Въведение
Биполярната мембранна електродиализа (BMED) е усъвършенствана технология за електрохимично разделяне, която използва специализиран мембранен пакет за директно преобразуване на солите в съответните им киселини и основи. Основният компонент е биполярната мембрана (BPM), която се състои от катионообменен слой и анионообменен слой, ламинирани заедно. Под въздействието на постоянен ток (DC) електрическо поле, BPM катализира дисоциацията на водните молекули в мястото на свързване, произвеждайки H⁺ и OH⁻ йони. Тези йони мигрират през мембранния пакет, за да реагират с анионите и катионите от разтвора, подаван със сол, като по този начин генерират едновременно киселинни и основни продукти.

Системни конфигурации
BMED системите се категоризират основно въз основа на дизайна им на клетъчна двойка:
Двукамерна система: Най-простата конфигурация, състояща се от редуващи се биполярни и монополярни (анионни или катионни) обменни мембрани. Тя е компактна и енергийно ефективна, но може да доведе до получаване на продукти с по-ниска чистота.
Трикомпонентна система: Това е най-широко използваната индустриална конфигурация. Тя включва повтаряща се единица от биполярна мембрана (BPM), катионнообменна мембрана (CEM) и анионнообменна мембрана (AEM), създавайки три отделни отделения: централно солено отделение, киселинно отделение и основно отделение. Този дизайн осигурява висока чистота на продукта и ефективно разделяне.
Многокомпартментни системи: Тези по-сложни конструкции (напр. четири или пет отделения) се използват за специализирани приложения, изискващи разделяне на множество йонни видове или за постигане на много високи концентрационни градиенти.

Основни предимства
BMED предлага няколко убедителни предимства пред конвенционалните химични процеси:
Зелен и устойчив процес: Технологията не изисква добавяне на външни химикали (като силни киселини или основи за неутрализация). Основният ѝ вход е сол и вода, а основните ѝ изходи са киселина и основа, което води до затворен цикъл с почти нулево изпускане на течности.
Висока чистота на продукта: BMED може да произвежда киселини и основи с висока чистота. Например, той е способен да произвежда литиев хидроксид (LiOH) с електронен клас без замърсяване с натрий, което е от решаващо значение за приложенията в батериите.
Възстановяване и оползотворяване на ресурсите: Трансформира отпадъчните соли (напр. NaCl, Na₂SO₄, Li₂SO₄) от промишлените отпадъчни води в ценни киселинни и алкални продукти, превръщайки проблема с обезвреждането в икономическа възможност.
Енергийна ефективност и икономическа ефективност: Работейки при стайна температура и налягане, BMED има по-ниска консумация на енергия в сравнение с термични процеси като изпаряване или традиционния метод на каустификация за производство на LiOH. Оперативните разходи са предимно за електроенергия и амортизация на оборудването.
Висок добив и селективност: Процесът е силно селективен и може да постигне почти количествени добиви. При производството на LiOH, например, загубата на литий е минимална, което води до степен на възстановяване над 99%.

Основни приложения
Технологията BMED е намерила разнообразни и ефективни приложения в различни индустрии:
Производство на органични киселини/алкали: Ефективно преобразува соли на органични киселини (напр. натриев лактат, натриев цитрат, натриев глюконат, соли на аминокиселини) директно в свободните им киселинни форми. По подобен начин може да регенерира органични основи като десулфуриращи амини и йонни течности, без да въвежда странични катиони.
Оползотворяване на ресурсите от саламура и отпадъчни соли: Вместо енергоемкото изпаряване и кристализация, които генерират твърди отпадъци, BMED преобразува неорганичните соли от промишлените отпадъчни води в HCl/NaOH или H₂SO₄/NaOH за многократна употреба, решавайки проблемите както с отпадъците, така и със снабдяването със суровини.
Химичен синтез с висока чистота: Водещо приложение е производството на литиев хидроксид за батерии от литиево-сулфатни саламури. Процесът води до получаване на високочист LiOH и сярна киселина като странични продукти, със значителни предимства по отношение на качеството, добива и екологичния отпечатък.
Възстановяване на околната среда и кръгова икономика: BMED е неразделна част от схемите за нулево изхвърляне на течности (ZLD) в сектори като галванопластика, преработка на редкоземни елементи и хранително-вкусова промишленост, където позволява оползотворяването на ценни химикали от сложни отпадъчни потоци.
Фармацевтична и хранително-вкусова промишленост: Технологията се използва за нежно пречистване и концентриране на чувствителни на топлина съединения като витамини, аминокиселини и други биопродукти, запазвайки тяхната цялост.