Elektrodialys hur fungerar, fördelar, nackdelar, användningar

De Elektrodialys Det är jonrörelsen genom ett semipermeabelt membran, drivet av en elektrisk potentialskillnad. Membranen som används i elektrodialys har egenskapen att vara jonbytare för katjoner eller för anjoner.

Katjonbytemembran har negativa belastningar: de låter katjoner passera och avvisa anjonerna. Samtidigt har anjoniska utbytesmembran en positiv laddning: de låter anjonerna och avvisa katjoner.

Schema för ett paket med fem elektrodialysceller. Källa: CommonShelper2 via Wikipedia.

Elektrodialyskameror eller celler är organiserade i paket med flera anjon- och katjoniska utbytesmembran, som växlar med varandra. Anjoniska och katjoniska utbytesmembran avgränsar utrymmen där utspädnings- och koncentrationsprocesserna för vätskor utförs.

Drivkraften för jonflöden som korsar membranen i elektrodialysceller är en skillnad i elektrisk potential mellan en katod och en anod.

Under tiden, i den omvända osmos, vattenflödet från facket med den största osmolariteten till det nedre osmolaritetsfacket beror på en ökning av hydrostatisk tryck, orsakad av verkan av en pump.

[TOC]

Hur fungerar i vattenutspädning?

Beskrivning av ett paket med fem elektrodialysceller

I det visade schemat (överlägsen bild) indikeras platsen för sex jonbytemembran: tre katjonbyte och tre anjonbyte, som är isär med varandra. Dessa membran avgränsar fem fack där vätskor involverade i elektrodialys cirkulerar (se röda och blåiga pilar).

Anjoniska utbytesmembran är positivt laddade, visas i det blå färgade schemat. Dessa låter anjonerna passera och avvisa katjonerna för elektrostatisk avstötning.

Katjonbytarmembranen har en negativ belastning, vilket indikerar i det gröna schemat. De korsas av katjoner, men avvisar anjonerna.

Det kan tjäna dig: Test: Egenskaper, typer, exempel på användningsområden

Båda typerna av membran är vattentäta till vatten. Schemat visar två utrymmen där en utspädning av salthalten i vattnet inträffar. I schemat indikeras de vattenhaltiga flödena av inträde och utgång av dessa utrymmen i blått, identifieras som aktuell D.

Under tiden finns det tre utrymmen där vatten cirkulerar med ett högt saltlösningsinnehåll, som identifieras rött. Inkomst- och utgångsflöden till dessa fack anges i systemet som nuvarande C.

På samma sätt anges anoden (+) och katod (-) facken i schemat, genom vilket strömmen och.

Elektrodialysoperation

Katjonerna lockas av katodens belastning (-), medan de avvisade anoden (+). Anjonerna lockas av belastningen på anoden (+) och avvisas av katodens belastning (-).

Observationen, till exempel av celler tre, fyra och fem, indikerar följande: i cellerna koncentrerade tre och fem koncentrerade vätska, medan i cellen är fyra vätskor cirkulat.

Jon cl^- av fack fyra lockas till belastningen på anoden och korsar det anjoniska utbytesmembranet som skiljer det från fack fem.

Under tiden najonen⁺ av fack fem avvisas av den positiva belastningen på anoden, men kan inte komma in i facket fyra. Detta beror på att membranet som skiljer fack fyra och fem är av anjoniskt utbyte, så det avvisar katjoner.

Å andra sidan, NA⁺ av fack fyra avvisas av anoden (+) och korsar katjonbytemembranet (-) som skiljer det från facket tre.

Sammanfattningsvis: NA -koncentration⁺ och cl^- Fyra fack tenderar att minska. Sedan minskar saltkoncentrationen i utspädningsfack och ökningar i koncentrationsfack.

Det kan tjäna dig: Tillämpad kemi: Subjekt för studier, grenar, betydelse, exempel

Fördelar och nackdelar

Fördelar

-Elektrodialys är enkel och kontinuerlig drift.

-Kemisk behandling krävs inte för att regenerera utbytesmembran.

-Det finns en låg driftskostnad och underhåll, vilket kräver lite utrymme för sin drift.

Nackdelar

-Partiklar med en diameter större än 1 um kan hindra jonbytemembran.

-Det rekommenderas inte att använda vatten med en hårdhet större än 1, eftersom kalciumkarbonat skapar en skorpa i koncentratceller.

-Kräver koldioxid elimineringsbehandling (CO₂), eftersom detta när dissociering kan modifiera vattenledningsförmågan.

Skillnad mellan dialys och elektrodialys

Dialys är vattenflöde genom ett semipermeabelt membran i det mindre osmolaritetsfacket till det större osmolaritetsfacket. Facket med mindre osmolaritet har en större koncentration av vattenmolekyler.

Av denna anledning flyter vatten, till förmån för dess koncentrationsgradient, av facket med mindre osmolaritet till facket med större osmolaritet.

Elektrodialys är å andra sidan ett flöde av joner genom ett jonbytemembran som låter eller inte passerar till joner, beroende på dess elektriska laddning. Jonrörelsens drivkraft är en skillnad i elektrisk potential.

Till skillnad från dialys finns det i elektrodialys inget vattenflöde genom membran och det finns bara jonflöde.

Elektrodialysapplikationer

Vattendemineralisering

Det finns elektrodialysväxter som bearbetar vatten med höga salter för att producera dricksvatten. Elektrodialys används också för att bearbeta avloppsvatten från inhemskt och industriellt bruk, i syfte att göra dem lämpliga för efterföljande konsumtion.

Det kan tjäna dig: Erlenmeyer -kolv: egenskaper, användningsområden, användningsmetoder

Specifikt används elektrodialys vid återhämtning av värdefulla metaller som finns i utflödet av branscher. Det används också vid avlägsnande av salter och syralösningar, och vid separationen av joniska föreningar av neutrala molekyler.

Livsmedelsindustrin

Även om elektrodialys används i läkemedelsindustrin, inom kosmetika, såväl som i andra branscher, är dess mest utbredda användning inom livsmedelsindustrin. Bland någon av dina applikationer kan vi nämna följande:

-Smineralisering av serum och melass

-Tartarsyrastabilisering

-Minskning av livsjuicernas surhet

-Produktion av vegetabiliskt protein isolerat

-Misslyckande med serumproteiner

-Demineralisering av soja och fiskoljor

-Eliminering av rödbetor -alkaliska joner och sockerrörsmelass

-Behandling av skaldjur

-Demineralisering av druva måste och potatisjuice

-Koncentration och återhämtning av organiska syror

-Sojaproteinproduktion

-Antioxidantanrikning

Referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan.). Cengage Learning.
2. Wikipedia. (2020). Elektrodialys. Hämtad från: i.Wikipedia.org
3. Lentech B.V. (2020). Vad är EDI? Återhämtat sig från: Lentech.com
4. Mondor m., Ippersiel d., LAMARCHE f. (2012) Elektrodialys vid livsmedelsbearbetning. I: Boye J., Arcand och. (eds) Green Technologies in Food Production and Processing. Matterie. Springer, Boston, MA. doi.org/10.1007/978-1-4614-1587-9_12
5. Akhter M, Habib G, Qamar His (2018) Tillämpning av elektrodiasis vid avloppsbehandling och påverkan av fouling på processprestanda. J Memb Sci Technol 8: 182. Doi: 10.4172/2155-9589.1000182
6. H. Stratmann. (6 december 2006). Elektrodiasis och dess tillämpning inom kemisk processindustri. Taylor & Francis online. doi.org/10.1080/03602548508068411