เทคโนโลยีการบำบัดน้ำด้วยไฟฟ้าไดอะไลซิส

การไดอะไลซิสด้วยไฟฟ้า (Electrodialysis: ED) เป็นกระบวนการที่ใช้เมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้และสนามไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อเคลื่อนย้ายอนุภาคของสารละลายที่มีประจุ (เช่น ไอออน) ออกจากสารละลายอย่างเลือกสรร กระบวนการแยกนี้จะทำให้สารละลายเข้มข้น เจือจาง กลั่น และทำให้บริสุทธิ์โดยการนำสารละลายที่มีประจุออกจากน้ำและส่วนประกอบที่ไม่มีประจุอื่นๆ การไดอะไลซิสด้วยไฟฟ้าได้พัฒนาเป็นหน่วยปฏิบัติการเคมีขนาดใหญ่และมีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีการแยกเมมเบรน โดยได้รับการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การแยกเกลือด้วยสารเคมี การแยกเกลือจากน้ำทะเล อาหารและยา และการบำบัดน้ำเสีย ในบางภูมิภาค การไดอะไลซิสได้กลายเป็นวิธีหลักในการผลิตน้ำดื่ม โดยมีข้อดี เช่น การใช้พลังงานต่ำ ประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่สำคัญ การบำบัดเบื้องต้นที่ง่าย อุปกรณ์ที่ทนทาน การออกแบบระบบที่ยืดหยุ่น การใช้งานและการบำรุงรักษาที่ง่าย กระบวนการที่สะอาด การใช้สารเคมีต่ำ มลพิษต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด อายุการใช้งานอุปกรณ์ที่ยาวนาน และอัตราการกู้คืนน้ำที่สูง (โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 65% ถึง 80%)

เทคนิคการไดอะไลซิสทางไฟฟ้าทั่วไป ได้แก่ การแตกตัวด้วยไฟฟ้า (EDI) การกลับทิศทางการไดอะไลซิสด้วยไฟฟ้า (EDR) การไดอะไลซิสด้วยเมมเบรนของเหลว (EDLM) การไดอะไลซิสอุณหภูมิสูง การไดอะไลซิสแบบโรล การไดอะไลซิสด้วยเมมเบรนสองขั้ว และอื่นๆ

การไดอะไลซิสด้วยไฟฟ้าสามารถใช้ในการบำบัดน้ำเสียประเภทต่างๆ รวมถึงน้ำเสียจากการชุบด้วยไฟฟ้าและน้ำเสียที่ปนเปื้อนโลหะหนัก สามารถใช้ในการสกัดไอออนของโลหะและสารอื่นๆ จากน้ำเสีย ทำให้สามารถกู้คืนและนำน้ำและทรัพยากรที่มีค่ากลับมาใช้ใหม่ได้ในขณะที่ลดมลพิษและการปล่อยมลพิษ การศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่าการไดอะไลซิสด้วยไฟฟ้าสามารถกู้คืนทองแดง สังกะสี และแม้แต่ออกซิไดซ์ Cr3+ เป็น Cr6+ ในระหว่างการบำบัดสารละลายการทำให้เฉื่อยในกระบวนการผลิตทองแดง นอกจากนี้ การไดอะไลซิสด้วยไฟฟ้ายังถูกผสมผสานกับการแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อกู้คืนโลหะหนักและกรดจากน้ำเสียจากการดองกรดในงานอุตสาหกรรม อุปกรณ์ไดอะไลซิสที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งใช้เรซินแลกเปลี่ยนไอออนลบและไอออนบวกเป็นสารตัวเติม ถูกนำมาใช้ในการบำบัดน้ำเสียโลหะหนัก ทำให้สามารถรีไซเคิลแบบวงจรปิดและปล่อยของเสียเป็นศูนย์ การไดอะไลซิสด้วยไฟฟ้ายังสามารถนำไปใช้ในการบำบัดน้ำเสียที่มีฤทธิ์เป็นด่างและน้ำเสียอินทรีย์ได้อีกด้วย

งานวิจัยที่ดำเนินการที่ห้องปฏิบัติการหลักของรัฐด้านการควบคุมมลพิษและการนำทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่ในประเทศจีนได้ศึกษาเกี่ยวกับการบำบัดน้ำเสียจากการซักด้วยด่างที่มีก๊าซไอเสียคลอรีนอีพอกซีโพรเพนโดยใช้อิเล็กโทรไลซิสเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออน เมื่อแรงดันไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลซิสอยู่ที่ 5.0V และเวลาหมุนเวียนอยู่ที่ 3 ชั่วโมง อัตราการกำจัด COD ของน้ำเสียจะสูงถึง 78% และอัตราการกู้คืนด่างจะสูงถึง 73.55% ซึ่งทำหน้าที่เป็นการบำบัดเบื้องต้นที่มีประสิทธิภาพสำหรับหน่วยชีวเคมีในภายหลัง เทคโนโลยีอิเล็กโทรไดอะไลซิสยังใช้ในการบำบัดน้ำเสียกรดอินทรีย์เชิงซ้อนที่มีความเข้มข้นสูง โดยมีความเข้มข้นตั้งแต่ 3% ถึง 15% โดยบริษัท Shandong Luhua Petrochemical วิธีนี้ไม่มีสารตกค้างหรือมลพิษรอง และสารละลายเข้มข้นที่ได้จะมีกรด 20% ถึง 40% ซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่และบำบัดได้ ทำให้ปริมาณกรดในน้ำเสียลดลงเหลือ 0.05% ถึง 0.3% นอกจากนี้ บริษัท Sinopec Sichuan Petrochemical ได้ใช้เครื่องอิเล็กโทรไดอะไลซิสเฉพาะทางในการบำบัดน้ำเสียจากคอนเดนเสท ซึ่งทำให้สามารถบำบัดน้ำได้สูงสุด 36 ตัน/ชม. โดยมีปริมาณแอมโมเนียมไนเตรตในน้ำเข้มข้นสูงกว่า 20% และมีอัตราการฟื้นฟูสูงกว่า 96% น้ำจืดที่ผ่านการบำบัดแล้วมีเศษส่วนมวลไนโตรเจนแอมโมเนียมเท่ากับ ≤40 มก./ล. ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อม