Elektrodiyaliz Membran Prosesleri

Elektrodiyaliz Membran Prosesleri: Elektrodiyaliz Membran dan süzüntü tarafına doğru bir geçişin olması için bir sürücü kuvvetin uygulanması gerekmektedir. Tüm membranlar ayırma teknolojilerinde membrandan geçme yönünde akı sağlamak üzere itici bir kuvvet ve bazı maddelerin geçişini engelleyen ayırma faktörü, temel iki prensiptir. Mebranın yapı ve özelliğine bağlı olarak sıvı içerisinde bulunan bileşenlerin bazısının geçişine izin verirken bazılarının da geçişine izin vermeyerek membran yüzeyinde ve/veya gözeneklerinde tutulmasını sağlar. Bu ayırımın yapılabilmesi için membranlara bir sürücü (bileşenlerin geçişini sağlayacak itici güç) kuvvet uygulanması gerekir. Sürücü güç seçimi membranların özelliğine ve tutulması istenen bileşenlere bağlı olarak belirlenir. bu yazımızda elektriksel potansiyelin sürücü güç olarak kullanılmasına değinilecektir.

Elektro diyaliz prosesi, elektrolit çözelitlerdeki alaktronlar ile doğru akım kullanılarak diyaliz hızını artırmak amacıyla özel olarak geliştirilmiş iyon seçici membranların kullanıldığı bir ayırma prosesisidir.Bu proseste elektriksel potansiyel yardımı ile çözünmüş halde bulunan iyonlar, suyu geçirmeyen ama iyonları geçirebilme özelliği olan membranlardan geçerek prosesi tamamlarlar. İdeal bir membran ayırma şekil (a)’da gösterilmiştir.

ideall-membran-ayirma-1
Şekil (a) İdeal Membran Ayırma Prosesi

Prosesi daha detaylı bir şekilde aşağıda şekil (b)’de inceleyebilirsiniz.

Şekil (b) Elektro Diyaliz Prosesi Akım Şeması
Elektrodiyaliz (ED) Prosesi Akım Şematiği (Kitiş ve diğ. 2009).

Şekilden görüleceği üzere, anyonlar (-) ve katyonlar (+) pazitif ve nregatif yüklerin oluşturduğu alandan etklenerek iyon geçirme özelliği olan membranlardan geçerler. Sistemde elektrotlara akım verildiği zaman oluşan elektirksel alan nedeni ile katyonlar (+),  negaitf (-) yüklü elektroda doğru hareket eder. Katyonlar katyon geçirme özelliği olan katyon membranından geçerler fakat anyon (-) membrandan geçemezler. ve bu membran üzerinde tutulurlar. Sonuçta tuz konsantre olmuş akımda dah da yoğunlaşır. Sonuç itibari ile ürün olarak elde edilen su, proses başında alınan besleme suyundan daha seyreltilmiş ve konsantre akım ise daha yoğun olarak membran prosesi perk eder.

Elektriksel potansiyelin sürücü güç olarak kullanıldığı Elektrodiyaliz sitemlerinde Faz I ve Faz II sıvıdır, sürücü kuvvet ise ΔE’dir.

Bu prosesin ilk ticari sistemi 1950 yılında Ionics firması tarafından geliştirilmiştir. Günümüzde ise bu prosesi üreten bir çok üretici mevcuttur. Bu firmalara örnek; MEGA (Çek Cumhuriyeti), Eurodia (Fransa), Hydrodex (Brezilya) ve Tecnoimpanti (İtalya) verilebilir.

Elektrodiyaliz Amerikan menşeyli bir firma tarafından sudan tuzun uzaklaştırılması amacıyla geliştirilmiştir. Aynı dönemlerde Japonya’da farklı firmalar yine aynı amaçla prosesler geliştirmişlerdir. Elektrodiyalizin bu uygulaması evsel tuz kaynakalarına sahip olmayan Japonya ile sınırlı kalmıştır. Elektrodiyaliz membranlar, tuzlu su buharlaştırma ile yoğun hale getirildikten ve kristllandirme ile tuz geri kazanıldıktan sonra, yaklaşık %18-20 katı içerikli deniz suyundaki tuzu daha da konsantre ederler.

Elektrodiyaliz proseslerin avantajları;

  • Enerjiyi etkin kullanmaları,
  • Yüksek giderim verimi sağlanması,
  • Düşük bakım onarıma sık ihtiyaç duymamaları,
  • İyonsuz bileşenlerin giderimine yardımcı olmaları,
  • Ön arıtma işlemlerinde fazla kimyasal giderlerinin olmaması gibi avantajların yanısıra bu proseslerin dezavantajları;
  • Konsantrasyon polarizasyonu nedeniyle sistemde çökelme meydana gelmesi,
  • Membranlar arasında sızma sorunlarının olması,
  • Elektrotlardan anotta yükseltgenme, katotta indirgenme reaksiyonları oluşabimesi, dolayısıyla elektrotlarda çözünme ve aşınmaya yol açması,
  • pH’a bağlı olarak klor ve/veya oksijen üretimine yol açabilmeleridir.

Elektro Diyaliz Prosesininn Çevre Mühendisliğinde Kullanım Alanları:

  • Tuzlu ve acı sulardan içme suyu eldesinde,
  • pH kontrolünde
  • Ağır metal geri kazanımında,
  • Metal kaplama endüstrisinde metallerin geri kazanılmasında,

 

Elektrodiyaliz Prosesinin Uygulamalarına Ait Bir Görüntü
Elektrodiyaliz Prosesinin Uygulamalarına Ait Bir Görüntü