Elektrodializa (ED) to proces wykorzystujący półprzepuszczalną membranę i pole elektryczne prądu stałego do selektywnego transportu naładowanych cząstek substancji rozpuszczonych (takich jak jony) z roztworu. Ten proces separacji zagęszcza, rozcieńcza, rafinuje i oczyszcza roztwory poprzez oddzielenie naładowanych substancji od wody i innych składników nienaładowanych. Elektrodializa rozwinęła się w wielkoskalową operację chemiczną i odgrywa znaczącą rolę w technologii separacji membranowej. Znajduje szerokie zastosowanie w takich gałęziach przemysłu, jak odsalanie chemiczne, odsalanie wody morskiej, przemysł spożywczy i farmaceutyczny oraz oczyszczanie ścieków. W niektórych regionach stała się podstawową metodą produkcji wody pitnej. Oferuje ona takie zalety, jak niskie zużycie energii, znaczne korzyści ekonomiczne, proste wstępne uzdatnianie, trwały sprzęt, elastyczna konstrukcja systemu, łatwa obsługa i konserwacja, czystość procesu, niskie zużycie chemikaliów, minimalne zanieczyszczenie środowiska, długa żywotność urządzenia oraz wysoki wskaźnik odzysku wody (zwykle od 65% do 80%).
Do powszechnie stosowanych technik elektrodializy zalicza się elektrodejonizację (EDI), elektrodializę odwróconą (EDR), elektrodializę z użyciem membran ciekłych (EDLM), elektrodializę wysokotemperaturową, elektrodializę rolkową, elektrodializę z użyciem membran bipolarnych i inne.
Elektrodializa może być stosowana do oczyszczania różnych rodzajów ścieków, w tym ścieków z galwanizacji i ścieków zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Może być stosowana do ekstrakcji jonów metali i innych substancji ze ścieków, umożliwiając odzysk i ponowne wykorzystanie wody oraz cennych zasobów, przy jednoczesnej redukcji zanieczyszczeń i emisji. Badania wykazały, że elektrodializa może odzyskiwać miedź, cynk, a nawet utleniać Cr3+ do Cr6+ podczas oczyszczania roztworów pasywacyjnych w procesie produkcji miedzi. Ponadto elektrodializa została połączona z wymianą jonową w celu odzyskiwania metali ciężkich i kwasów ze ścieków z trawienia kwaśnego w zastosowaniach przemysłowych. Specjalnie zaprojektowane urządzenia do elektrodializy, wykorzystujące żywice anionowymienne i kationowymienne jako wypełniacze, zostały wykorzystane do oczyszczania ścieków zawierających metale ciężkie, zapewniając zamknięty obieg recyklingu i zerowy zrzut. Elektrodializa może być również stosowana do oczyszczania ścieków alkalicznych i organicznych.
Badania przeprowadzone w Państwowym Laboratorium Kontroli Zanieczyszczeń i Ponownego Wykorzystania Zasobów w Chinach dotyczyły oczyszczania ścieków z płukania alkalicznego, zawierających gaz resztkowy po chlorowaniu epoksydem i propanem, za pomocą elektrolizy z membraną jonowymienną. Przy napięciu elektrolizy 5,0 V i czasie cyrkulacji 3 godzin, stopień usuwania ChZT ze ścieków osiągnął 78%, a stopień odzysku alkaliów sięgnął 73,55%, co stanowiło skuteczny proces wstępnego oczyszczania dla kolejnych jednostek biochemicznych. Technologia elektrodializy została również wykorzystana do oczyszczania ścieków zawierających złożone kwasy organiczne o wysokim stężeniu, od 3% do 15%, przez firmę Shandong Luhua Petrochemical Company. Metoda ta nie pozostawia pozostałości ani zanieczyszczeń wtórnych, a uzyskany stężony roztwór zawiera od 20% do 40% kwasu, który można poddać recyklingowi i oczyszczeniu, zmniejszając jego zawartość w ściekach do 0,05% do 0,3%. Ponadto, firma Sinopec Sichuan Petrochemical Company wykorzystała specjalistyczne urządzenie do elektrodializy do oczyszczania ścieków kondensacyjnych, osiągając maksymalną wydajność oczyszczania 36 ton/h, przy zawartości azotanu amonu w wodzie zagęszczonej przekraczającej 20% i osiągając wskaźnik odzysku ponad 96%. Oczyszczona woda słodka miała frakcję masową azotu amonowego ≤40 mg/l, co spełnia normy środowiskowe.
Czas publikacji: 07.09.2023
