Elektrodializa, kako deluje, prednosti, slabosti, uporabi

The Elektrodializa To je ionsko gibanje skozi polprepustno membrano, ki jo poganja razlika v električnem potencialu. Membrane, ki se uporabljajo v elektrodializi, imajo lastnost ionskih izmenjevalnikov za katione ali za anione.

Kationske izmenjevalne membrane imajo negativne obremenitve: kationi pustijo, da prehajajo in odbijajo anione. Medtem imajo anionske membrane pozitiven naboj: pustijo anione in odganjati katione.

Shema paketa petih elektrodializnih celic. Vir: Commonshelper2 prek Wikipedije.

Elektrodializne kamere ali celice so organizirane v paketih z več membranami Aniona in kationske izmenjave, ki se med seboj izmenjujejo. Membrane anionske in kationske izmenjave razmerjajo prostore, kjer se izvajajo postopki redčenja in koncentracije tekočin.

Gonilna sila ionskih tokov, ki prečka membrane elektrodializnih celic, je razlika v električnem potencialu med katodo in anodo.

Medtem je v reverzni osmozi pretok vode iz oddelka z največjo osmolarnostjo do spodnjega predelka za osmolarnost posledica povečanja hidrostatičnega tlaka, ki ga povzroči delovanje črpalke.

[TOC]

Kako deluje v redčenju vode?

Opis paketa petih elektrodializnih celic

V prikazani shemi (nadrejena slika) je navedena lokacija šestih ionskih membran: tri kationska izmenjava in tri anionska izmenjava, ki sta med seboj prepletena. Te membrane omejujejo pet predelkov, kjer krožijo tekočine, ki sodelujejo v elektrodializi (glejte rdeče in modrikaste puščice).

Anionske membrane so pozitivno naložene, ki se pojavljajo v modri barvni shemi. Ti pustijo, da se anioni prenašajo in odbijajo katione za elektrostatično odbojnost.

Kation izmenjave membrane imajo negativno obremenitev, kar kaže na zeleno shemo. Prečkajo jih kationi, vendar odbijajo anione.

Lahko vam služi: test: značilnosti, vrste, primeri uporabe

Obe vrsti membran sta vodoodporni do vode. Shema prikazuje dva prostora, kjer se zgodi redčenje vsebnosti fiziološke raztopine. V shemi so vodni tokovi vstopa in izstopa v teh prostorih označeni v modri barvi, opredeljeni kot tok D.

Medtem obstajajo trije prostori, v katerih voda kroži z visoko vsebnostjo fiziološke raztopine, pri čemer je identificirana rdeča. Dohodek in izstopni tokovi v te oddelke so v shemi navedeni kot trenutni c.

Prav tako so v shemi navedeni predelki anode (+) in katode (-), prek katere tok in.

Delovanje elektrodialize

Katione privlači obremenitev katode (-), medtem ko je odvrgel anodo (+). Anione privlači obremenitev anode (+) in jih odbija obremenitev katode (-).

Opazovanje na primer od celic tri, štiri in pet, označuje naslednje: v celicah tri in pet kroženja koncentrirane tekočine, medtem ko v celici štirih tekočin kroži.

Ion Cl^- Štiri predel je pritegnjen k obremenitvi anode in prečka membrano anionske izmenjave, ki jo loči od predelka pet.

Medtem je na ion⁺ predelka pet odvrne pozitivno obremenitev anode, vendar ne more vstopiti v štiri. To je zato, ker je membrana, ki ločuje predelke štiri in pet, anionske izmenjave, zato odbija katione.

Po drugi strani pa NA⁺ Štiri oddelka odvrne anoda (+) in prečka membrano kationske izmenjave (-), ki jo loči od treh predelkov.

Če povzamemo: koncentracija NA⁺ in Cl^- Štirje predel se ponavadi zmanjšuje. Nato se koncentracija fiziološke raztopine zmanjša v predelkih za redčenje in se poveča v koncentracijskih predelkih.

Lahko vam služi: Applied Kemija: Predmet študija, veje, pomen, primeri

Prednosti in slabosti

Prednosti

-Elektrodializa je preprosta in neprekinjeno delovanje.

-Kemična obdelava ni potrebna za regeneracijo membran izmenjave.

-Obstajajo nizki stroški obratovanja in vzdrževanja, kar zahteva malo prostora za njegovo delovanje.

Slabosti

-Delci s premerom, večjim od 1 µm, lahko ovirajo membrane za izmenjavo ionov.

-Ne priporočamo uporabe vode s trdoto, večjo od 1, saj kalcijev karbonat ustvarja skorjo v koncentratnih celicah.

-Zahteva zdravljenje z eliminacijo ogljikovega dioksida (CO₂), saj lahko to pri disociaciji spremeni vodno prevodnost.

Razlika med dializo in elektrodializo

Dializa je pretok vode skozi polprevodno membrano manjšega oddelka za osmolarnost do večjega predelka za osmolarnost. Predel z manj osmolarnosti ima večjo koncentracijo molekul vode.

Zaradi tega vodni teče v prid koncentracijskemu gradientu, predelka z manj osmolarnosti do predelka z večjo osmolarnostjo.

Elektrodializa je na drugi strani pretok ionov skozi membrano ionske izmenjave, ki omogoča ali ne prehaja na ione, odvisno od njegovega električnega naboja. Gonilna sila gibanja ionov je razlika v električnem potencialu.

Za razliko od dialize v elektrodializi ni pretoka vode skozi membrane in obstaja samo ionski tok.

Aplikacije za elektrodializo

Demineralizacija vode

Obstajajo elektrodializne rastline, ki predelajo vodo z visokimi solmi za proizvodnjo pitne vode. Elektrodializa se uporablja tudi za obdelavo odpadne vode iz domače in industrijske uporabe, z namenom, da bi bili primerni za nadaljnjo porabo.

Lahko vam služi: Erlenmeyer Flask: Značilnosti, uporabe, metode uporabe

Natančneje, elektrodializa se uporablja pri obnavljanju dragocenih kovin, prisotnih v odtočnih vodah industrij. Uporablja se tudi pri odstranjevanju soli in kislinskih raztopin ter pri ločevanju ionskih spojin nevtralnih molekul.

Prehrambena industrija

Čeprav se elektrodializa uporablja v farmacevtski industriji, v kozmetiki, pa tudi v drugih panogah, je njegova najbolj razširjena uporaba v živilski industriji. Med katero koli od vaših aplikacij lahko omenimo naslednje:

-Smineralizacija seruma in melase

-Stabilizacija vinske tartarne kisline

-Zmanjšanje kislosti sadnih sokov

-Proizvodnja zelenjavnih beljakovin izoliranih

-Odpoved serumskih beljakovin

-Demineralizacija sojinih in ribjih olj

-Odpravljanje alkalnih ionov in melase iz pese in melase

-Obdelava morskih sadežev

-Demineralizacija grozdja in krompirjevega soka

-Koncentracija in okrevanje organskih kislin

-Proizvodnja sojinih beljakovin

-Obogatitev antioksidantov

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). Cengage učenje.
2. Wikipedija. (2020). Elektrodializa. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
3. Lentech b.V. (2020). Kaj je EDI? Okrevano od: Lentech.com
4. Mondor m., Ippersiel d., Lamarche f. (2012) Elektrodializa pri predelavi hrane. V: Boye J., Arcand in. (eds) Zelene tehnologije pri proizvodnji in predelavi hrane. Serija hrane inženiring. Springer, Boston, MA. doi.org/10.1007/978-1-4614-1587-9_12
5. Akhter M, Habib G, Qamar Njegova (2018) Uporaba elektrodiaze pri čiščenju odpadne vode in vplivu odpravljanja na uspešnost procesa. J Memb Sci Technol 8: 182. Doi: 10.4172/2155-9589.1000182
6. H. Strathmann. (6. december 2006). Elektrodiaza in njegova uporaba v industriji kemičnih procesov. Taylor & Francis Online. doi.org/10.1080/03602548508068411