Dialyse- und Elektrodialyseanlagen zur Stofftrennung und Rückgewinnung
ELEKTRODIALYSE – Entsalzen – Trennen - Konzentrieren
Das Prinzip der Wertstoffrückgewinnung und
der Verminderung der Umweltbelastung mit
Schadstoffen, führte uns schon seit Jahren
dazu, die chemischen Behandlungsverfahren
von Wässern und Abwässern durch
physikalische zu ergänzen, um der Natur nur
die absolut unvermeidbaren Abwässer und
Abwässerinhaltsstoffe zuzuführen.
Die logische Konsequenz daraus ist unsere
Membrantechnik.
Sie reicht von der Filtration bis zur Elektrodialyse.
Vorteile der Elektrodialyse
- Keine thermische oder mechanische
Beschädigung des Produktes (organische
Substanzen) bei der Entsalzung
- Sehr hohe Produktausbeuten bei der
Wasseraufbereitung durch hohe Konzentrierungsfaktoren
im Konzentrat, d. h. :
- keine Begrenzung durch den
osmotischen Druck
- bis zu 20% Salzgehalt im Konzentrat
- bis zu 300…400% Calziumsulfatübersättigung
im Konzentrat
- Niedrige Betriebskosten, da
- geringer Betriebsdruck
- hohe Stromausbeute (ca. 95%)
- niedrige Entsalzungsenergie
- praktisch kein Chemikaliendedarf durch
Stromumkehr
- einfache Bedienung
- vollautomatischer Betrieb
- Lange Membranstandzeiten
- Betriebstemperatur bis zu 50 Grad °C
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Aufbau und Prinzip der Elektrodialyse
Das Verfahren wird dort eingesetzt wo
Lösungen die gelösten, elektrisch geladenen
oder nicht ionogenen Teilchen enthalten, und
die voneinander getrennt oder verdünnt und
konzentriert werden sollen.
Die treibende Kraft des Verfahrens ist das
elektrische Potential. Ein Elektrodialysemembranstapel
besteht aus einer Reihe von
Zellen, die durch alternierend angeordnete
Anionen- und Kationenaustauschermembranen
voneinander getrennt sind. Diese
Anordnung wird durch die Endblöcke, die
Anode und Kathode beinhalten, ergänzt und
in einer filterpressenähnlichen Spannvorrichtung
zusammengehalten.
An den Elektroden wird Gleichspannung angelegt
und die aufzuarbeitende Rohlösung
wird durch den Membranstapel gepumpt
(siehe Prinzipskizze).
Unter dem Einfluß des angelegten Stromes
wandern die Kationen zur Kathode und die
Anionen zur Anode. Während die Kationen
die Kationenaustauschermembranen leicht
passieren, werden sie an der folgenden
Anionenaustauchermembrane zurückgehalten.
Umgekehrt können die Anionen die Anionenaustauschermembrane
leicht durchdringen
und werden durch die Kationenaustauschermembranen
ausgesperrt.
Dadurch entsteht in jeder zweiten Zelle des
Stapels eine Konzentrierung, während in den
jeweiligen Nachbarzellen durch Ionenentfernung
eine Entsalzung stattfindet.
Durch entsprechend angeordnete Zu- und
Abläufe in den Zellrahmen und Endblöcken
wird das Konzentrat und Diluat durch den
Stapel gepumpt, getrennt und abgeführt.
Unsere Firma plant und baut Elektrodialyseanlagen
jeder Größenordnung für den
spezifischen Anwendungsfall.
Der Aufbau dieser Anlagen erfolgt nach dem
Baukastenprinzip. Serienschaltungen erhöhen
den Wirkungsgrad und Parallelschaltungen
die Kapazität.
Anwendungen
- Abwasseraufbereitung
Rückstandsarme Entsorgung von
hochversalzten Abwässern durch
Kombination mit geeigneten Verfahren
(z. B. Verdampfung, Kristallisation etc.)
- Wasseraufbereitung
- Entsalzung von Brackwasser
- Nitratentfernung aus Trinkwasser
- Senkung der Betriebskosten von
Ionenaustauschanlagen durch
Vorschaltung einer Elektrodialyseanlage
- Konzentrataufbereitung von Umkehrosmoseanlagen
zur Ausbeuteerhöhung
auf über 95%.
- Oberflächentechnik
- Wertstoffrückgewinnung aus galv.
Spülwässern (Ni, Cu, Zn)
- Wasser- und Salzrecycling (Nitrit/Nitrat)
in Härtereien
- Kreislaufführung und Wertstoffrückgewinnung
in Phosphatieranlagen der
Fahrzeugindustrie
- Lebensmitteltechnik
- Entsalzung von Molke
- Entsalzung von Melasse und Rohzuckerlösungen
- Pharmazie und Chemie
- Abtrennung von Salzen, Säuren und Basen
aus wässrigen Prozeßlösungen,
die ungeladene organische Stoffe wie
Zucker, Aminosäuren, Vitamine, Proteine
etc. enthalten
- Biotechnologie
- Entfernung von Säuren und Salzen aus
Fermentbrühen
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DIALYSE Regeneration von sauren und mischsauren Prozeßlösungen
Die Dialyse gehört wie die Elektrodialyse, Mikrofiltration,
Ultrafiltration und Umkehrosmose zu der
Membrantechnik, die in der letzten Zeit, nicht nur
durch die Novellierung des Wasserhaushaltsgesetzes,
immer mehr an Bedeutung gewonnen
haben. Dialyse ergänzt und ersetzt teilweise das
Retardationverfahren, wo dieses aufgrund niedriger
Metallabtrennrate nicht zum Einsatz kommt.
Aufbau und Verfahrensprinzip
Der Aufbau der Membranstapel ist wie bei der Elektrodialyse
als filterpressenähnliche Einheit gebaut.
Dialysestapel werden mit speziellen Anionenaustauschermembranen,
die für Säuren durchlässig,
jedoch für Salze und Metalle undurchlässig sind,
so aufgebaut, daß zwei verschiedene Flüssigkeiten,
Rohlösung und Wasser, voneinander getrennt an
den Membranen vorbei geführt werden können.
Die treibende Kraft des Prozesses ist das Konzentrationsgefälle
zwischen dem Wasser und der
Rohlösung (verbrauchte Säure).
Die Zellen zwischen den Membranen in den Stapeln
werden abwechselnd von der verbrauchten Säure
(Rohlösung) und von Wasser im Gegenstrom
angeströmt.
Dabei diffundieren die Säuren aus der Rohlösung
in das Wasser, während Salze und Metalle in der
Rohlösung verbleiben.
Für die Rückgewinnung von Schwefelsäure, Salzsäure,
Salpetersäure und Mischsäure wird die
Dialyse seit Jahren eingesetzt. Mit der Dialyse ist es
möglich 80-85% der freien Säure, der verbrauchten
sauren Prozeßlösungen, zurück zu gewinnen und die
Lösung zu regenerieren.
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Vorteile
- sehr niedriger Energiebedarf
- drastische Reduktion des Frischsäurebedarfes
- drastische Reduktion der Neutralisationskosten und ggf. der Deponiekosten
- erhebliche Reduktion der Schadstofffracht
- vollautomatischer Betrieb
- sehr geringe Wartungskosten
- hohe Wirtschaftlichkeit
- kurze Amortisationszeit
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