Электродиализ (ЭД) — это процесс, использующий полупроницаемую мембрану и электрическое поле постоянного тока для селективного переноса заряженных частиц растворенных веществ (таких как ионы) из раствора. Этот процесс разделения концентрирует, разбавляет, очищает и дезактивирует растворы, отводя заряженные растворенные вещества от воды и других незаряженных компонентов. Электродиализ превратился в крупномасштабную химическую установку и играет важную роль в технологии мембранного разделения. Он широко применяется в таких отраслях, как химическое опреснение, опреснение морской воды, пищевая и фармацевтическая промышленность, а также очистка сточных вод. В некоторых регионах он стал основным методом производства питьевой воды. Он предлагает такие преимущества, как низкое энергопотребление, значительные экономические выгоды, простая предварительная обработка, долговечное оборудование, гибкая конструкция системы, простота эксплуатации и обслуживания, чистый процесс, низкое потребление химикатов, минимальное загрязнение окружающей среды, длительный срок службы оборудования и высокие показатели извлечения воды (обычно от 65% до 80%).
К распространенным методам электродиализа относятся электроионизация (EDI), реверсивный электродиализ (EDR), электродиализ с жидкими мембранами (EDLM), высокотемпературный электродиализ, рулонный электродиализ, биполярный мембранный электродиализ и другие.
Электродиализ может использоваться для очистки различных типов сточных вод, включая сточные воды гальванических производств и сточные воды, загрязненные тяжелыми металлами. Он может применяться для извлечения ионов металлов и других веществ из сточных вод, что позволяет восстанавливать и повторно использовать воду и ценные ресурсы, одновременно снижая загрязнение и выбросы. Исследования показали, что электродиализа можно извлекать медь, цинк и даже окислять Cr3+ до Cr6+ в процессе обработки пассивирующих растворов в процессе производства меди. Кроме того, в промышленных целях электродиализа комбинируют с ионным обменом для извлечения тяжелых металлов и кислот из сточных вод кислотного травления. Специально разработанные электродиалитические устройства, использующие как анионообменные, так и катионообменные смолы в качестве наполнителей, применяются для очистки сточных вод, содержащих тяжелые металлы, обеспечивая замкнутый цикл рециркуляции и нулевой сброс. Электродиализ также может применяться для очистки щелочных и органических сточных вод.
В Государственной ключевой лаборатории контроля загрязнения и повторного использования ресурсов в Китае проводилось исследование очистки щелочных промывочных сточных вод, содержащих отходящие газы хлорирования эпоксидного пропана, с использованием ионообменной мембранной электролизной обработки. При напряжении электролиза 5,0 В и времени циркуляции 3 часа степень удаления ХПК из сточных вод достигла 78%, а степень извлечения щелочи — 73,55%, что позволило использовать эту технологию в качестве эффективной предварительной обработки для последующих биохимических установок. Технология электродиализа также применялась компанией Shandong Luhua Petrochemical Company для очистки высококонцентрированных сточных вод с комплексными органическими кислотами (от 3% до 15%). Этот метод не оставляет остатков или вторичного загрязнения, а полученный концентрированный раствор содержит от 20% до 40% кислоты, которую можно повторно использовать и обрабатывать, снижая содержание кислоты в сточных водах до 0,05%–0,3%. Кроме того, компания Sinopec Sichuan Petrochemical Company использовала специализированное устройство электродиализа для очистки конденсатных сточных вод, достигнув максимальной производительности очистки 36 т/ч, при этом содержание нитрата аммония в концентрированной воде превысило 20%, а степень извлечения составила более 96%. Очищенная пресная вода имела массовую долю аммонийного азота ≤40 мг/л, что соответствует экологическим стандартам.
Дата публикации: 07.09.2023
