Elektrodialýza Ako funguje, výhody, nevýhody, použitie

Ten Elektrodialýza Je to iónový pohyb cez semipermakálnu membránu, poháňaný rozdielom elektrického potenciálu. Membrány použité pri elektrodialýze majú vlastnosť iónových výmenníkov za katióny alebo anióny.

Membrány Cation Exchange majú negatívne zaťaženie: nechajú katióny prejsť a odraziť anióny. Medzitým majú aniónové výmenné membrány kladné obvinenie: nechajú anióny a odrážajú katióny.

Schéma balíka piatich elektrodialyzačných buniek. Zdroj: Commonshelper2 cez Wikipedia.

Elektrodialyzačné kamery alebo bunky sú organizované v balíkoch s niekoľkými aniónovými a katiónovými výmennými membránami, ktoré sa navzájom striedajú. Aniónové a katiónové výmenné membrány vymedzujú priestory, kde sa vykonávajú procesy riedenia a koncentrácie kvapalín.

Hnacia sila iónových tokov, ktoré prechádzajú cez membrány elektrodialyzačných buniek, je rozdiel v elektrickom potenciáli medzi katódou a anódou.

Medzitým v opačnom osmóze tok vody z priestoru s najväčšou osmolaritou do dolného osmolarity je spôsobený zvýšením hydrostatického tlaku, spôsobeného pôsobením čerpadla.

[TOC]

Ako funguje pri riedení vody?

Opis balíka piatich elektrodialyzačných buniek

V zobrazenej schéme (vynikajúci obraz) je uvedené umiestnenie šiestich iónových výmenných membrán: tri katiónové výmeny a tri aniónové výmeny, ktoré sú navzájom rozptýlené. Tieto membrány vymedzujú päť kompartmentov, v ktorých cirkulujú kvapaliny zapojené do elektrodialýzy (pozri červené a moderné šípky).

Aniónové výmenné membrány sú pozitívne načítané a objavujú sa v modrej schéme. Títo anióny prechádzajú a odrazujú katióny na elektrostatické odpudenie.

Výmenné membrány katiónov, zatiaľ čo majú záporné zaťaženie, ktoré naznačujú v zelenej schéme. Prechádzajú ich katiónmi, avšak odpudzujú anióny.

Môže vám slúžiť: Test: Charakteristiky, typy, príklady použitia

Oba typy membrán sú vodotesné na vodu. Schéma zobrazuje dva priestory, v ktorých dochádza k riedeniu obsahu soľného roztoku vo vode. V schéme sú vodné toky vstupu a výstupu z týchto priestorov označené modrou farbou, identifikované ako prúd D.

Medzitým existujú tri priestory, kde voda cirkuluje s vysokým obsahom soľného roztoku a je identifikovaná červená. Príjmy a výstupné toky do týchto priehradiek sú uvedené v schéme ako súčasné C.

Podobne sú v schéme uvedené anódy (+) a katódové (-).

Elektrodialýza

Katióny priťahujú zaťaženie katódy (-), zatiaľ čo anóda odrazila (+). Anióny sú priťahované zaťažením anódy (+) a odrazené zaťažením katódy (-).

Pozorovanie napríklad buniek tri, štyri a päť, naznačuje nasledujúce: V bunkách trom a piati cirkuluje koncentrovanú kvapalinu, zatiaľ čo v bunke štyri kvapaliny cirkuluje.

Ión Cl^- priehradky štyri priťahuje zaťaženie anódy a prekračuje aniónovú výmennú membránu, ktorá ju oddeľuje od priestoru päť.

Medzitým na ión⁺ priehradky päť odrazí kladným zaťažením anódy, ale nie je schopný vstúpiť do oddelenia štyri. Je to preto, že membrána, ktorá oddeľuje oddiely štyri a päť, je aniónovou výmenou, takže odpudzuje katióny.

Na druhej strane, na⁺ priehradky štyri odrazí anóda (+) a prekračuje membránu katiónov (-), ktorá ju oddeľuje od priestoru tri.

Stručne povedané: koncentrácia Na⁺ a cl^- Štyri oddelenie má tendenciu klesať. Potom sa koncentrácia soľného roztoku znižuje v zriedených kompartmentoch a zvýšenie koncentračných kompartmentov.

Môže vám slúžiť: aplikovaná chémia: objekt štúdie, vetvy, dôležitosť, príklady

Výhody a nevýhody

Výhody

-Elektrodialýza je jednoduchá a nepretržitá prevádzka.

-Chemické ošetrenie nie je potrebné na regeneráciu výmenných membrán.

-Existujú nízke náklady na prevádzku a údržbu, čo si vyžaduje malý priestor pre svoju prevádzku.

Nevýhody

-Častice s priemerom väčším ako 1 um môžu brániť výmene iónov membrány.

-Neodporúča sa používať vodu s tvrdosťou vyššou ako 1, pretože uhličitan vápenatý vytvára kôru v koncentračných bunkách.

-Vyžaduje ošetrenie eliminácie oxidu uhličitého (CO₂), pretože to pri disociácii môže modifikovať vodivosť vody.

Rozdiel medzi dialýzou a elektrodialýzou

Dialýza je prietok vody cez semiperpermabilnú membránu menšieho oddelenia osmolarity s väčšou kompartmentom osmolarity. Časť s menšou osmolaritou má väčšiu koncentráciu molekúl vody.

Z tohto dôvodu prúdi voda v prospech jej koncentračného gradientu priehradky s menšou osmolaritou do oddelenia s väčšou osmolaritou.

Elektrodialýza, na druhej strane, je tok iónov cez iónovú výmennú membránu, ktorá umožňuje alebo neprechádza na ióny, v závislosti od elektrického náboja. Hnacia sila pohybu iónov je rozdiel v elektrickom potenciáli.

Na rozdiel od dialýzy, pri elektrodialýze nedochádza k prietoku vody cez membrány a je tu iba tok iónov.

Elektrodialýza

Demineralizácia vody

Existujú elektrodialyzačné rastliny, ktoré spracúvajú vodu s vysokými soľami na výrobu pitnej vody. Elektrodialýza sa tiež používa na spracovanie odpadových vôd z domáceho a priemyselného použitia, s cieľom urobiť ich vhodnými na následnú spotrebu.

Môže vám slúžiť: Erlenmeyer Bank: Charakteristiky, použitia, metódy použitia

Konkrétne sa elektrodialýza používa pri regenerácii cenných kovov prítomných v vodných vodách priemyselných odvetví. Používa sa tiež na odstraňovanie solí a kyslých roztokov a pri separácii iónových zlúčenín neutrálnych molekúl.

Potravinársky priemysel

Aj keď sa elektrodialýza používa vo farmaceutickom priemysle, v kozmetike, ako aj v iných odvetviach, jeho najrozšírenejšie používanie je v potravinárskom priemysle. Medzi niektorou z vašich aplikácií môžeme spomenúť nasledujúce:

-Smineralizácia séra a melasy

-Stabilizácia kyseliny vínom

-Zníženie kyslosti ovocných šťavy

-Produkcia izolovaného rastlinným bielkovinám

-Zlyhanie sérových proteínov

-Demineralizácia sójových a rybích olejov

-Eliminácia alkalických iónov repy a melasy trstiny

-Ošetrenie odpadu z morského plodu

-Demineralizácia hrozna a zemiakovej šťavy

-Koncentrácia a regenerácia organických kyselín

-Produkcia sójových proteínov

-Obohatenie antioxidantov

Odkazy

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie.). Učenie sa.
2. Wikipedia. (2020). Elektrodialýza. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
3. Šošovica B.Vložka. (2020). Čo je EDI? Získané z: Lentech.com
4. Mondor M., Ippersiel d., Lamarche f. (2012) Elektrodialýza v spracovaní potravín. In: Boye j., Arcand a. (EDS) Zelené technológie pri výrobe a spracovaní potravín. Séria potravinového inžinierstva. Springer, Boston, MA. doi.org/10.1007/978-1-4614-1587-9_12
5. Akhter M, Habib G, Qamar HIS (2018) Aplikácia elektrodiázy pri úratení odpadovej vody a vplyvu znečistenia na výkon procesu. J Memb Sci Technol 8: 182. Doi: 10.4172/2155-9589.1000182
6. H. Strathmann. (6. decembra 2006). Elektrodiáza a jej aplikácia v priemysle chemických procesov. Taylor & Francis online. doi.org/10.1080/03602548508068411