Bulgaria
English
français
Deutsch
italiano
русский
español
português
العربية
Nederlands
한국의
Romania
Melayu
Електродиализа (ED) е независим мембранен път за обезсоляване, различен от мембранните технологии, задвижвани от налягане (RO/NF/UF/MF). Задвижван от електрическо поле, той постига разделяне на йони чрез селективна миграция на йонообменни мембрани, допълвайки, а не конкурирайки се с RO.
Основният компонент на електрохимичната обработка (ED) е мембранният стек: между анода и катода, CEM (катионобменни мембрани, които пропускат само катиони) и AEM (анионнообменни мембрани, които позволяват преминаването само на аниони) са разположени последователно, образувайки редуващи се „разреждащи камери“ и „концентрационни камери“. Когато соленият захранващ разтвор влезе в разреждащата камера, под въздействието на електрическото поле: катионите (Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ и др.) мигрират към катода, преминават през CEM в съседната концентрационна камера, но се блокират от следващия AEM и се задържат в концентрационната камера; анионите (Cl⁻, SO₄²⁻, NO₃⁻, HCO₃⁻ и др.) мигрират към анода, преминават през AEM в съседната концентрационна камера, но се блокират от следващия CEM и се задържат в концентрационната камера. Резултатът: концентрацията на йони в изтичащия поток от разреждащата камера е значително намалена, докато изтичащият поток от концентрационната камера се обогатява с йони, мигрирали от разреждащата камера. Целият процес не изисква фазова промяна, високо налягане и химикали.
Йон | Общи източници | Механизъм за отстраняване и инженерни съображения |
На⁺ | Сол, морска вода, солени води, промишлени отпадъчни води | Едновалентен катион с бърза скорост на миграция. Цел на отстраняване на ядрото при ED — скоростта на обезсоляване зависи от приложената плътност на тока и броя на етапите на мембранния подред. Крайното съдържание на Na⁺ в отпадъчния поток може да бъде едва 5–20 mg/L. |
K⁺ | Селскостопански отпадъчни води, отпадъчни води от преработка на храни | Химичното поведение е много подобно на това на Na⁺; ефективността на отстраняване на ED е почти идентична. При обезсоляване на суроватка, K⁺ се отстранява ефективно заедно с Na⁺. |
Fe³⁺/Fe²⁺ | Киселинни минни дренажи, подпочвени води | Висока степен на задържане на многовалентни катиони, но трябва да се обърне внимание на утайки от Fe(OH)₃, които запушват порите на мембраната. pH трябва да се контролира в киселинния диапазон преди навлизане или е необходимо предварително отстраняване на утайки преди окисление. |
NH₄⁺ | Отпадъчни води от битови води, отпадъчни води от аквакултури, инфилтрат от депа за отпадъци | Едновалентен катион; скоростта на отстраняване зависи от концентрациите на конкуриращи се йони. Отстраняването на NH₄⁺ е конкурентно инхибирано в среди с високо съдържание на Na⁺. Формата на амонячния азот се контролира от pH (предимно NH₄⁺ при pH<9, отстраняем чрез ED; превръща се в NH₃ молекули при pH>10 → ED не може да се отстрани). |
Ли⁺ | Солената саламура, рециклиране на литиеви батерии | Едновалентен малък йон; среща конкуренция, когато съществува едновременно с големи количества Mg²⁺. Изисква селективни йонообменни мембрани или предварителна обработка с NF, за да се отдели първо Mg²⁺, след което да се използва ED за концентриране на Li⁺. |
NH₄⁺ | Отпадъчни води от битови води, отпадъчни води от аквакултури, инфилтрат от депа за отпадъци | Едновалентен катион; скоростта на отстраняване зависи от концентрациите на конкуриращи се йони. Отстраняването на NH₄⁺ е конкурентно инхибирано в среди с високо съдържание на Na⁺. Формата на амонячния азот се контролира от pH (предимно NH₄⁺ при pH<9, отстраняем чрез ED; превръща се в NH₃ молекули при pH>10 → ED не може да се отстрани). |
Cl⁻ | Сол, морска вода, промишлени отпадъчни води | Най-бърза скорост на миграция сред анионите. „Основният целеви анион“ за ED обезсоляване. |
SO₄²⁻ | Подземни води, минни дренажи, промишлени отпадъчни води | Двувалентен анион → висока плътност на заряда → силно движещо поле → изключително висока скорост на задържане. Една от най-ефективно отстраняваните цели чрез ED. Рискът от отлагане на CaSO₄ в концентратната камера обаче изисква специален контрол. |
НЕ₃⁻ | Селскостопански отпадъчни води, замърсени с торове подземни води | Умерена скорост на отстраняване на едновалентни аниони. ED е важна технология за отстраняване на нитрати от питейна вода — в сравнение с RO, ED не произвежда концентрат с висока соленост и има по-висок процент на възстановяване (80–95%). |
HCO₃⁻ | Естествена алкалност (подпочвени води) | Премахването на HCO₃⁻ намалява буферния капацитет на водата, което води до намаляване на pH на отпадъчните води (поради изместване на равновесието на разтваряне на CO₂). Електроенергийната обработка на вода с висока алкалност изисква последваща корекция на pH. |
F⁻ | Подземни води с високо съдържание на флуор (ендемични райони с болести) | ЕД е една от препоръчаните от СЗО технологии за отстраняване на флуорид от питейна вода. Ефективността на отстраняването е значително повлияна от конкуриращите се йони (Cl⁻, SO₄²⁻) и pH. |
Анионни на органични киселини | Хранителни ферментационни бульони, промишлени отпадъчни води | Органичните йони имат по-големи молекулни обеми → по-висока устойчивост на миграция в мембраните, отколкото малките неорганични йони → по-ниски скорости на отстраняване. Поливалентните органични киселини (напр. цитрат³⁻) имат по-добри скорости на отстраняване от едновалентните органични киселини (напр. ацетат⁻). |
Трябва да се отбележи обаче, че електродиализните системи са относително чувствителни към определени йони на тежки метали и качеството на водата, постъпваща в ЕД системата, има определени изисквания. Следователно, предварително третиране на отпадъчните води от източника е необходимо, за да се отговаря на стандартите за входящите води. По отношение на физическото улавяне, механичната филтрация, ултрафилтрацията (UF) и картриджните филтри обикновено се използват за отстраняване на утайки, колоиди и други примеси, като се поддържат суспендираните твърди вещества (SS) на строго ниски нива. По отношение на химическото и адсорбционно третиране, филтрите с активен въглен се използват за отстраняване на свободния хлор с окислително увреждащи ефекти, цвета и някои органични вещества, а инхибиторите на котления камък се дозират или pH се регулира въз основа на качеството на водата, за да се предотврати образуването на неорганични соли. За йони на твърдост като калций и магнезий, както и за високовалентни метални йони като желязо и манган, е необходимо дълбоко отстраняване чрез химическо омекотяване или хелатиращи смоли, за да се намали значително натоварването от котлен камък и отравяне върху повърхностите на мембраните.
След горепосочената предварителна обработка, качеството на водата, постъпваща в ED системата, трябва да отговаря на редица основни контролни показатели: суспендирани твърди вещества (SS) обикновено се изискват под 1 mg/L; сумата от двувалентни и по-валентни катиони, склонни към утаяване на хидроксиди, като калций, магнезий, желязо и цинк, трябва да бъде <0,3 mg/L; и свободният хлор трябва да бъде намален под прага на безопасност от 0,5 mg/L. Освен това, температурата на водата обикновено трябва да се контролира между 5–40°C. В практическите инженерни приложения, комбинацията от процеси на предварителна обработка (напр. „предварителна обработка + омекотяване + ED“ или „предварителна обработка + RO + ED“) е гъвкаво конфигурирана въз основа на характеристиките на качеството на суровата вода и изискванията за крайния продукт вода, за да се постигне ефективна, дългоциклична работа на системата.
1. Какъв е принципът на работа на електродиализата?
Задвижван от електрическо поле, той използва последователно разположени CEM и AEM, за да осъществи селективна миграция на йони, да пречисти вода и да концентрира йони.
2. Какви са предимствата на електродиализата в сравнение с RO?
Електродиализата не изисква високо налягане и химикали, отличава се с по-висока скорост на възстановяване на водата и не произвежда концентрат с висока соленост.
3. За какви водни сценарии е подходяща електродиализата?
Прилага се за морска вода, солени води, промишлени отпадъчни води, селскостопански отпадъчни води, подпочвени води и пречистване на солени езерни саламури.
IPv6 ПОДДЪРЖА СЕ В МРЕЖАТА
