Die Elektrodialyse (ED) ist ein Verfahren, das mithilfe einer semipermeablen Membran und eines Gleichstromfeldes geladene gelöste Teilchen (wie Ionen) selektiv aus einer Lösung entfernt. Dieses Trennverfahren konzentriert, verdünnt, verfeinert und reinigt Lösungen, indem es geladene gelöste Stoffe von Wasser und anderen ungeladenen Bestandteilen trennt. Die Elektrodialyse hat sich zu einem großtechnischen chemischen Verfahren entwickelt und spielt eine bedeutende Rolle in der Membrantrenntechnik. Sie findet breite Anwendung in Branchen wie der chemischen und Meerwasserentsalzung, der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sowie der Abwasserbehandlung. In einigen Regionen ist sie zum primären Verfahren der Trinkwassergewinnung geworden. Zu ihren Vorteilen zählen geringer Energieverbrauch, erhebliche wirtschaftliche Vorteile, einfache Vorbehandlung, langlebige Anlagen, flexibles Systemdesign, einfache Bedienung und Wartung, ein sauberes Verfahren, geringer Chemikalienverbrauch, minimale Umweltbelastung, lange Lebensdauer der Geräte und hohe Wasserrückgewinnungsraten (typischerweise zwischen 65 % und 80 %).
Zu den gängigen Elektrodialyseverfahren gehören Elektrodeionisation (EDI), Elektrodialyse-Umkehr (EDR), Elektrodialyse mit Flüssigmembranen (EDLM), Hochtemperatur-Elektrodialyse, Rollen-Elektrodialyse, bipolare Membran-Elektrodialyse und andere.
Die Elektrodialyse eignet sich zur Behandlung verschiedenster Abwasserarten, darunter auch Galvanikabwässer und schwermetallbelastete Abwässer. Sie ermöglicht die Extraktion von Metallionen und anderen Substanzen aus Abwässern und somit die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Wasser und wertvollen Ressourcen bei gleichzeitiger Reduzierung von Umweltverschmutzung und Emissionen. Studien haben gezeigt, dass die Elektrodialyse Kupfer und Zink zurückgewinnen und sogar Cr³⁺ zu Cr⁶⁺ oxidieren kann, beispielsweise bei der Behandlung von Passivierungslösungen in der Kupferproduktion. Darüber hinaus wird die Elektrodialyse in industriellen Anwendungen mit dem Ionenaustausch kombiniert, um Schwermetalle und Säuren aus Beizabwässern zurückzugewinnen. Speziell entwickelte Elektrodialysegeräte, die Anionen- und Kationenaustauscherharze als Füllstoffe verwenden, werden zur Behandlung schwermetallhaltiger Abwässer eingesetzt und ermöglichen so einen geschlossenen Kreislauf und abwasserfreie Produktion. Die Elektrodialyse kann auch zur Behandlung von alkalischen und organischen Abwässern angewendet werden.
Forschungen am Staatlichen Schlüssellabor für Schadstoffbekämpfung und Ressourcenwiederverwertung in China untersuchten die Behandlung von alkalischen Waschabwässern mit Abgasen aus der Epoxidpropan-Chlorierung mittels Ionenaustauschmembran-Elektrolyse. Bei einer Elektrolysespannung von 5,0 V und einer Zirkulationszeit von 3 Stunden erreichte die CSB-Reduktion 78 % und die Alkalirückgewinnungsrate 73,55 %. Dies stellt eine effektive Vorbehandlung für nachfolgende biochemische Anlagen dar. Die Shandong Luhua Petrochemical Company nutzte die Elektrodialyse auch zur Behandlung hochkonzentrierter, komplexer organischer Säureabwässer mit Konzentrationen von 3 % bis 15 %. Dieses Verfahren erzeugt keine Rückstände oder Sekundärverschmutzung. Die erhaltene konzentrierte Lösung enthält 20 % bis 40 % Säure, die recycelt und weiterverarbeitet werden kann. Dadurch wird der Säuregehalt im Abwasser auf 0,05 % bis 0,3 % reduziert. Darüber hinaus nutzte die Sinopec Sichuan Petrochemical Company eine spezielle Elektrodialyseanlage zur Behandlung von Kondensatabwasser. Die maximale Behandlungskapazität betrug 36 t/h, der Ammoniumnitratgehalt im konzentrierten Wasser lag bei über 20 %, und die Rückgewinnungsrate betrug über 96 %. Das aufbereitete Frischwasser wies einen Ammoniumstickstoff-Massenanteil von ≤ 40 mg/l auf und erfüllte somit die Umweltstandards.
Veröffentlichungsdatum: 07.09.2023
