Verfahrensbeschreibung
(technische Änderungen vorbehalten)
Das Prinzip der Elektrodialyse
Die Elektrodialyse ist ein elektrochemischer Prozess bei dem, mittels Ionenaustauschermembranen und der treibenden Kraft eines elektrischen Feldes, ionogene Bestandteile aus einer Lösung entfernt bzw. von ungeladenen Komponenten wie Zucker, Proteinen, Eiweißen usw. abgetrennt und gegebenenfalls konzentriert werden.
Entsalzung, Trennung und Konzentrierung von Salzen, Säuren und Basen sind die Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens.
Das Herzstück einer Elektrodialyseanlage sind die Membranstapel. Ein Elektrodialyse-Membranstapel besteht aus einem oder mehreren Elektrodenpaaren zwischen denen eine Vielzahl (bis zu 1000) von alternierend angeordneten Anionen- und Kationenaustauschermembranen eingebaut sind. Zwischen den Membranen sind Zellrahmen, sogenannte Spacer, eingefügt, die die Lösungszu- und -abführung ermöglichen.
Im elektrischen Feld passieren Anionen auf ihrem Weg in Richtung Anode die Anionenaustauschermembranen und die Kationen auf Ihrem Weg zur Kathode die Kationenaustauschermembranen. Sie werden danach von der jeweils nächsten Membran zurückgehalten. Somit entsteht in jeder zweiten Zelle eine verdünnte Lösung (Diluat) und in den Zwischenkammern das Konzentrat.
Schematische Darstellung
Technische Daten der Membranstapel
| Membranstapel-Typ | Typ 36 | Typ 100 | Typ 200 | Typ 320 | Typ 1750 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| eff. Membranfläche | cm² | 36 | 100 | 200 | 320 | 1750 |
| Zellrahmengröße | cm x cm | 13 x 6 | 15 x 15 | 50 x 10 | 25 x 25 | 50 x 50 |
| Zellrahmendicke | mm | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Membrananzahl pro Stapel | Stück | ca. 100 | ca. 100 | ca. 400 | ca. 300 | ca. 720 |
| eff. Membranfläche pro Stapel | m² | ca. 0,36 | ca. 1 | ca. 8 | ca. 10 | ca. 125 |
| Durchsatz pro Stapel | m³/h | 0,38 | 0,9 | 2,1 | 5 | 30 |
Vorteile des Verfahrens
- hoher Wirkungsgrad durch kleine Membranabstände (0,5 mm)
- hohe spezifische Entsalzungsleistung
- hohe Aufkonzentrierung von Salzen möglich
- hohe Produktausbeuten bei der Wasseraufbereitung
- geringer Betriebsdruck
- niedrige Entsalzungsenergie
- praktisch kein Chemikalienbedarf durch Polumkehr
- vollautomatischer Betrieb
- geringer Wartungsaufwand
- hohe Membranstandzeit
- für Spezialanwendungen stehen spezielle chemische und thermisch stabile Zellrahmen zur Verfügung
Anwendungen der Elektrodialyse
In den nachfolgend aufgeführten Bereichen wird die Elektrodialyse bereits seit vielen Jahren sehr erfolgreich eingesetzt:
Wasseraufbereitung
- Entsalzung von Brackwasser
- Nitratentfernung aus Trinkwasser
- Senkung der Betriebskosten von Ionenaustauscheranlagen durch vorherige Entsalzung mit Elektrodialyse
- Aufbereitung von Umkehrosmosekonzentrat zur Erhöhung der Produktausbeute auf über 95%
- Meerwasserkonzentrierung zur Kochsalzgewinnung
Lebensmitteltechnologie
- Entsäuerung von Fruchtsäften
- Entsalzung von Zuckerlösungen und Melasse
- Entsalzung von Molke
Biotechnologie
- Entfernung von Salzen, Säuren oder Laugen von organischen Produkten wie Farbstoffen, Aminosäuren, Vitaminen, uvm.
Oberflächentechnik
- Wertstoffrückgewinnung aus galvanischen Spülwässern (Cu, Ni, Zn, Cd, usw.)
- Rückgewinnung von Härtesalzen aus Spülwässern in Härtereien (NaNO3, KNO3 und NaNO2)
- Rückgewinnung von Säuren aus Spülwässern der Batterie- und Akkumulatorenfertigung sowie aus Beizanlagen
Abwasseraufbereitung
- Durch Kombination mit anderen Verfahren wie z. B. Verdampfern und Kristallisatoren ist eine rückstandsarme Entsorgung von hochversalzten Abwasserströmen möglich
