Elektromembranprozesse

Elektromembranprozesse bestehen aus solchen Technologien, die den elektrischen Potentialgradienten als treibende Kraft des Ionentransports verwenden. Sie sind eine immer wichtiger werdende Gruppe von Trennmethoden zur Entfernung geladener Komponenten aus Lösungen, wie z. B. zur Herstellung von Trinkwasser aus Brackwasser.

Die wichtigsten Elektromembranprozesse sind:

1. Elektrodeionisation (EDI)
2. Elektrodialyse (ED)
3. Elektrodialyse-Umkehrung (EDR)
4. Elektrodialyse mit bipolarer Membran (EDBM)
5. Kapazitive Entionisierung (CDI)

Abb.1, Schematische Beschreibung des Elektrodialyse-Umkehrprozesses

In letzter Zeit werden diese Prozesse in Bereichen wie Energieerzeugung, Lebensmittelverarbeitung, Körperpflegeprodukte, Gesundheitswesen, Produktion von hochwertigem Wasser, Trennung von Biomolekülen, Sensoren, organische Trennung, industrielle Abwasserbehandlung usw. angewendet. 

Die Grundelemente der Elektromembran-Technologien können Ionenaustausch oder bipolar sein. Über diese geladenen Membranen (eine polymere Matrix mit fixierten geladenen Gruppen, die mit beweglichen Gegenionen ausgeglichen werden), die in das elektrische Feld gebracht werden, findet eine Ionenwanderung statt. Je nach Typ der festen Ionenaustauscher (IX)-Gruppen können die Membranen kategorisiert werden in:

• a. Kationenaustauschermembranen (CM)

Diese Membranen enthalten in ihrer Polymermatrix saure Ionenaustauschergruppen mit negativer elektrischer Ladung (-SO3-, COO-), wodurch nur Partikel mit positiver Ladung frei passieren können. Der Durchgang von negativ geladenen Partikeln wird drastisch reduziert.

• b. Anionenaustauschermembranen (AM)

Diese Membranen enthalten in ihrer Polymermatrix basische Kationenaustauscher-fixierte Gruppen (-NR3+, wobei R Wasserstoff oder eine Alkylgruppe ist), wodurch nur Partikel mit negativer Ladung frei passieren können. Der Durchgang von positiv geladenen Partikeln wird drastisch reduziert.