เทคโนโลยีการบำบัดน้ำด้วยไฟฟ้า

การฟอกไตด้วยไฟฟ้า (ED) เป็นกระบวนการที่ใช้เมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้และสนามไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อเลือกส่งอนุภาคตัวถูกละลายที่มีประจุ (เช่น ไอออน) จากสารละลาย กระบวนการแยกนี้จะทำให้เข้มข้น เจือจาง ทำให้บริสุทธิ์ และทำให้สารละลายบริสุทธิ์โดยการกำจัดตัวถูกละลายที่มีประจุออกจากน้ำและส่วนประกอบอื่นๆ ที่ไม่มีประจุ การฟอกไตด้วยไฟฟ้าได้พัฒนาไปสู่การทำงานของหน่วยเคมีขนาดใหญ่ และมีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีการแยกเมมเบรน พบการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การแยกเกลือออกจากสารเคมี การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล อาหารและยา และการบำบัดน้ำเสีย ในบางภูมิภาค ได้กลายเป็นวิธีการหลักในการผลิตน้ำดื่ม โดยมีข้อดีต่างๆ เช่น การใช้พลังงานต่ำ ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่สำคัญ การปรับสภาพเบื้องต้น อุปกรณ์ที่ทนทาน การออกแบบระบบที่ยืดหยุ่น การทำงานและการบำรุงรักษาที่ง่ายดาย กระบวนการที่สะอาด การใช้สารเคมีต่ำ มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด อายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่ยาวนาน และอัตราการกู้คืนน้ำที่สูง (โดยทั่วไป ตั้งแต่ 65% ถึง 80%)

เทคนิคการฟอกไตด้วยไฟฟ้าทั่วไป ได้แก่ การฟอกด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้า (EDI), การกลับตัวด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้า (EDR), การฟอกด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าด้วยเมมเบรนของเหลว (EDLM), การฟอกด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูง, การฟอกด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าแบบม้วน, การฟอกด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าแบบเยื่อสองขั้ว และอื่นๆ

การฟอกไตด้วยไฟฟ้าสามารถใช้ในการบำบัดน้ำเสียได้หลายประเภท รวมถึงน้ำเสียจากการชุบด้วยไฟฟ้า และน้ำเสียที่ปนเปื้อนโลหะหนัก สามารถใช้เพื่อแยกไอออนของโลหะและสารอื่นๆ ออกจากน้ำเสีย ช่วยให้สามารถนำน้ำและทรัพยากรอันมีค่ากลับมาใช้ใหม่และนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ในขณะเดียวกันก็ลดมลพิษและการปล่อยมลพิษ การศึกษาพบว่าการฟอกด้วยไฟฟ้าสามารถนำทองแดง สังกะสีกลับมาใช้ใหม่ และแม้แต่ออกซิไดซ์ Cr3+ ถึง Cr6+ ในระหว่างการบำบัดสารละลายทู่ในกระบวนการผลิตทองแดง นอกจากนี้ อิเล็กโทรไดอะไลซิสยังถูกรวมเข้ากับการแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อนำโลหะหนักและกรดกลับมาใช้ใหม่จากน้ำเสียจากการดองด้วยกรดในการใช้งานทางอุตสาหกรรม อุปกรณ์อิเล็กโทรไดอะไลซิสที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ ซึ่งใช้ทั้งเรซินแลกเปลี่ยนไอออนและไอออนบวกเป็นสารตัวเติม ถูกนำมาใช้ในการบำบัดน้ำเสียจากโลหะหนัก ทำให้สามารถรีไซเคิลแบบวงปิดและปล่อยประจุเป็นศูนย์ นอกจากนี้ยังสามารถใช้การฟอกไตด้วยไฟฟ้าเพื่อบำบัดน้ำเสียที่เป็นด่างและน้ำเสียอินทรีย์ได้อีกด้วย

การวิจัยที่ดำเนินการในห้องปฏิบัติการหลักของรัฐด้านการควบคุมมลพิษและการนำทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่ในประเทศจีน ศึกษาการบำบัดน้ำเสียล้างด้วยด่างที่มีก๊าซหางคลอรีนของอีพอกซีโพรเพน โดยใช้อิเล็กโทรไลซิสเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออน เมื่อแรงดันอิเล็กโทรลิซิสอยู่ที่ 5.0V และเวลาในการไหลเวียนคือ 3 ชั่วโมง อัตราการกำจัด COD ของน้ำเสียจะสูงถึง 78% และอัตราการนำด่างกลับคืนมาได้สูงถึง 73.55% ซึ่งทำหน้าที่เป็นการบำบัดล่วงหน้าที่มีประสิทธิภาพสำหรับหน่วยทางชีวเคมีที่ตามมา นอกจากนี้ เทคโนโลยีการฟอกไตด้วยไฟฟ้ายังถูกนำมาใช้เพื่อบำบัดน้ำเสียกรดอินทรีย์ที่ซับซ้อนที่มีความเข้มข้นสูง โดยมีความเข้มข้นตั้งแต่ 3% ถึง 15% โดย Shandong Luhua Petrochemical Company วิธีนี้ส่งผลให้ไม่มีสารตกค้างหรือมลภาวะทุติยภูมิ และสารละลายเข้มข้นที่ได้รับประกอบด้วยกรด 20% ถึง 40% ซึ่งสามารถรีไซเคิลและบำบัดได้ ช่วยลดปริมาณกรดในน้ำเสียเหลือ 0.05% ถึง 0.3% นอกจากนี้ Sinopec Sichuan Petrochemical Company ยังใช้อุปกรณ์อิเล็กโตรไดอะลิซิสแบบพิเศษในการบำบัดน้ำเสียคอนเดนเสท ซึ่งสามารถบำบัดน้ำเสียได้สูงสุด 36 ตันต่อชั่วโมง โดยมีปริมาณแอมโมเนียมไนเตรตในน้ำเข้มข้นสูงกว่า 20% และมีอัตราการฟื้นตัวมากกว่า 96 % น้ำจืดที่ผ่านการบำบัดมีสัดส่วนมวลแอมโมเนียมไนโตรเจนอยู่ที่ ≤40 มก./ลิตร ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อม