L'elettrodialisi ED è una tecnologia di separazione a membrana altamente efficiente che consente selettivamente agli ioni in una soluzione di passare attraverso una membrana a scambio ionico. Innanzitutto, viene utilizzato un campo elettrico a corrente continua ad alta-frequenza per indurre la migrazione direzionale di anioni e cationi nella soluzione. La membrana a scambio anionico e cationico consente quindi selettivamente il passaggio di questi ioni, ottenendo la separazione ionica.
Le membrane per elettrodialisi ED sono realizzate con materiali organici. Nelle applicazioni che coinvolgono acque reflue ad alto- sale, come altre membrane organiche, sono soggette a incrostazioni da parte di vari inquinanti presenti nell'acqua, influenzando vari parametri di prestazione. La chiave per un funzionamento stabile dell'elettrodialisi è il processo di pretrattamento. Solo quando il processo di pretrattamento funziona correttamente e l'acqua prodotta soddisfa i requisiti di acqua di alimentazione della membrana per elettrodialisi ED, la membrana può funzionare stabilmente per un lungo periodo.
Le incrostazioni sulla membrana dell'elettrodialisi ED comprendono materia organica, materia inorganica e contaminazione microbica.
1. Contaminazione della materia organica
La materia organica carica, in particolare la materia organica carica negativamente, ha maggiori probabilità di intasare la membrana. Poiché la materia organica è solitamente caricata negativamente, le membrane a scambio anionico sono più suscettibili alla contaminazione organica. La materia organica carica negativamente migra verso la membrana a scambio anionico sotto l'influenza di un campo elettrico. Tipicamente, a causa dell'elevato peso molecolare degli ioni organici, è difficile che essi passino attraverso la membrana a scambio anionico e si accumulino sulla superficie della membrana, provocandone l'intasamento. La materia organica scarica, quando passa attraverso il canale di flusso, subisce principalmente adsorbimento, causando intasamento della membrana. Poiché non migra sotto l'influenza di un campo elettrico, il conseguente intasamento della membrana è più lento e la concentrazione di materia organica nel concentrato non è concentrata, consentendone la rimozione attraverso la pulizia della membrana. Il dodecil solfato, un inquinante organico altamente concentrato nelle acque reflue, contribuisce in modo significativo alle prestazioni della membrana per elettrodialisi ED. La membrana dell'elettrodialisi è altamente sensibile alla concentrazione di questi tensioattivi e richiede un pretrattamento per la rimozione. Inoltre, anche i chetoni e altri solventi organici con un forte potere dissolvente sono altamente distruttivi per i materiali della membrana.
2. Incrostazioni inorganiche
Le incrostazioni generate dalle reazioni degli elettrodi, come l'idrossido di calcio e il solfato di calcio, si depositano sulla camera dell'elettrodo e sugli elettrodi. Le reazioni di polarizzazione portano alla formazione di incrostazioni sulla membrana, causando in particolare la formazione di idrossido di magnesio e altri precipitati sul lato concentrato e all'interno della membrana. Durante il processo di concentrazione nella camera del concentrato, la supersaturazione porta alla precipitazione di incrostazioni, inclusi i precipitati di carbonato di calcio, carbonato di magnesio e solfato di calcio. I metodi di controllo efficaci includono il pretrattamento ad alta-densità per ridurre la durezza e abbassare la concentrazione di questi ioni. Il legame degli ioni ad alta-valenza alla membrana a scambio cationico la avvelena, rendendone difficile la rimozione e riducendone la capacità di scambio. Questi ioni richiedono la rimozione del pretrattamento; la rimozione profonda utilizza tipicamente resine a scambio ionico.
3. Contaminazione microbica
I microrganismi si depositano facilmente sulla superficie della membrana e crescono e si moltiplicano negli spazi tra i separatori, aumentando la resistenza della membrana, ostacolando il flusso dell'acqua e impedendo il normale funzionamento dell'elettrodialisi. La rimozione dei microrganismi attraverso il pretrattamento è il modo principale per ridurre la contaminazione microbica.