Elektrodializa ED to wysoce wydajna technologia separacji membranowej, która selektywnie umożliwia przejście jonów z roztworu przez membranę jonowymienną. Po pierwsze, pole elektryczne prądu stałego o wysokiej-częstotliwości jest wykorzystywane do wywołania kierunkowej migracji anionów i kationów w roztworze. Membrana anionowymienna i kationowymienna następnie selektywnie przepuszcza te jony, osiągając separację jonów.
Membrany do elektrodializy ED wykonane są z materiałów organicznych. W zastosowaniach obejmujących ścieki-o wysokiej zawartości soli, podobnie jak inne membrany organiczne, są one podatne na zanieczyszczenie różnymi substancjami zanieczyszczającymi wodę, co wpływa na różne parametry wydajności. Kluczem do stabilnego działania elektrodializy jest proces wstępnej obróbki. Tylko wtedy, gdy proces obróbki wstępnej przebiega prawidłowo, a woda produkcyjna spełnia wymagania membrany do elektrodializy ED dla wody zasilającej, membrana może działać stabilnie przez długi czas.
Zanieczyszczenia membran do elektrodializy ED obejmują materię organiczną, materię nieorganiczną i zanieczyszczenia mikrobiologiczne.
1. Zanieczyszczenie materią organiczną
Naładowana materia organiczna, zwłaszcza ujemnie naładowana materia organiczna, z większym prawdopodobieństwem zanieczyszcza membranę. Ponieważ materia organiczna jest zwykle naładowana ujemnie, membrany anionowymienne są bardziej podatne na zanieczyszczenia organiczne. Ujemnie naładowana materia organiczna migruje w kierunku membrany anionowymiennej pod wpływem pola elektrycznego. Zazwyczaj, ze względu na dużą masę cząsteczkową jonów organicznych, trudno jest im przejść przez membranę anionowymienną i gromadzić się na powierzchni membrany, powodując zanieczyszczanie membrany anionowymiennej. Nienaładowana materia organiczna przechodząc przez kanał przepływowy ulega głównie adsorpcji, powodując zanieczyszczanie membrany. Ponieważ nie migruje pod wpływem pola elektrycznego, powstałe w ten sposób zanieczyszczenie membrany jest wolniejsze, a stężenie materii organicznej w koncentracie nie ulega stężeniu, co pozwala na jej usunięcie poprzez czyszczenie membrany. Siarczan dodecylu, wysoce stężona substancja zanieczyszczająca organicznie w ściekach, w znaczący sposób wpływa na wydajność membran do elektrodializy ED. Membrana do elektrodializy jest bardzo wrażliwa na stężenie tych środków powierzchniowo czynnych, co wymaga wstępnej obróbki w celu usunięcia. Ponadto ketony i inne rozpuszczalniki organiczne o dużej sile rozpuszczania są również wysoce destrukcyjne dla materiałów membranowych.
2. Zanieczyszczenia nieorganiczne
Kamień powstający w wyniku reakcji elektrodowych, takich jak wodorotlenek wapnia i siarczan wapnia, osadza się na komorze elektrody i elektrodach. Reakcje polaryzacji prowadzą do tworzenia się kamienia na membranie, powodując w szczególności tworzenie się wodorotlenku magnezu i innych osadów po stronie koncentratu i wewnątrz membrany. Podczas procesu zatężania w komorze koncentratu przesycenie prowadzi do wytrącania się kamienia, w tym węglanu wapnia, węglanu magnezu i siarczanu wapnia. Skuteczne metody kontroli obejmują wstępną obróbkę-o dużej gęstości w celu zmniejszenia twardości i obniżenia stężenia tych jonów. Wiązanie jonów o wysokiej-wartościowości z membraną kationowymienną zatruwa ją, utrudniając jej usunięcie i zmniejszając jej zdolność wymiany. Jony te wymagają wstępnego usunięcia; do głębokiego usuwania zazwyczaj wykorzystuje się żywice jonowymienne.
3. Zanieczyszczenie mikrobiologiczne
Mikroorganizmy łatwo osadzają się na powierzchni membrany, rosną i namnażają się w szczelinach pomiędzy separatorami, zwiększając opór membrany, utrudniając przepływ wody i utrudniając normalną pracę elektrodializy. Głównym sposobem ograniczenia skażenia mikrobiologicznego jest usuwanie mikroorganizmów poprzez obróbkę wstępną.
