Central oparbejdning af galvanisk affald

Renere Teknologi Katalog

16. Dialyse og elektrodialyse

16.1. Praktiske anvendelsesområder
16.2. Nye anvendelsesområder
16.3. Hvad er dialyse og elektrodialyse?
16.4. Erfaringer, fordele og ulemper

16.1 Praktiske anvendelsesområder

Nedenfor er listet dokumenterede anvendelsesområder for dialyse og elektrodialyse inden for metaloverfladebehandling og andre tungmetalforurenende processer.

• Genvinding af syre fra brugte bejdsebade ved dialyse
• Genvinding af metaller (opkoncentrering) fra skyllevand ved elektrodialyse
• Regenerering af procesbade ved elektrodialyse

16.2 Nye anvendelsesområder

Der er utvivlsomt store perspektiver i disse nye processer, som til dato kun har vundet meget begrænset udbredelse inden for dette felt. Det er en opkoncentrerings- og rensemetode, der principielt kan anvendes på alle uorganiske saltopløsninger.

16.3 Hvad er dialyse og elektrodialyse?

Det er membranprocesser, hvor man udnytter ionernes forskellige ladning. Membranerne kan være anionmembraner, der kun tillader passage af anioner, eller det kan være kationmembraner, der kun tillader passage af kationer. Ved dialyse bestemmes ionernes vandringshastighed af diffusionen - dvs. koncentrationsforskellen over membranen. Ved elektrodialyse bestemmes ionernes vandringshastighed af et elektrisk felt, idet kationer tiltrækkes af katoden (-), og anioner tiltrækkes af anoden (+).

Princippet for dialyse er vist på fig. 13, hvor en brugt saltsyrebejdse renses. Cellen er opdelt i to kamre af en selektiv membran, der kun tillader passage af anioner og brintioner. I venstre kammer tilsættes rent vand, og i højre kammer tilsættes brugt saltsyrebejdse, der indeholder store mængder ferrochlorid.

Diffusionskræfter trækker chloridioner og brintioner ind i venstre kammer, hvor man efterhånden får en rent saltsyreopløsning. Den væske, der forlader højre kammer indeholder stadigvæk den samme jernmængde, men syreindholdet er blevet kraftig reduceret. Metoden kan derfor anvendes til at rense og genvinde en brugt saltsyrebejdse.

Figur 13 
Princip for rensning af brugt saltsyrebejdse ved dialyse

Princippet for dialyse er vist på fig. 14, hvor rensning af en NaCl-opløsning er vist i en flerkammercelle. I hver ende af cellen er anbragt henholdsvis en katode (-) og en anode (+). Udgangsopløsningen tilføres i to af kamrene. Fra disse kamre vandrer natriumioner og chloridioner efterhånden over i hver sit nabokammer. Den NaCl-fri opløsning, der forlader cellen, kaldes for diluatet. Der dannes en koncentreret NaCl-opløsning (koncentrat) i de to kamre, hvor natriumioner og chloridioner opsamles. Ved anoden dannes brintioner og ved katoden dannes hydroxylioner.

Metoden kan anvendes til opkoncentrering af salte. Det kan f.eks. være opkoncentrering af metalsalte fra spildevand eller sparskyl med henblik på tilbageføring til procesbadet eller oparbejdning.

Anvendes celler med kun 1 membran, vil man ved hjælp af en kationmembran kunne opkoncentrere og isolere kationer (f.eks. tungmetaller), mens man ved hjælp af en anionmembran vil kunne opkoncentrere og isolere anioner. Det giver en række spændende muligheder for rensning, genvinding og oparbejdning.

Figur 14
Princip for rensning af en NaCl-opløsning ved elektrodialyse

16.4 Erfaringer, fordele og ulemper

Dialysen kan først og fremmest anvendes til syregenvinding fra brugte bejdsebade og ætseopløsninger. Et fuldskala anlæg består af et stort antal meget tynde dialysekamre. Anlægget er ofte indrettet således, at der opnås en gradvis opkoncentrering af den rene syre, som møder de brugte bejdsebad i modstrøm for at få størst mulig syregenvinding. I praksis opnås typisk 80-85% syregenvinding ved dialyse.

De specifike anvendelsesområder er:

• Genvinding af flussyre og salpetersyre fra rustfri stålbejdsning
• Genvinding af svovlsyre/salpetersyre eller svovlsyre/saltsyre fra bejdsning af ikke- jernmetaller
• Genvinding af saltsyre og svovlsyre fra bejdsning af stål
• Genvinding af svovlsyre fra anodiseringsbade

Metoden er forholdsvis billig sammenlignet med de store bortsaffelsesomkostninger, der er ved aflevering af de kasserede bejdsebade til Kommunekemi. Der spares endvidere syre, og der opnås en hurtigere og mere ensartet bejdsning, hvis bejdsebadet regenereres løbende og dermed holdes på en konstant sammensætning.

Elektrodialyse har først og fremmest vundet anvendelse ved afsaltning af vand - f.eks. afsaltning af havvand og fjernelse af nitrat fra drikkevand. Inden for metaloverfladebehandling er der i dag følgende aktuelle anvendelsesområder:

• Opkoncentrering og tilbageføring af metaller fra skyllevand og sparskyl
• Oprensning og regenerering af phosphateringsbade
• Opkoncentrering af koncentrater fra omvendt osmose
• Recirkulation af vand og salt (nitrit/nitrat) ved hærdning

En af de store fordele ved metoden er, at man kan opnå en meget høj opkoncentreringsgrad. Metoden har endvidere meget lave driftsomkostninger, et højt strømudbytte, intet kemikalieforbrug, lav driftstryk, lang membranlevetid og fuldautomatisk drift.