Определение
Электродиализ – метод разделения растворов электролитов путем их избирательного переноса через ионоселективные мембраны под действием электрического поля. Электродиализ относится к электромембранным процессам и сочетает в себе черты как электрохимического, так и мембранного процессов.
Ионоселективные мембраны
Для проведения процесса электродиализа используются специальные мембраны, называемые ионоселективными. Они делятся на катионообменные и анионообменные. Первые избирательно пропускают ионы с положительным зарядом (катионы), а вторые – ионы с отрицательным зарядом (анионы). Данный тип мембран изготавливается из ионообменных смол – органических полимеров искусственного происхождения.
По структуре ионоселективные мембраны могут быть гомогенными или гетерогенными. Первые состоят только из ионообменных смол, тогда как вторые включают в себя инертный наполнитель, повышающий их механическую прочность. Также отдельно выделяют интерполимерные мембраны, которые отличаются от гетерогенных тем, что полимеры связующего и ионита в них не имеют химических связей, а соединяются путем переплетения макромолекул. Также ионоселективные мембраны могут быть классифицированы по структуре матрицы полимера.
Также выделяют так называемые биполярные мембраны, представляющие собой тесно прилегающие друг к другу катионообменную и анионообменную мембраны. Такое строение мембраны позволяет значительно ускорить процесс диссоциации молекул воды, так как H+ и OH- ионы отводятся из соединительного слоя под действием электрического поля в противоположные секции, а количество разложенной на ионы воды восполняется за счет диффузии недиссоциированных молекул к соединительному слою.
Другой важной классификацией является разделение ионоселективных мембран на слабо-, средне- и сильноосновные, если речь идет об анионообменной мембране, и на слабо-, средне- и сильнокислотные в случае катионообменных. Эта классификация зависит от способности к диссоциации ионогенных групп в составе мембраны.
Достоинства
- Экологичность: электродиализ не требует для своего осуществления дополнительных реагентов или иных расходуемых веществ.
- Технологичность: устройство электродиализаторов обеспечивает простоту их обслуживания и надежность при эксплуатации.
- Низкое энергопотребление.
- Возможность возврата в производство компонентов очищаемой воды.
Применение:
- Опреснение и очистка воды
Электродиализ находит все более широкое применение в области водоподготовки. Необходимая степень обессоливания достигается за счет многоступенчатого опреснения воды. Благодаря тому, что процесс электродиализа не требует дополнительных реагентов, очищенная вода так же не нуждается в дополнительной доочистке. Также данный способ обессоливания позволяет получать из пресной воды ультрачистую воду, используемую в микроэлектронике.
- Выделение ценных компонентов и регенерация сточных вод
