Первую работу по электродиализу выполнили кубинцы У. Майгрот и Х. Сабатес, решая практическую задачу деминерализации сахарного сиропа. В 1890 г. они получили патент Германии на предложенный ими метод. Корпус аппарата был изготовлен из дерева, электроды из угля, мембраны из пергаментной бумаги, а электрический ток подавали от динамомашины. Соли кальция и магния мигрировали к катоду через мембрану, очищая сахарный сироп. Термин электродиализ появился впервые в 1900 г. в патенте Г. Шоллмайера . В первых работах не только применялись мембраны с низкой селективностью, но и не было сформировано понятие о селективности мембран для ионов разного знака заряда. Ученый И.В. Гитторф следил за экспериментальными работами по измерению чисел переноса, значения которых существенно различались у разных авторов. Гитторф пришел к выводу, что причиной различия являются изменения чисел переноса мембран, разделяющих катодную и анодную секцию . Биологи Лёб и Бойтнер в 1912 г. обнаружили избирательную проницаемость яблочных шкурок для катионов . Вскоре выяснилось, что большинство природных мембран, в том числе природных модифицированных, как, например, известные мембраны из коллодия, были селективно проницаемы для катионов. Впервые сорбцией белков Л. Михаэлис получил коллодиевые мембраны, избирательно проницаемые для анионов . Имея катионоселективные и анионоселективные мембраны, К. Майер и В. Штраус в лаборатории неорганической и органической химии Женевского университета в 1940 г. предложили принцип чередования их в многосекционном электродиализаторе.
Схема электродиализатора с чередующимися катионоселективными
(К) и анионоселективными мембранами (А). Распределение катионов (●) и анионов(○) в растворах секций. a – до, b – после пропускания электрического тока
После того как Крессманом, Джуда и Мак Реем в 1950 г. были получены мембраны из катионообменников и анионообменников с высокой селективностью, определилось основное направление приложения электродиализа – деминерализация природных вод. При электродиализе ионы растворенных солей переносятся через мембраны, оставляя очищенную воду. Движение ионов вызывается электрическими полями постоянного тока. Отрицательный электрод (катод) притягивает катионы, а положительный электрод (анод) - анионы. Электродиализатор чаще всего изготавливается из электроизоляционного полимерного материала в форме прямоугольного параллелепипеда. Внутри он разделен на секции чередующимися анионообменными и катионообменными мембранами. Самая дорогая деталь электродиализатора — анод, который обычно изготавливается из платинированного титана.
Для электродиализа используются два типа мембран: одна, которая предпочтительно проницаема для транспорта анионов (анион-селективная), а другая предпочтительно проницаема для катионов (катион-селективная). Между электродами попеременно располагаются мембраны, образуя отдельные отсеки (или ячейки). Обессоливаемый раствор содержится в одном отсеке, и во время протекания тока анионы перемещаются через анионообменную мембрану в направлении анода в соседний отсек, в то время как катионы перемещаются в противоположном направлении в соседний отсек на другой стороне. Таким образом, в целом раствор становится обедненным ионами в одном отсеке, а растворы в соседних отсеках становятся обогащенными ионами.
Мембраны, обычно используемые в электродиализе, представляют собой сополимеры стирола и дивинилбензола. Ионообменные характеристики обычно вводятся сульфированием в случае катионообмена и замещением четвертичными аммониевыми группами в случае анионоселективных материалов. Степень сшивки полимеров определяет количество воды, абсорбированной мембраной после активации, создавая каналы, по которым ионы могут диффундировать.
Для снижения себестоимости технологии очистки воды электродиализаторы содержат сотни и даже тысячи секций, построенных по единому матричному принципу.
Электродиализ используется в промышленных масштабах с 1960-х годов, и имеет широкое коммерческое применение для опреснения морской воды в течение последних трех десятилетий . Процессы электродиализа не удаляют загрязнители в виде твердых частиц или слабоионизированные загрязнители, такие как диоксид кремния. Электродиализ является экономически не выгоден для вод с высокой концентрацией растворенных солей .
ключевые слова: Электродиализ, электродиализ воды, метод электродиализа, процесс электродиализа, электродиализ очистка воды , диализ электродиализ ультрафильтрация, электродиализ установка, электродиализ +не применяют +для, применение электродиализа ,мембраны +для электродиализа, электродиализ +это +в химии, опреснение электродиализом, сущность электродиализа, схема электродиализа, электродиализ принцип работы.
материал www.chemanalytica.ru
На химический анализ сточных вод для декларации действует
