Руководитель лаборатории, научный сотрудник кафедры общей химической технологии А.В. Ларионов рассказывает о перспективах использования новой научно-исследовательской лаборатории ИГХТУ и компании «МЕГА ПрофиЛайн»:
Одной из главных задач, стоящих перед современной химией, является разделение смесей различных веществ и выделение отдельных компонентов. Перспективными в этом плане являются мембранные технологии, которые в настоящее время быстро развиваются. Преимущества использования мембран состоят в возможности создания безреагентных и безотходных технологий, что очень важно с точки зрения охраны окружающей среды. Получение механически- и химически стойких ионитовых мембран, обладающих высокими электрохимическими свойствами, открывает новые возможности их технического применения.
Область применения технологии электродиализа чрезвычайно широка. Здесь необходимо дать краткую характеристику, что же это такое.
Электродиализ — это процесс электрохимического разделения, который использует электрическую энергию (постоянное напряжение) для переноса диссоциированных ионов (катионов или анионов) и других заряженных соединений через ионоселективные мембраны. Процесс электродиализа осуществляется с помощью электродиализных установок (ЭДУ).
Многокамерный электродиализный модуль (ЭДМ) является основным узлом электродиализной установки и состоит из последовательно чередующихся катионитовых и анионитовых мембран, двух электродных камер (катода и анода), опреснительных (обессоленных) и рассольных (концентратных) камер. Наложение постоянного электрического поля вызывает направленное движение ионов согласно ориентации поля.
На рисунке представлена принципиальная схема ЭДМ:
Каждый тип мембраны проницаем только для одного типа ионов в зависимости от заряда. В результате, в одних камерах происходит обеднение ионами раствора, т.е. растворы обессоливаются, а в других наоборот, концентрация ионов возрастает.
Можно выделить следующие основные направления применения технологии электродиализа.
1. Водоподготовка. Получения ультрачистой и сверхчистой воды, подготовка воды для теплоэнергетики.
2. Организация замкнутых циклов по растворителю и растворенным веществам в химической промышленности: производство минеральных удобрений, полимерных волокон, производство химикатов, гальваническое производство и др. Применение электродиализа позволяет вернуть ценные компоненты использованных растворов в производство.
(Пример: деминерализация сточных вод производства аммиачной селитры, концентрирование сточных вод ювелирной промышленности, с выделением редких и драгоценных металлов для последующего их извлечения).
3. Медико-биологическая и фармацевтическая промышленность: выделение и концентрирование витаминов, лекарственных веществ, аминокислот, белков и других компонентов из различных видов сырья. (Пример: деминерализация глицерина, органических кислот, мономеров, полупродуктов органического синтеза).
4. Пищевая промышленность – выделение ценного продукта, снятие нагрузки с очистных сооружений. (Пример: деминерализация молочной сыворотки, очистка сахарных растворов, стабилизация винного продукта, корректировка pH соков и др.)
5. Технология электродиализа также широко представлена и машиностроении. (Пример: трубчатые ионообменных мембраны используются для поддержания pH среды катафорезых или анафорезных грунтов при электроосаждении).