Die ED-Elektrodialyse ist eine hocheffiziente Membrantrenntechnologie, die Ionen in einer Lösung selektiv durch eine Ionenaustauschmembran passieren lässt. Zunächst wird ein hochfrequentes elektrisches Gleichstromfeld verwendet, um die gerichtete Wanderung von Anionen und Kationen in der Lösung zu induzieren. Die Anionen- und Kationenaustauschmembran lässt diese Ionen dann selektiv passieren und erreicht so eine Ionentrennung.
ED-Elektrodialysemembranen bestehen aus organischen Materialien. Bei Anwendungen mit stark salzhaltigem Abwasser sind sie wie andere organische Membranen anfällig für Verschmutzung durch verschiedene Schadstoffe im Wasser, was sich auf verschiedene Leistungsparameter auswirkt. Der Schlüssel zum stabilen Betrieb der Elektrodialyse ist der Vorbehandlungsprozess. Nur wenn der Vorbehandlungsprozess ordnungsgemäß funktioniert und das Produktwasser den Speisewasserbedarf der ED-Elektrodialysemembran erfüllt, kann die Membran über einen langen Zeitraum stabil arbeiten.
Zu den Verschmutzungen der ED-Elektrodialysemembran zählen organische Stoffe, anorganische Stoffe und mikrobielle Verunreinigungen.
1. Kontamination mit organischem Material
Geladene organische Stoffe, insbesondere negativ geladene organische Stoffe, verunreinigen die Membran eher. Da organisches Material normalerweise negativ geladen ist, sind Anionenaustauschermembranen anfälliger für organische Verunreinigungen. Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes wandert negativ geladenes organisches Material zur Anionenaustauschmembran. Aufgrund des hohen Molekulargewichts organischer Ionen ist es typischerweise schwierig, die Anionenaustauschermembran zu passieren und sich auf der Membranoberfläche anzusammeln, was zu einer Verschmutzung der Anionenaustauschermembran führt. Ungeladenes organisches Material wird beim Durchgang durch den Strömungskanal hauptsächlich adsorbiert, was zu Membranverschmutzung führt. Da es unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes nicht wandert, erfolgt die resultierende Membranverschmutzung langsamer und die Konzentration organischer Stoffe im Konzentrat wird nicht konzentriert, sodass eine Entfernung durch Membranreinigung möglich ist. Dodecylsulfat, ein hochkonzentrierter organischer Schadstoff im Abwasser, trägt wesentlich zur Leistung der ED-Elektrodialysemembran bei. Die Elektrodialysemembran reagiert sehr empfindlich auf die Konzentration dieser Tenside und erfordert zur Entfernung eine Vorbehandlung. Darüber hinaus sind Ketone und andere organische Lösungsmittel mit starker Lösungskraft ebenfalls äußerst zerstörerisch für Membranmaterialien.
2. Anorganische Verschmutzung
Durch Elektrodenreaktionen entstehende Ablagerungen wie Calciumhydroxid und Calciumsulfat lagern sich auf der Elektrodenkammer und den Elektroden ab. Polarisationsreaktionen führen zur Bildung von Ablagerungen auf der Membran, insbesondere zur Bildung von Magnesiumhydroxid und anderen Niederschlägen auf der Konzentratseite und im Inneren der Membran. Während des Konzentrationsprozesses in der Konzentratkammer kommt es aufgrund der Übersättigung zur Ausfällung von Ablagerungen, darunter Kalziumkarbonat, Magnesiumkarbonat und Kalziumsulfat. Zu wirksamen Kontrollmethoden gehört eine Vorbehandlung mit hoher Dichte, um die Härte zu verringern und die Konzentration dieser Ionen zu senken. Durch die Bindung hochvalenter Ionen an die Kationenaustauschmembran wird diese vergiftet, was ihre Entfernung erschwert und ihre Austauschkapazität verringert. Diese Ionen müssen vor der Behandlung entfernt werden. Bei der Tiefenentfernung werden typischerweise Ionenaustauscherharze eingesetzt.
3. Mikrobielle Kontamination
Mikroorganismen lagern sich leicht auf der Membranoberfläche ab und wachsen und vermehren sich in den Lücken zwischen den Separatoren, wodurch der Membranwiderstand erhöht, der Wasserfluss behindert und der normale Betrieb der Elektrodialyse beeinträchtigt wird. Die Entfernung von Mikroorganismen durch Vorbehandlung ist die wichtigste Möglichkeit, die mikrobielle Kontamination zu reduzieren.