Electrodialysis as a key operating unit in chemical processes : From lab to pilot scale of latest breakthroughs - IFPEN - IFP Energies nouvelles Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Chemical Engineering Journal Année : 2024

Electrodialysis as a key operating unit in chemical processes : From lab to pilot scale of latest breakthroughs

L'électrodialyse comme opération unitaire clé dans les procédés chimiques : des dernières percées au laboratoire jusqu'à l'échelle pilote

David Pasquier

Résumé

This review article comprehensively explores the significant advancements in electrodialysis (ED) technology within the field of chemical engineering, presenting a holistic overview that spans fundamental principles, membrane materials and fabrication techniques, operational parameters, and a wide array of applications. Unlike previous studies that often narrow their focus to specific aspects of ED, this work synthesizes global advances, bridging gaps between diverse research themes to offer a coherent understanding of current trends and future directions. ED, a membrane-based separation process driven by electric potential, is pivotal for its applications in water purification, desalination, resource recovery, and beyond. This review delves into the evolution of ion-exchange membranes, highlighting innovations in materials, alongside advances in fabrication techniques that enhance membrane selectivity and efficiency. It also scrutinizes the impact of operational parameters on the performance of ED systems, addressing challenges like ion leakage, membrane fouling, and the balance between selectivity and conductivity. Process intensification and system optimization strategies are discussed, revealing how recent developments contribute to energy efficiency, scalability, and sustainability. The review further extends to emerging applications of ED in sectors ranging from environmental management to energy and hydrometallurgy industries, underscored by case studies that demonstrate practical implementations. Conclusively, this article underlines the multidisciplinary approach required for the advancement of ED technologies, suggesting avenues for future research that prioritize environmental impact, economic feasibility, and technological innovation. Through this global perspective, it aims to catalyze further exploration and application of ED in addressing some of the most pressing challenges.
Cet article de revue explore de manière exhaustive les avancées significatives de la technologie de l'électrodialyse (ED) dans le domaine du génie chimique, en présentant une vue d'ensemble holistique qui couvre les principes fondamentaux, les matériaux de membranes et les techniques de fabrication, les paramètres opérationnels, et une vaste gamme d'applications. Contrairement aux études précédentes qui se concentrent souvent sur des aspects spécifiques de l'ED, ce travail synthétise les avancées mondiales, comblant les lacunes entre divers thèmes de recherche pour offrir une compréhension cohérente des tendances actuelles et des orientations futures. L'ED, un processus de séparation basé sur les membranes et entraîné par un potentiel électrique, est essentiel pour ses applications dans la purification de l'eau, la dessalement, la récupération des ressources, et au-delà. Cette revue se penche sur l'évolution des membranes échangeuses d'ions, en mettant en lumière les innovations dans les matériaux, ainsi que les avancées dans les techniques de fabrication qui améliorent la sélectivité et l'efficacité des membranes. Elle examine également l'impact des paramètres opérationnels sur la performance des systèmes ED, abordant des défis tels que les fuites d'ions, l'encrassement des membranes et l'équilibre entre sélectivité et conductivité. Les stratégies d'intensification des processus et d'optimisation des systèmes sont discutées, révélant comment les développements récents contribuent à l'efficacité énergétique, à l'évolutivité et à la durabilité. La revue s'étend également aux applications émergentes de l'ED dans des secteurs allant de la gestion environnementale aux industries de l'énergie et de l'hydrométallurgie, soulignées par des études de cas qui démontrent des mises en œuvre pratiques. En conclusion, cet article souligne l'approche multidisciplinaire requise pour l'avancement des technologies ED, en suggérant des pistes de recherche futures qui priorisent l'impact environnemental, la faisabilité économique et l'innovation technologique. À travers cette perspective globale, il vise à catalyser une exploration et une application accrues de l'ED pour répondre à certains des défis les plus pressants.
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hal-04614216 , version 1 (17-06-2024)

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Citer

Guillaume Hopsort, Quentin Cacciuttolo, David Pasquier. Electrodialysis as a key operating unit in chemical processes : From lab to pilot scale of latest breakthroughs. Chemical Engineering Journal, 2024, 494, pp.153111. ⟨10.1016/j.cej.2024.153111⟩. ⟨hal-04614216⟩

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