Ηλεκτροαπιονισμός
Ο ηλεκτροαπιονισμός (electrodeionization) είναι μια ηλεκτροχημική διεργασία απομάκρυνσης ιόντων ή ιοντογενών ουσιών από το νερό ή άλλα υγρά που χρησιμοποιεί ηλεκτρικά ενεργά μέσα (ιοντοανταλλακτικές μεμβράνες και ρητίνες) και ένα ηλεκτρικό δυναμικό για να προκαλέσει μεταφορά ιόντων.
Σ' αντίθεση με τον χωρητικό απιονισμό (capacitive deionization) ο ηλεκτροαπιονισμός είναι μια συνεχής διεργασία που δεν απαιτεί εναλλασσόμενα στάδια φόρτισης – εκφόρτισης – έκπλυσης των ηλεκτροδίων.
Η τεχνολογία συνδυάζει συγχρόνως δύο βασικές διεργασίες: την ηλεκτροδιαπίδυση ή ηλεκτροδιάλυση (electrodialysis) και την ιοντοανταλλαγή αποφεύγοντας το βασικό μειονέκτημα της ηλεκτροδιαπίδυσης λόγω του φαινομένου της πόλωσης συγκέντρωσης (concentration polarization) και εκμεταλλευόμενη το πλεονέκτημα της ιοντοανταλλαγής.
Για το λόγο αυτό ορισμένες φορές αναφέρεται και ως ηλεκτροδιαπίδυση πληρωμένης κυψέλης (filled cell electrodialysis).
Αρχή λειτουργίας
Η συσκευή ηλεκτροαπιονισμού είναι μια διάταξη ηλεκτρόλυσης αποτελούμενη από εναλλασσόμενα διαμερίσματα συγκέντρωσης και αραίωσης ιόντων τα οποία διαχωρίζονται μεταξύ τους με εναλλασσόμενες ανιοντοδιαπερατές (Α) και κατιοντοδιαπερατές (Κ) μεμβράνες.
Στα διαμερίσματα αραίωσης τοποθετούνται οι ιοντοανταλλακτικές ρητίνες μικτής ή διαχωρισμένης κλίνης.
Το προς καθαρισμό νερό διοχετεύεται κάθετα προς το εφαρμοζόμενο ηλεκτρικό πεδίο, όπου λόγω ιοντοανταλλαγής με τις ρητίνες συγκρατούνται όλα τα ιόντα.
Το εξερχόμενο απιονισμένο νερό παρουσιάζει ηλεκτρική αγωγιμότητα -6 S/m .
Εξ' αιτίας του ηλεκτρικού πεδίου τα αρχικά συγκρατούμενα από τις ρητίνες κατιόντα και ανιόντα κινούνται προς τα ηλεκτρόδια της καθόδου και της ανόδου αντίστοιχα.
Έτσι, διαπερνούν τις μεμβράνες αντιθέτου φορτίου δηλ.
τις κατιοντοδιαπερατές και τις ανιοντοπερατές, αλλά όχι τις μεμβράνες ομοίου φορτίου δηλ.
τις ανιοντοδιαπερατές και κατιοντοδιαπερατές αντίστοιχα.
Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται αύξηση της συγκέντρωσης και εγκλωβισμός των ιόντων στα διαμερίσματα συγκέντρωσης.
Επιπρόσθετα, με την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου λαμβάνει χώρα και διάσταση των μορίων του νερού στα ιόντα του Η+ και ΟΗ- τα οποία εκτοπίζουν τα άλλα κατιόντα και ανιόντα από τις ρητίνες αντίστοιχα.
Κατά συνέπεια, δημιουργείται μια συνεχούς λειτουργίας αυτοαναγέννηση των ιοντοανταλλακτικών ρητινών χωρίς χρήση χημικών.
Εφαρμογές
Ο συνεχής ηλεκτροαπιονισμός εφαρμόζεται κυρίως ως τελευταίο στάδιο επεξεργασίας για τη παραγωγή υπερκάθαρου απιονισμένου νερού στις βιομηχανίες φαρμάκων και ημιαγωγών.
Χρησιμοποιείται επίσης για εξυγίανση υδατικών βιομηχανικών αποβλήτων από μονάδες επιμεταλλώσεων ή επεξεργασίας μετάλλων για απομάκρυνση των τοξικών ιόντων βαρέων μετάλλων με ταυτόχρονη ανακύκλωση και επαναχρησιμοποίηση του νερού.
Πηγές και άλλες σημειώσεις
