Published January 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Preliminary Study and Numerical Investigation of an Electrostatic Unit for the Removal of Fluoride From Thermal Water of Ethiopian Rift Valley

Creators

  • 1. University of Cagliari
  • 2. Addis Ababa University
  • 3. Institute of Environmental Geology and Geoengineering
  • 4. National Research Council

Description

This article deals with the numerical modeling of the multiphysics investigation of an electric-field-based device for the defluoridation of Ethiopian water to mitigate fluorosis while satisfying the World Health Organization quality requirement for potable water. A tubular reactor with metallic parallel plates, connected to a static voltage source, exerts an electric force on the ion in solution, attracting it to the electrodes. Meanwhile, the ion is drifted by the laminar water flow which, in turn, allows us to separate and collect the F - -rich stream from the potable one. In this system, the electrostatic problem and the mass transport are coupled according to the highly nonlinear modified Poisson-Nernst-Planck-Stokes equations system. Therefore, carefully modeling the dielectric permittivity, the ionic diffusivity, and mobility as function of fluoride concentration and temperature, the set of operating parameters to ensure the highest fluoride removal from Ethiopian thermal water is identified.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تتناول هذه المقالة النمذجة العددية للتحقيق متعدد الفيزياء لجهاز قائم على المجال الكهربائي لإزالة الفلورة من المياه الإثيوبية للتخفيف من التسمم بالفلور مع تلبية متطلبات جودة منظمة الصحة العالمية لمياه الشرب. يمارس مفاعل أنبوبي ذو ألواح معدنية متوازية، متصل بمصدر جهد ثابت، قوة كهربائية على الأيونات في المحلول، مما يجذبها إلى الأقطاب الكهربائية. وفي الوقت نفسه، ينجرف الأيون بواسطة تدفق المياه الصفحي الذي يسمح لنا بدوره بفصل وجمع التيار الغني بالفلور من التيار الصالح للشرب. في هذا النظام، يتم إقران المشكلة الكهروستاتيكية والنقل الجماعي وفقًا لنظام معادلات بواسون- نيرنست- بلانك- ستوكس المعدل للغاية. لذلك، عند نمذجة سماحية العزل الكهربائي والانتشار الأيوني والتنقل بعناية كدالة لتركيز الفلورايد ودرجة الحرارة، يتم تحديد مجموعة معلمات التشغيل لضمان أعلى إزالة للفلورايد من المياه الحرارية الإثيوبية.

Translated Description (French)

Cet article traite de la modélisation numérique de l'enquête multiphysique d'un dispositif basé sur un champ électrique pour la défluoruration de l'eau éthiopienne afin d'atténuer la fluorose tout en satisfaisant à l'exigence de qualité de l'eau potable de l'Organisation mondiale de la santé. Un réacteur tubulaire à plaques métalliques parallèles, relié à une source de tension statique, exerce une force électrique sur l'ion en solution, l'attirant vers les électrodes. Pendant ce temps, l'ion est dérivé par le flux d'eau laminaire qui, à son tour, nous permet de séparer et de collecter le flux riche en F du flux potable. Dans ce système, le problème électrostatique et le transport de masse sont couplés selon le système d'équations de Poisson-Nernst-Planck-Stokes modifié hautement non linéaire. Par conséquent, en modélisant soigneusement la permittivité diélectrique, la diffusivité ionique et la mobilité en fonction de la concentration et de la température du fluorure, l'ensemble des paramètres de fonctionnement pour assurer l'élimination la plus élevée du fluorure de l'eau thermale éthiopienne est identifié.

Translated Description (Spanish)

Este artículo trata sobre el modelado numérico de la investigación multifísica de un dispositivo basado en campo eléctrico para la desfluoración del agua etíope para mitigar la fluorosis y satisfacer el requisito de calidad de la Organización Mundial de la Salud para el agua potable. Un reactor tubular con placas metálicas paralelas, conectado a una fuente de tensión estática, ejerce una fuerza eléctrica sobre el ion en solución, atrayéndolo a los electrodos. Mientras tanto, el ion es desviado por el flujo de agua laminar que, a su vez, nos permite separar y recoger la corriente rica en F de la potable. En este sistema, el problema electrostático y el transporte de masa se acoplan de acuerdo con el sistema de ecuaciones de Poisson-Nernst-Planck-Stokes modificado altamente no lineal. Por lo tanto, modelando cuidadosamente la permitividad dieléctrica, la difusividad iónica y la movilidad en función de la concentración de fluoruro y la temperatura, se identifica el conjunto de parámetros operativos para garantizar la mayor eliminación de fluoruro del agua termal etíope.

Files

09079588.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:abcaec6fa32c9fb9eea351677d6c160f
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة أولية ودراسة عددية لوحدة كهروستاتيكية لإزالة الفلورايد من المياه الحرارية في الوادي المتصدع الإثيوبي
Translated title (French)
Étude préliminaire et étude numérique d'une unité électrostatique pour l'élimination du fluorure de l'eau thermique de la vallée du Rift éthiopien
Translated title (Spanish)
Estudio preliminar e investigación numérica de una unidad electrostática para la eliminación de fluoruro del agua termal del valle del Rift etíope

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3021053187
DOI
10.1109/jmmct.2020.2982766

Is supplement to
https://openalex.org/W4312747563 (Other)
https://openalex.org/W4312133600 (Other)
https://openalex.org/W3026055904 (Other)
https://openalex.org/W2792869497 (Other)
https://openalex.org/W2567205727 (Other)
https://openalex.org/W2548694948 (Other)
https://openalex.org/W2361803029 (Other)
https://openalex.org/W2304501688 (Other)
https://openalex.org/W2084426624 (Other)
https://openalex.org/W2010566957 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ethiopia

References

  • https://openalex.org/W1587383330
  • https://openalex.org/W1902874550
  • https://openalex.org/W1940150974
  • https://openalex.org/W1967885685
  • https://openalex.org/W1968291495
  • https://openalex.org/W1968437656
  • https://openalex.org/W1980958035
  • https://openalex.org/W1981406356
  • https://openalex.org/W1989955091
  • https://openalex.org/W1990650840
  • https://openalex.org/W1995258920
  • https://openalex.org/W2002907176
  • https://openalex.org/W2004594881
  • https://openalex.org/W2009842135
  • https://openalex.org/W2012430124
  • https://openalex.org/W2012510685
  • https://openalex.org/W2014572101
  • https://openalex.org/W2017666350
  • https://openalex.org/W2025148954
  • https://openalex.org/W2029755064
  • https://openalex.org/W2030261619
  • https://openalex.org/W2037649171
  • https://openalex.org/W2053748143
  • https://openalex.org/W2055213812
  • https://openalex.org/W2055656807
  • https://openalex.org/W2057978013
  • https://openalex.org/W2066313186
  • https://openalex.org/W2069073133
  • https://openalex.org/W2070143291
  • https://openalex.org/W2077134517
  • https://openalex.org/W2084941048
  • https://openalex.org/W2090124922
  • https://openalex.org/W2091251078
  • https://openalex.org/W2093697458
  • https://openalex.org/W2102477928
  • https://openalex.org/W2109477199
  • https://openalex.org/W2121557354
  • https://openalex.org/W2138748014
  • https://openalex.org/W2162816135
  • https://openalex.org/W2172948312
  • https://openalex.org/W2191620356
  • https://openalex.org/W2296595459
  • https://openalex.org/W2328712161
  • https://openalex.org/W2331567198
  • https://openalex.org/W2342260591
  • https://openalex.org/W2609992149
  • https://openalex.org/W2725973783
  • https://openalex.org/W2809315319
  • https://openalex.org/W2917978064
  • https://openalex.org/W4242180006
  • https://openalex.org/W763149439