Elektrodialyysi

Elektrodialyysi (ED) on membraanipohjainen ionien erotteluprosessi, jossa sähkövirran avulla kationit ja anionit siirtyvät kationinvaihtomembraanien (CEM) ja anioninvaihtomembraanien (AEM) läpi. Membraanit asetetaan vuorotellen muodostamaan useita soluja, joiden välissä on pieni tilavuus, jossa liuos kiertää. DC-virta johdetaan elektrodien väliin, jolloin ioni liikkuu kohti vastakkaista elektrodiä: kationit kohti katodia ja anionit kohti anodia. Membraanimoduulien ominaisuudet sallivat vain valittujen ioneja liikkua, mikä mahdollistaa sekä veden desolvatisen että suolan poistamisen.

Jokainen solu muodostuu diluutiokoosta (diluate, D) ja konsentraatiokoosta (concentrate, C). Feed-liuos syötetään D-sarjoihin; ionit siirtyvät membranien läpi C-sarjoihin. Tämän seurauksena D-osioissa suolan pitoisuus vähenee (tuotetiiviste), ja C-osioissa pitoisuus kasvaa (konsentraatit). Sähkökoneistus mahdollistaa erottelun ilman suurta painekuormitusta, ja järjestelmää voidaan säätää tuottamassa haluttua ionityypeä.

Elektrodialyysiä on useita variantteja. Standard ED sopii suurelta osin yksittäisten ioneiden erotteluun ja veden desalinointiin brackish-vesissä. Monovaluensikohtaiset kalvot parantavat monovalenttien ionien valintaa. Bipolaariset kalvot (bed) mahdollistavat hapon ja emäksen muodostamisen suoraan ED-staakista. Elektrodialyysiä käytetään vesihuollossa, elintarvike- ja juomateollisuudessa (esim. suolanpoisto ja juomien suolapitoisuuden säätö), teollisuusveden puhdistuksessa sekä metallien palautuksessa.

Edut ja rajoitukset: ED toimii hyvin alhaisissa suolapitoisuuksissa ja matalammilla paineilla kuin useimmat vaihtoehdot, mutta energian tarve ja kalvojen saastuminen tai skaalautuminen voivat rajoittaa kannattavuutta. Ennen käsittelyä tarvitaan usein esikäsittelyä ja lähetysjärjestelyjä.

Historia: Elektrodialyysi kehitettiin 1950-luvulla ja yleistyi 1960–70-luvulla; siitä on kehittynyt monipuolinen tekniikka nykyisin käytössä laajasti vesihuollon ja teollisuuden sovelluksissa.