L'électrodialyse est un procédé de séparation électrochimique qui utilise des membranes échangeuses d'ions et un champ électrique pour éliminer les ions d'une solution. Elle est couramment utilisée dans le traitement de l'eau, le dessalement et l'industrie alimentaire pour séparer les espèces chargées des solutions aqueuses.
Formule
La formule clé pour les calculs d'électrodialyse est le taux d'élimination des ions :
\[ R = \frac{I}{F} \]
Où :
\( R \) est le taux d'élimination des ions (mol/s)
\( I \) est le courant total (A)
\( F \) est la constante de Faraday (96 485 C/mol)
Étapes de calcul
Calculons le taux d'élimination des ions et la concentration finale pour un processus d'électrodialyse :
Données :
Courant total (\( I \)) = 10 A
Débit (\( Q \)) = 100 L/h
Concentration initiale (\( C_i \)) = 0,1 mol/L
Calculer le taux d'élimination des ions :
\[ R = \frac{I}{F} = \frac{10 \text{ A}}{96 485 \text{ C/mol}} \approx 1,036 \times 10^{-4} \text{ mol/s} \]
Calculer le changement de concentration :
\[ \Delta C = \frac{R \times 3600}{Q} = \frac{1,036 \times 10^{-4} \text{ mol/s} \times 3600 \text{ s/h}}{100 \text{ L/h}} \approx 0,0373 \text{ mol/L} \]
Calculer la concentration finale :
\[ C_f = C_i - \Delta C = 0,1 \text{ mol/L} - 0,0373 \text{ mol/L} \approx 0,0627 \text{ mol/L} \]
Exemple et représentation visuelle
Visualisons le processus d'électrodialyse :
Ce diagramme illustre :
La cellule d'électrodialyse (contour bleu)
Les compartiments de la cathode (vert) et de l'anode (rouge)
La solution d'alimentation entrant dans la cellule
Le diluat (eau traitée) sortant de la cellule
Le concentré (ions éliminés) sortant de la cellule
Le mouvement des ions (cercles jaunes) du diluat vers le concentré
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