варіювали прикладену різницю потенціалів, початкову концентра цію фторидута швидкість потоку. Важливі результати були отримані при початковій концентрації фториду <10 мг/дм3. З використанням іонообмінних мембран досліджено вплив робочих параметрів на енергоспоживання. Результати цієї роботи будуть корисні длярозробки та планування продуктивності електродіалізної установки при виділенні різних іонів.Електродіалізна установка виявилася ефективною для отримання питної води хорошої якості з модельних розчинів шляхом видалення - небажаних іоні