[en] Electrodialysis with Bipolar Membranes (EDBM) is an electrical-driven membrane technology that is able to generate acid and alkali from salt solution. Therefore, it presents an outstanding potential in the brine treatment industry. Nowadays, there is a lack of time-dependent simulation tools for EDBM due to the complexity of pairing Nernst-Planck (NP) equations, Poisson equation, Navier-Stokes equations and spacers geometry concerns. Also, time-dependence possess even more intricacy when solving the problem. A first version of a NP- based model was developed and implemented in MATLAB® to simulate the mass transfer phenomena in an EDBM stack for producing NaOH and HCl from a NaCl solution. The model's purpose lays on predicting concentration profiles in a batch mode as a first stage. Such model is divided into two sub-models: the first one estimates solution density based on composition, while the second describes mass transfer, considering mechanisms such as electro migration, electro-osmosis, diffusion, dielectric exclusion, Donnan equilibrium, and water splitting at the Bipolar (BP) membrane. The output generates time-dependent concentration profiles for NaOH, HCl, and NaCl in the different streams of the EDBM stack. Hence, simulations were performed using a current density range of 48-240 A/m2 and initial concentrations of 2500 mol/m3 NaCl, 200 mol/m3 NaOH, and 200 mol/m3 HCl. Results demonstrated a proportional response between current density and final product concentration, achieving 650 mol/m3 NaOH and 700 mol/m3 HCl at 240 A/m2 after 14 minutes. Additionally, an ion-injection batch mode was tested, where salt concentration was maintained constant to prevent depletion, thus limiting ion migration and enhancing NaOH and HCl production. These findings offer valuable insights for optimizing EDBM operations for alkali and acid generation both a research and full-scale levels. Additionally, it could be used for design projections and prediction

[es] La Electrodiálisis de membranas Bipolares (EDBM) es una tecnología de membranas regida por electricidad capaz de generar ácidos y bases a partir de una solución salina. Por lo tanto, presenta un potencial extraordinario en la industria del tratamiento de salmueras. En la actualidad, se carece de herramientas de simulación dependientes del tiempo para EDBM debido a la complejidad del acoplamiento de Nernst-Planck (NP), Poisson, Navier-Stokes y la geometría de los spacers. Además, una dependencia temporal brinda aún más complejidad a la hora de resolver el problema. Se desarrolló e implementó una primera versión de un modelo basado en Nernst-Planck en MATLAB® para simular la transferencia de masa en un stack de electrodiálisis de membranas bipolares (EDBM) para producir NaOH y HCl a partir de una solución de NaCl. El propósito del modelo se basa en predecir los perfiles de concentración en modo Batch. Dicho modelo se divide en dos submodelos: el primero estima la densidad de una solución basada en la composición, mientras que el segundo describe la transferencia de masa, considerando mecanismos como la electro-migración, la electroosmosis, la difusión, la exclusión dieléctrica, el equilibrio de Donnan y la disociación del agua en la membrana BP. El output genera perfiles de concentración en función del tiempo para NaOH, HCl y NaCl. Las simulaciones se realizaron utilizando un rango de densidad de corriente de 48-240 A/m2 y concentraciones iniciales de 2500 mol/m3 de NaCl, 200 mol/m3 de NaOH y 200 mol/m3 de HCl. Los resultados demostraron una respuesta proporcional entre la densidad de corriente y la concentración final del producto, logrando 650 mol/m3 de NaOH y 700 mol/m3 de HCl a 240 A/m2 después de 14 minutos. Además, se probó un modo Batch con ion-injection, donde se mantuvo la concentración de sal para evitar que se agotara la concentración inicial, lo que limita la migración de iones y mejora la producción de NaOH y HCl. Estos resultados ...