Quelles sont les raisons de la diminution de la résistivité électrique des équipements EDI ?

Lors du fonctionnement de l'EDI ultra-Eau pure Lorsqu'un équipement présente une baisse de la résistivité de l'eau produite, celle-ci est généralement liée à la qualité de l'eau à l'entrée, au contrôle des paramètres de fonctionnement, à l'accumulation de polluants et à d'autres facteurs. L'analyse de données et de cas concrets qui suit explique les principaux facteurs à l'origine de ces anomalies de résistivité et les stratégies pour y remédier.

1. Impact de la qualité inférieure de l'eau Osmose inverse prétraitement
En tant qu'unité de traitement en amont de l'EDI, la qualité de l'effluent du système d'osmose inverse détermine directement les performances de production d'eau de l'EDI. Si la conductivité, la dureté ou la teneur en métaux variables de l'effluent sont insuffisantes, la qualité de l'eau produite par ce système peut être affectée. Eau osmosée Si la norme est dépassée, l'efficacité de dessalage du module EDI sera considérablement réduite.
Le défi posé par les eaux brutes à forte salinité : lorsque la teneur en sel de l’eau brute dépasse 500 mg/L, le taux de dessalement d’un système d’osmose inverse (OI) monophasé peut être inférieur à 98 %, ce qui entraîne une conductivité de l’eau supérieure à 10 µS/cm. Dans ce cas, un système d’OI biphasé permet de contrôler la conductivité de manière stable entre 1 et 3 µS/cm. Par exemple, après qu’une entreprise d’électronique a remplacé un système d’OI monophasé par un système biphasé, la charge saline à l’entrée de l’électrodéionisation (EDI) a été réduite de 70 % et la résistivité a augmenté à plus de 15 MΩ·cm.
Effet synergique du CO₂ et du pH : Lorsque la concentration de CO₂ à l’entrée dépasse 20 ppm, la teneur en HCO₃⁻ dans l’eau augmente. Sous l’effet du champ électrique de l’EDI, ce dernier se dissocie en H⁺ et CO₂²⁻, ce qui accroît la conductivité. Dans un cas précis, après l’installation d’une membrane de dégazage, la concentration de CO₂ a chuté de 35 ppm à 5 ppm et la résistivité de l’eau produite par EDI est passée de 12 mΩ·cm à 17 mΩ·cm. Parallèlement, l’ajout de substances pour ajuster le pH de l’entrée entre 7,5 et 8,0 (milieu faiblement alcalin) permet d’inhiber la dissolution du CO₂ et de réduire les interférences dues à la migration ionique.

2. Influence de paramètres de courant incontrôlés sur la migration ionique
Le courant de fonctionnement du système EDI doit être ajusté dynamiquement en fonction de la qualité de l'eau. Un courant trop élevé ou trop faible perturberait l'équilibre entre l'échange d'ions et la régénération.
Effets négatifs de la surcharge de courant : des expériences ont montré qu’au-delà de 40 mA/cm², une accumulation excessive d’ions H⁺ et OH⁻ se produit par hydro-ionisation, augmentant ainsi le risque de formation de tartre dans les réservoirs d’eau concentrée. Dans le cas d’une entreprise photovoltaïque, après avoir ajusté le courant de 2,5 A à 2,0 A, la conductivité de l’eau concentrée a diminué de 150 µS/cm à 80 µS/cm, et sa résistivité a augmenté de 18 %.
Effet de polarisation et diffusion inverse : Si le courant dépasse la limite de charge de la membrane (généralement 120 % de sa valeur nominale), le phénomène de polarisation provoque une diffusion inverse. Par exemple, un test en laboratoire a montré que lorsqu’un courant électrique dépasse la limite de 10 %, le taux de diffusion inverse des ions Na⁺ et la quantité d’ions Cl⁻ augmentent de 2,5 fois, ce qui entraîne une chute brutale de la résistivité de l’eau produite, passant de 18 mΩ·cm à 13 mΩ·cm.

3. Dommages irréversibles causés par la pollution au fer à la membrane d'empilement
Les composés ferreux sont des polluants à haut risque dans les systèmes EDI, et leurs sources comprennent la corrosion des pipelines et une teneur excessive en fer dans l'eau brute.
La forme et les propriétés d'adsorption du fer : Fe²⁺ s'oxyde facilement dans l'eau en colloïde Fe(OH)₃ (taille des particules : 0,1 à 1 µm), dont la charge de surface est adsorbée électrostatiquement par le groupe quaternionique de la résine négative. L'analyse des défaillances de l'EDI dans une centrale électrique a montré que lorsque la teneur en fer dans l'influent dépassait 0,1 ppm, la capacité d'adsorption du fer par la résine négative atteignait 3,2 mg/g, entraînant une diminution de 40 % de la capacité d'échange.
Effet cumulatif de la contamination par le fer : lors d’un fonctionnement prolongé, des composés de fer forment une couche dense à la surface de la membrane. Les observations au microscope électronique à balayage (MEB) ont montré que la teneur en fer à la surface du film contaminé pouvait atteindre 1,5 % (données d’analyse EDX), obstruant les canaux ioniques et augmentant la résistance du film. Dans un cas, après un nettoyage cyclique avec une solution d’acide citrique à 5 % et un agent réducteur à 0,1 %, la perte de charge du réacteur à membrane a été réduite de 30 % et la résistivité de l’eau produite a atteint 16 MΩ·cm.

4. Inhibition des échanges d'ions par la pollution organique
La matière organique de faible poids moléculaire (Mécanisme d'adsorption de la matière organique : l'acide humique, les tensioactifs et autres matières organiques chargées négativement se lient facilement à la résine négative. Les données expérimentales montrent que lorsque la concentration en carbone organique total (COT) de l'eau d'alimentation dépasse 50 ppb, la capacité d'échange cationique de la résine négative diminue de 25 à 30 %. Dans le cas d'une entreprise pharmaceutique, l'ajout d'un filtre à charbon actif après l'osmose inverse a permis de réduire la COT de 80 à 15 ppb et d'augmenter la résistivité électrique de l'eau produite par déionisation électrochimique (EDI) de 22 %.
Cinétique de pollution de la surface membranaire : la matière organique forme une couche de gel à la surface de la membrane, allongeant le trajet de migration des ions. Les résultats de la simulation dynamique montrent que lorsque le taux de recouvrement de la surface membranaire par la matière organique dépasse 30 %, le taux de migration des ions Na⁺ diminue de 45 % et la résistivité de la membrane de production d’eau chute en dessous de 12 MΩ·cm. Un nettoyage régulier avec une solution mixte de NaOH à 0,1 % et de NaCl à 0,5 % permet de récupérer plus de 90 % du flux membranaire.
La diminution de la résistivité de l'EDI est due à la rupture de l'équilibre ionique ou à l'augmentation de la résistance au transfert de masse. En pratique, il est nécessaire de combiner une surveillance en ligne (conductivité, COT et teneur en fer, par exemple) et une évaluation régulière des performances afin d'optimiser le prétraitement, d'ajuster les paramètres de fonctionnement et de procéder à un nettoyage chimique pour garantir la stabilité du système EDI sur le long terme.