A simple steady state model for ion-exchange membranes applied to defluoridation of drinking water by crossed-fluxes dialysis

Autor: L Chaabane, F Sambe, HO Tfeil, CM Diop, H Bouayad
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2008
Předmět:
Zdroj: Journal des Sciences Pour l'Ingénieur; Vol 8 (2007); 32-44
ISSN: 0851-4453
Popis: Dans cette etude, on propose un nouveau modele simple d'etat d'equilibre pour un procede de dialyse ionique croisee. Il permet le calcul d'un coefficient global de transfert de matiere des ions fluorures qui depend de l'epaisseur et des caracteristiques de la membrane ainsi que des conditions hydrodynamiques. Une fois identifie, le coefficient global de transfert est utilise pour concevoir une unite de traitement composee de plusieurs cellules. Trois membranes anioniques (AFN, ACS, et AM3) ont ete testees pour defluorurer l'eau potable, dans une cellule composee de deux compartiments separes par l'une des membranes. Les chlorures sous la forme de NaCl ont ete utilises comme contre-ions… Des essais preliminaires ont demontre que la membrane AFN est la meilleure pour enlever les fluorures suivie de la membrane AM3. Les resultats confirment ceux obtenus par des travaux precedents. Un rapport de concentration Cl-/F- a ete determine ; sa valeur est environ 100. pour la determination des coefficients de transfert de matiere, des essais ont ete realises avec les membranes choisies (AFN et AM3). Le debit d'entree variait entre 0,1 et 0,8 L/h. La concentration en ions fluorures dans le compartiment alimentation est 10-3 M. Le modele a ete applique a des donnees experimentales pour la determination des coefficients de transfert. Ainsi, 0,024 cm/s ont ete obtenus pour la membrane AFN et 0,0129 cm/s pour la membrane AM3. En utilisant ces valeurs, le nombre de cellules necessaires pour atteindre une concentration inferieure a 1 mg/L a ete calcule pour les deux membranes selon le debit applique. In this study, a new simple steady state model is proposed for a crossed-fluxes ionic dialysis process. It allows calculation of a global fluoride ions mass transfer coefficient which depends on the membrane thickness and characteristics and on hydrodynamic conditions. Once identified, the global mass transfer coefficient is used to design a treatment unit including several cells. Three anionic membranes (AFN, ACS and AM3) were tested for fluoride ions removal from drinking water, in a cell composed of two compartments separated by one of the membranes. Chloride in NaCl form was used as a counter-ion. Preliminary tests have demonstrated that the AFN is the best membrane for fluoride removal, followed by the AM3 membrane. This result was obtained by previous works. An optimal concentration ratio Cl-/F- was determined. Its value is about 100. For the determination of mass transfer coefficients, tests were performed with the chosen membranes (AFN and AM3). The inlet flow rate was varied between 0,1 and 0,8 L/h. The fluoride ions concentration in the feed compartment was 10-3 M. The model was applied to the experimental data for mass transfer coefficients determination. Thus 0.0204 cm/s was obtained for AFN membrane and 0.0129 cm/s for AM3 membrane. Using these values the number of required cells to reach a concentration below 1 mg/L was calculated for the two membranes, according to the applied flow rate. MOTS- Keywords : ion fluorure ; defluoruration ; membranes echangeuses d'anions ; modelisation ;eau; Fluoride ion; Defluoridation; Anion exchange membrane; Modelling; Water. Journal des Sciences Pour l\'Ingenieur. Vol. 8 2007: pp.32-44
Databáze: OpenAIRE
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