Treating Irrigation Water Using High-Performance Membranes for Monovalent Selective Electrodialysis

电渗析 海水淡化 微咸水 化学 二价 反渗透 选择性 无机化学 环境工程 核化学 盐度 环境科学 地质学 有机化学 海洋学 催化作用 生物化学
作者
Yvana D. Ahdab,Danyal Rehman,Georg Schücking,Maria Tereza Serrano Barbosa,John H. Lienhard
出处
期刊:ACS ES&T water [American Chemical Society]
卷期号:1 (1): 117-124 被引量:29
标识
DOI:10.1021/acsestwater.0c00012
摘要

The most common desalination technology for treating brackish irrigation water is reverse osmosis (RO). RO yields product waters low in monovalent ions that are harmful to crops (Na+ and Cl–) and in divalent ions that encourage crop growth (Ca2+, Mg2+, and SO42–). Fertilizer or divalent-rich brackish water must be mixed with the desalinated water to reintroduce these nutrients. Monovalent selective electrodialysis (MSED) provides an alternative to RO that selectively extracts monovalent ions while retaining divalent ions. This paper investigates the monovalent selectivity and potential of the new cost-effective Fujifilm MSED membranes to treat brackish source water in greenhouses, with a comparison to the widely used Neosepta MSED membranes. Thirteen groundwater compositions serve as feedwater to an MSED experimental setup to characterize membrane selectivity, ion transport, limiting current, and membrane resistance. The Fujifilm membranes demonstrate notable selectivity for all compositions. On average, they remove six sodium ions, compared to Neosepta’s four, for every calcium ion and 13 sodium ions, compared to Neosepta’s seven, for every magnesium ion, while their bench-scale cost is 68% lower than that of the Neosepta membranes. The Fujifilm selectivity values are used to calculate annual fertilizer savings of MSED relative to RO, which average $4995/ha for 6000 brackish groundwaters across the United States.

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