Η ηλεκτροδιάλυση (ED) είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιεί μια ημιπερατή μεμβράνη και ένα ηλεκτρικό πεδίο συνεχούς ρεύματος για να μεταφέρει επιλεκτικά φορτισμένα σωματίδια διαλυμένης ουσίας (όπως ιόντα) από ένα διάλυμα. Αυτή η διαδικασία διαχωρισμού συμπυκνώνει, αραιώνει, εξευγενίζει και καθαρίζει διαλύματα κατευθύνοντας τις φορτισμένες διαλυμένες ουσίες μακριά από το νερό και άλλα μη φορτισμένα συστατικά. Η ηλεκτροδιάλυση έχει εξελιχθεί σε λειτουργία χημικής μονάδας μεγάλης κλίμακας και παίζει σημαντικό ρόλο στην τεχνολογία διαχωρισμού μεμβράνης. Βρίσκει ευρεία εφαρμογή σε βιομηχανίες όπως η χημική αφαλάτωση, η αφαλάτωση θαλασσινού νερού, τα τρόφιμα και τα φαρμακευτικά προϊόντα και η επεξεργασία λυμάτων. Σε ορισμένες περιοχές, έχει γίνει η κύρια μέθοδος για την παραγωγή πόσιμου νερού. Προσφέρει πλεονεκτήματα όπως χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, σημαντικά οικονομικά οφέλη, απλή προεπεξεργασία, ανθεκτικό εξοπλισμό, ευέλικτο σχεδιασμό συστήματος, εύκολη λειτουργία και συντήρηση, καθαρή διαδικασία, χαμηλή χημική κατανάλωση, ελάχιστη περιβαλλοντική ρύπανση, μεγάλη διάρκεια ζωής της συσκευής και υψηλά ποσοστά ανάκτησης νερού (συνήθως κυμαίνονται από 65% έως 80%).
Οι κοινές τεχνικές ηλεκτροδιάλυσης περιλαμβάνουν ηλεκτροαποϊονισμό (EDI), αναστροφή ηλεκτροδιάλυσης (EDR), ηλεκτροδιάλυση με υγρές μεμβράνες (EDLM), ηλεκτροδιάλυση υψηλής θερμοκρασίας, ηλεκτροδιάλυση τύπου roll, ηλεκτροδιάλυση διπολικής μεμβράνης και άλλες.
Η ηλεκτροδιάλυση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία διαφόρων τύπων λυμάτων, συμπεριλαμβανομένων των λυμάτων με ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση και των λυμάτων που έχουν μολυνθεί με βαρέα μέταλλα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή ιόντων μετάλλων και άλλων ουσιών από τα λύματα, επιτρέποντας την ανάκτηση και την επαναχρησιμοποίηση του νερού και των πολύτιμων πόρων με ταυτόχρονη μείωση της ρύπανσης και των εκπομπών. Μελέτες έχουν δείξει ότι η ηλεκτροδιάλυση μπορεί να ανακτήσει χαλκό, ψευδάργυρο, ακόμη και να οξειδώσει το Cr3+ σε Cr6+ κατά την επεξεργασία διαλυμάτων παθητικοποίησης στη διαδικασία παραγωγής χαλκού. Επιπλέον, η ηλεκτροδιάλυση έχει συνδυαστεί με ανταλλαγή ιόντων για την ανάκτηση βαρέων μετάλλων και οξέων από όξινα λύματα αποξήρωσης σε βιομηχανικές εφαρμογές. Ειδικά σχεδιασμένες συσκευές ηλεκτροδιάλυσης, που χρησιμοποιούν ρητίνες ανταλλαγής ανιόντων και κατιόντων ως πληρωτικά, έχουν χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία λυμάτων βαρέων μετάλλων, επιτυγχάνοντας ανακύκλωση κλειστού βρόχου και μηδενική εκκένωση. Η ηλεκτροδιάλυση μπορεί επίσης να εφαρμοστεί για την επεξεργασία αλκαλικών και οργανικών λυμάτων.
Έρευνα που διεξήχθη στο Κρατικό Εργαστήριο Ελέγχου Ρύπανσης και Επαναχρησιμοποίησης Πόρων στην Κίνα μελέτησε την επεξεργασία των λυμάτων πλύσης αλκαλίων που περιέχουν εποξειδικό προπανικό αέριο χλωρίωσης με χρήση ηλεκτρόλυσης μεμβράνης ανταλλαγής ιόντων. Όταν η τάση ηλεκτρόλυσης ήταν 5,0 V και ο χρόνος κυκλοφορίας ήταν 3 ώρες, ο ρυθμός απομάκρυνσης COD των λυμάτων έφτασε το 78%, και ο ρυθμός ανάκτησης αλκαλίων ήταν τόσο υψηλός όσο 73,55%, χρησιμεύοντας ως αποτελεσματική προεπεξεργασία για τις επόμενες βιοχημικές μονάδες. Η τεχνολογία ηλεκτροδιάλυσης έχει επίσης χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία λυμάτων σύνθετων οργανικών οξέων υψηλής συγκέντρωσης, με συγκεντρώσεις που κυμαίνονται από 3% έως 15%, από την Shandong Luhua Petrochemical Company. Αυτή η μέθοδος δεν έχει ως αποτέλεσμα υπολείμματα ή δευτερογενή ρύπανση και το συμπυκνωμένο διάλυμα που λαμβάνεται περιέχει 20% έως 40% οξύ, το οποίο μπορεί να ανακυκλωθεί και να υποστεί επεξεργασία, μειώνοντας την περιεκτικότητα σε οξύ στα λύματα σε 0,05% έως 0,3%. Επιπλέον, η Sinopec Sichuan Petrochemical Company χρησιμοποίησε μια εξειδικευμένη συσκευή ηλεκτροδιάλυσης για την επεξεργασία των λυμάτων συμπυκνώματος, επιτυγχάνοντας μέγιστη ικανότητα επεξεργασίας 36 t/h, με την περιεκτικότητα σε νιτρικό αμμώνιο στο συμπυκνωμένο νερό να φτάνει πάνω από 20% και επιτυγχάνοντας ποσοστό ανάκτησης άνω του 96 %. Το επεξεργασμένο γλυκό νερό είχε κλάσμα μάζας αζώτου αμμωνίου ≤40 mg/L, που πληρούσε τα περιβαλλοντικά πρότυπα.
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-07-2023
