Difüzyon Diyalizi
Difüzyon diyalizi (DD), konsantrasyon gradyanı tarafından yönlendirilen bir iyon deÄŸiÅŸim membranı (IEM) ayırma iÅŸlemidir. Ayırma iÅŸleminin itici gücü esas olarak konsantrasyon gradyanı olduÄŸundan, difüzyon diyalizi kendiliÄŸinden ayırma iÅŸlemi olarak bilinir.
DD bir membran ayırma iÅŸlemidir. Asitlerin çözünmüÅŸ metal içeren çözeltilerden ayrılması ve geri kazanılması için uzun yıllardır baÅŸarıyla kullanılmaktadır. Difüzyon, bir maddenin yüksek konsantrasyonlu bir bölgeden düÅŸük konsantrasyonlu bir alana kendiliÄŸinden hareketidir. Konsantrasyon farkı tarafından yönlendirilen malzemenin hareketi, konsantrasyon farkı ortadan kalkana kadar kendi kendine devam edecektir. Diyaliz, moleküllerin yarı geçirgen bir bariyer boyunca hareket hızlarındaki farklılıklar nedeniyle moleküllerin ayrılmasıdır.
DD bir membran ayırma iÅŸlemidir. Asitlerin çözünmüÅŸ metal içeren çözeltilerden ayrılması ve geri kazanılması için uzun yıllardır baÅŸarıyla kullanılmaktadır. Difüzyon, bir maddenin yüksek konsantrasyonlu bir bölgeden düÅŸük konsantrasyonlu bir alana kendiliÄŸinden hareketidir. Konsantrasyon farkı tarafından yönlendirilen malzemenin hareketi, konsantrasyon farkı ortadan kalkana kadar kendi kendine devam edecektir. Diyaliz, moleküllerin yarı geçirgen bir bariyer boyunca hareket hızlarındaki farklılıklar nedeniyle moleküllerin ayrılmasıdır.
Bazı geleneksel iÅŸlemlerle karşılaÅŸtırıldığında, DD önemli avantajlar gösterir,
| a. | Atık suyun arıtılmasında daha yüksek verimlilik; ürünlerin üretkenliÄŸi ve kalitesinde iyileÅŸtirme. |
| b. | DüÅŸük enerji tüketimi (DD normal basınç altında çalışır ve iÅŸlem sırasında durum deÄŸiÅŸikliÄŸi olmaz, dolayısıyla DD'yi çalıştırmak için güç gerekmez). |
| c. | DüÅŸük kurulum ve iÅŸletme maliyeti; kararlı, güvenilir ve kullanımı kolay. |
| d. | Çevre kirliliÄŸi yok. |
Bugüne kadar DD,
için baÅŸarıyla uygulandı.
| 1. | çelik üretiminden kaynaklanan deÅŸarjlardan asit ve alkalilerin geri kazanılması |
| 2. | metal arıtma |
| 3. | galvanik |
| 4. | katyon deÄŸiÅŸim reçinesi rejenerasyonu |
| 5. | demir dışı metal eritme, alüminyum aşındırma |
| 6. | tungsten cevheri eritme |
Bununla birlikte, DD'nin ayrıca, nispeten düÅŸük iÅŸleme kapasitesi ve verimlilik gibi sınırlamaları vardır, bu nedenle, elektrodiyaliz (ED) gibi diÄŸer bazı membran ayırma iÅŸlemlerinden daha az verimli olarak kabul edilir.
Bununla birlikte, düÅŸük çevresel etki ve enerji tüketimi, çevre kirliliÄŸi ve enerji kıtlığı ana proje karar faktörleri olduÄŸundan DD'yi daha rekabetçi hale getirebilir. Ayrıca, iyon deÄŸiÅŸim membranları ve difüzyon diyalizörlerindeki iyileÅŸtirme ile DD'nin iÅŸleme kapasitesi ve ayırma verimliliÄŸi büyük ölçüde arttırılabilir.
DD için membranlar, anyon deÄŸiÅŸim membranı (AEM'ler) veya katyon deÄŸiÅŸim membranları (CEM'ler) olabilir. Ä°lki, asitlerin karşılık gelen tuzlarla ayrılması içindir ve ikincisi, baz karışımlarının benzer ÅŸekilde ayrılması içindir.
Asit geri kazanımının daha yüksek talepleri nedeniyle, CEM'lere kıyasla AEM'lere daha fazla önem verilmiÅŸtir ve bu nedenle DD uygulamaları için artan sayıda AEM geliÅŸtirilmiÅŸtir.
Sülfürik asit (H2 SO4), hidroklorik asit (HCl) veya hidroflorik ve nitrik asitlerin bir kombinasyonu (HF + HNO3) genellikle endüstrilerde çelik üretimi, metal arıtma gibi çeÅŸitli metal aşındırma ve soyma iÅŸlemleri için asitleme ajanları olarak kullanılır. , demir dışı metal eritme. Dekapaj aÅŸamaları sırasında büyük miktarlarda kullanılmış likör üretilir.
Åžimdiye kadar, asidik deÅŸarjlarla ilgili olarak, soÄŸutma ve kristalizasyon, termal ayrıştırma, buharlaÅŸtırma ve kristalizasyon, iyon deÄŸiÅŸimi, solvent ekstraksiyonu, damıtma ve elektrik-membran ayırma yöntemlerinin yanı sıra doÄŸrudan bertaraf ve alkalilerle nötralizasyon dahil olmak üzere farklı yöntemler uygulandı. Bununla birlikte, ekipman için yüksek yatırım, büyük enerji ve alkali tüketimi ve çevre kirliliÄŸi gibi bazı yapısal eksiklikler, daha fazla geliÅŸtirmelerini ve uygulamalarını hala engellemektedir.
DD ile asitlerin geri kazanılmasında, bir anyon deÄŸiÅŸim membranı, akan bir su akımı ile çözünmüÅŸ metal çözeltisi ile akan bir asit arasına yerleÅŸtirilen yarı geçirgen bir bariyer görevi görür. Anyon deÄŸiÅŸim zarı, yüzeyinde bulunan sabit pozitif yüke sahiptir. Bu pozitif yük konumları, anyon deÄŸiÅŸim membran yüzeyi ile yakın temas halinde olan çözeltideki negatif yüklü anyonları çeker.
ÖrneÄŸin, sülfürik asit anotlama banyoları durumunda, ezici bir çoÄŸunlukla baskın olan anyon sülfat iyonu, S04'tür. Sülfürik asit anodize çözeltisindeki bu sülfat iyonları, zara çekilirken, zar boyunca su tarafına yayılmak üzere konsantrasyon farkı tarafından da yönlendirilirler.
Aynı zamanda, termodinamik Elektronötrallik Yasası (çözeltide toplam yük sıfıra eÅŸit olmalıdır), iki negatif yük taşıyan her sülfat iyonunun aktarımına iki pozitif yükün aktarımının eÅŸlik etmesini gerektirir.
Al +3 veya diÄŸer metal iyonları gibi pozitif yüklü iyonların, benzer yükler arasındaki itme nedeniyle pozitif yüklü zarı geçmeleri güçlü bir ÅŸekilde engellenir. Asit çözeltisinde H3O +1 iyonları veya protonlanmış su olarak bulunan hidrojen iyonu da pozitif yüklüdür, ancak zarı çok az engelle geçebilir. Bu, kısmen asit çözeltisindeki yüksek hidrojen iyonu konsantrasyonundan ve ayrıca kısmen de, hidrojen iyonunun yükünü etkin bir ÅŸekilde delokalize etmesine izin veren, suyun yüksek oranda iliÅŸkili doÄŸasından kaynaklanmaktadır.
Net etki, bir asidin zardan difüzyon hızının, çözünmüÅŸ metalinkinden daha büyük bir düzende olmasıdır. Son olarak, asit çözeltisinin akışının su akışına zıt yönde olmasına neden olarak (karşı akım akışı), gerekli konsantrasyon gradyanlarının optimal avantajı gerçekleÅŸtirilebilir. Sonuçlar, difüzyon diyaliz sistemine giren suyun, metali tükenmiÅŸ, geri kazanılmış bir asit solüsyonu olarak çıkması ve difüzyon diyaliz sistemine giren asit solüsyonunun, asitten yoksun çözünmüÅŸ metal içeren bir solüsyon olarak çıkmasıdır.
Ä°stenen sonuçlar elde edildikten sonra, ünitede çok az bakım veya hiç bakım gerekmez. Ölçüm pompaları tipik olarak haftada yedi gün, günde 24 saat otomatik olarak çalıştırılır.
Bununla birlikte, düÅŸük çevresel etki ve enerji tüketimi, çevre kirliliÄŸi ve enerji kıtlığı ana proje karar faktörleri olduÄŸundan DD'yi daha rekabetçi hale getirebilir. Ayrıca, iyon deÄŸiÅŸim membranları ve difüzyon diyalizörlerindeki iyileÅŸtirme ile DD'nin iÅŸleme kapasitesi ve ayırma verimliliÄŸi büyük ölçüde arttırılabilir.
DD için membranlar, anyon deÄŸiÅŸim membranı (AEM'ler) veya katyon deÄŸiÅŸim membranları (CEM'ler) olabilir. Ä°lki, asitlerin karşılık gelen tuzlarla ayrılması içindir ve ikincisi, baz karışımlarının benzer ÅŸekilde ayrılması içindir.
Asit geri kazanımının daha yüksek talepleri nedeniyle, CEM'lere kıyasla AEM'lere daha fazla önem verilmiÅŸtir ve bu nedenle DD uygulamaları için artan sayıda AEM geliÅŸtirilmiÅŸtir.
Sülfürik asit (H2 SO4), hidroklorik asit (HCl) veya hidroflorik ve nitrik asitlerin bir kombinasyonu (HF + HNO3) genellikle endüstrilerde çelik üretimi, metal arıtma gibi çeÅŸitli metal aşındırma ve soyma iÅŸlemleri için asitleme ajanları olarak kullanılır. , demir dışı metal eritme. Dekapaj aÅŸamaları sırasında büyük miktarlarda kullanılmış likör üretilir.
Åžimdiye kadar, asidik deÅŸarjlarla ilgili olarak, soÄŸutma ve kristalizasyon, termal ayrıştırma, buharlaÅŸtırma ve kristalizasyon, iyon deÄŸiÅŸimi, solvent ekstraksiyonu, damıtma ve elektrik-membran ayırma yöntemlerinin yanı sıra doÄŸrudan bertaraf ve alkalilerle nötralizasyon dahil olmak üzere farklı yöntemler uygulandı. Bununla birlikte, ekipman için yüksek yatırım, büyük enerji ve alkali tüketimi ve çevre kirliliÄŸi gibi bazı yapısal eksiklikler, daha fazla geliÅŸtirmelerini ve uygulamalarını hala engellemektedir.
DD ile asitlerin geri kazanılmasında, bir anyon deÄŸiÅŸim membranı, akan bir su akımı ile çözünmüÅŸ metal çözeltisi ile akan bir asit arasına yerleÅŸtirilen yarı geçirgen bir bariyer görevi görür. Anyon deÄŸiÅŸim zarı, yüzeyinde bulunan sabit pozitif yüke sahiptir. Bu pozitif yük konumları, anyon deÄŸiÅŸim membran yüzeyi ile yakın temas halinde olan çözeltideki negatif yüklü anyonları çeker.
ÖrneÄŸin, sülfürik asit anotlama banyoları durumunda, ezici bir çoÄŸunlukla baskın olan anyon sülfat iyonu, S04'tür. Sülfürik asit anodize çözeltisindeki bu sülfat iyonları, zara çekilirken, zar boyunca su tarafına yayılmak üzere konsantrasyon farkı tarafından da yönlendirilirler.
Aynı zamanda, termodinamik Elektronötrallik Yasası (çözeltide toplam yük sıfıra eÅŸit olmalıdır), iki negatif yük taşıyan her sülfat iyonunun aktarımına iki pozitif yükün aktarımının eÅŸlik etmesini gerektirir.
Al +3 veya diÄŸer metal iyonları gibi pozitif yüklü iyonların, benzer yükler arasındaki itme nedeniyle pozitif yüklü zarı geçmeleri güçlü bir ÅŸekilde engellenir. Asit çözeltisinde H3O +1 iyonları veya protonlanmış su olarak bulunan hidrojen iyonu da pozitif yüklüdür, ancak zarı çok az engelle geçebilir. Bu, kısmen asit çözeltisindeki yüksek hidrojen iyonu konsantrasyonundan ve ayrıca kısmen de, hidrojen iyonunun yükünü etkin bir ÅŸekilde delokalize etmesine izin veren, suyun yüksek oranda iliÅŸkili doÄŸasından kaynaklanmaktadır.
Net etki, bir asidin zardan difüzyon hızının, çözünmüÅŸ metalinkinden daha büyük bir düzende olmasıdır. Son olarak, asit çözeltisinin akışının su akışına zıt yönde olmasına neden olarak (karşı akım akışı), gerekli konsantrasyon gradyanlarının optimal avantajı gerçekleÅŸtirilebilir. Sonuçlar, difüzyon diyaliz sistemine giren suyun, metali tükenmiÅŸ, geri kazanılmış bir asit solüsyonu olarak çıkması ve difüzyon diyaliz sistemine giren asit solüsyonunun, asitten yoksun çözünmüÅŸ metal içeren bir solüsyon olarak çıkmasıdır.
Ä°stenen sonuçlar elde edildikten sonra, ünitede çok az bakım veya hiç bakım gerekmez. Ölçüm pompaları tipik olarak haftada yedi gün, günde 24 saat otomatik olarak çalıştırılır.