Difüzyon Diyalizi
Difüzyon diyalizi (DD), konsantrasyon gradyanı tarafından yönlendirilen bir iyon değişim membranı (IEM) ayırma işlemidir. Ayırma işleminin itici gücü esas olarak konsantrasyon gradyanı olduğundan, difüzyon diyalizi kendiliğinden ayırma işlemi olarak bilinir.
DD bir membran ayırma işlemidir. Asitlerin çözünmüş metal içeren çözeltilerden ayrılması ve geri kazanılması için uzun yıllardır başarıyla kullanılmaktadır. Difüzyon, bir maddenin yüksek konsantrasyonlu bir bölgeden düşük konsantrasyonlu bir alana kendiliğinden 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 işlemidir. Asitlerin çözünmüş metal içeren çözeltilerden ayrılması ve geri kazanılması için uzun yıllardır başarıyla kullanılmaktadır. Difüzyon, bir maddenin yüksek konsantrasyonlu bir bölgeden düşük konsantrasyonlu bir alana kendiliğinden 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 işlemlerle karşılaştırıldığında, DD önemli avantajlar gösterir,
| a. | Atık suyun arıtılmasında daha yüksek verimlilik; ürünlerin üretkenliği ve kalitesinde iyileştirme. |
| b. | Düşük enerji tüketimi (DD normal basınç altında çalışır ve işlem sırasında durum değişikliği olmaz, dolayısıyla DD'yi çalıştırmak için güç gerekmez). |
| c. | Düşük kurulum ve işletme maliyeti; kararlı, güvenilir ve kullanımı kolay. |
| d. | Çevre kirliliği yok. |
Bugüne kadar DD,
için başarıyla uygulandı.
| 1. | çelik üretiminden kaynaklanan deşarjlardan asit ve alkalilerin geri kazanılması |
| 2. | metal arıtma |
| 3. | galvanik |
| 4. | katyon değişim reçinesi rejenerasyonu |
| 5. | demir dışı metal eritme, alüminyum aşındırma |
| 6. | tungsten cevheri eritme |
Bununla birlikte, DD'nin ayrıca, nispeten düşük işleme kapasitesi ve verimlilik gibi sınırlamaları vardır, bu nedenle, elektrodiyaliz (ED) gibi diğer bazı membran ayırma işlemlerinden daha az verimli olarak kabul edilir.
Bununla birlikte, düşük çevresel etki ve enerji tüketimi, çevre kirliliği ve enerji kıtlığı ana proje karar faktörleri olduğundan DD'yi daha rekabetçi hale getirebilir. Ayrıca, iyon değişim membranları ve difüzyon diyalizörlerindeki iyileştirme ile DD'nin işleme kapasitesi ve ayırma verimliliği büyük ölçüde arttırılabilir.
DD için membranlar, anyon değişim membranı (AEM'ler) veya katyon değişim membranları (CEM'ler) olabilir. İlki, asitlerin karşılık gelen tuzlarla ayrılması içindir ve ikincisi, baz karışımlarının benzer şekilde ayrılması içindir.
Asit geri kazanımının daha yüksek talepleri nedeniyle, CEM'lere kıyasla AEM'lere daha fazla önem verilmiştir ve bu nedenle DD uygulamaları için artan sayıda AEM geliştirilmiştir.
Sülfürik asit (H2 SO4), hidroklorik asit (HCl) veya hidroflorik ve nitrik asitlerin bir kombinasyonu (HF + HNO3) genellikle endüstrilerde çelik üretimi, metal arıtma gibi çeşitli metal aşındırma ve soyma işlemleri için asitleme ajanları olarak kullanılır. , demir dışı metal eritme. Dekapaj aşamaları sırasında büyük miktarlarda kullanılmış likör üretilir.
Şimdiye kadar, asidik deşarjlarla ilgili olarak, soğutma ve kristalizasyon, termal ayrıştırma, buharlaştırma ve kristalizasyon, iyon değişimi, solvent ekstraksiyonu, damıtma ve elektrik-membran ayırma yöntemlerinin yanı sıra doğrudan bertaraf ve alkalilerle nötralizasyon dahil olmak üzere farklı yöntemler uygulandı. Bununla birlikte, ekipman için yüksek yatırım, büyük enerji ve alkali tüketimi ve çevre kirliliği gibi bazı yapısal eksiklikler, daha fazla geliştirmelerini ve uygulamalarını hala engellemektedir.
DD ile asitlerin geri kazanılmasında, bir anyon değişim membranı, akan bir su akımı ile çözünmüş metal çözeltisi ile akan bir asit arasına yerleştirilen yarı geçirgen bir bariyer görevi görür. Anyon değişim zarı, yüzeyinde bulunan sabit pozitif yüke sahiptir. Bu pozitif yük konumları, anyon değişim membran yüzeyi ile yakın temas halinde olan çözeltideki negatif yüklü anyonları çeker.
Örneğin, sülfürik asit anotlama banyoları durumunda, ezici bir çoğunlukla 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 eşit olmalıdır), iki negatif yük taşıyan her sülfat iyonunun aktarımına iki pozitif yükün aktarımının eşlik etmesini gerektirir.
Al +3 veya diğer metal iyonları gibi pozitif yüklü iyonların, benzer yükler arasındaki itme nedeniyle pozitif yüklü zarı geçmeleri güçlü bir şekilde 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 şekilde delokalize etmesine izin veren, suyun yüksek oranda ilişkili doğasından kaynaklanmaktadır.
Net etki, bir asidin zardan difüzyon hızının, çözünmüş 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 gerçekleştirilebilir. Sonuçlar, difüzyon diyaliz sistemine giren suyun, metali tükenmiş, geri kazanılmış bir asit solüsyonu olarak çıkması ve difüzyon diyaliz sistemine giren asit solüsyonunun, asitten yoksun çözünmüş metal içeren bir solüsyon olarak çıkmasıdır.
İstenen 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, düşük çevresel etki ve enerji tüketimi, çevre kirliliği ve enerji kıtlığı ana proje karar faktörleri olduğundan DD'yi daha rekabetçi hale getirebilir. Ayrıca, iyon değişim membranları ve difüzyon diyalizörlerindeki iyileştirme ile DD'nin işleme kapasitesi ve ayırma verimliliği büyük ölçüde arttırılabilir.
DD için membranlar, anyon değişim membranı (AEM'ler) veya katyon değişim membranları (CEM'ler) olabilir. İlki, asitlerin karşılık gelen tuzlarla ayrılması içindir ve ikincisi, baz karışımlarının benzer şekilde ayrılması içindir.
Asit geri kazanımının daha yüksek talepleri nedeniyle, CEM'lere kıyasla AEM'lere daha fazla önem verilmiştir ve bu nedenle DD uygulamaları için artan sayıda AEM geliştirilmiştir.
Sülfürik asit (H2 SO4), hidroklorik asit (HCl) veya hidroflorik ve nitrik asitlerin bir kombinasyonu (HF + HNO3) genellikle endüstrilerde çelik üretimi, metal arıtma gibi çeşitli metal aşındırma ve soyma işlemleri için asitleme ajanları olarak kullanılır. , demir dışı metal eritme. Dekapaj aşamaları sırasında büyük miktarlarda kullanılmış likör üretilir.
Şimdiye kadar, asidik deşarjlarla ilgili olarak, soğutma ve kristalizasyon, termal ayrıştırma, buharlaştırma ve kristalizasyon, iyon değişimi, solvent ekstraksiyonu, damıtma ve elektrik-membran ayırma yöntemlerinin yanı sıra doğrudan bertaraf ve alkalilerle nötralizasyon dahil olmak üzere farklı yöntemler uygulandı. Bununla birlikte, ekipman için yüksek yatırım, büyük enerji ve alkali tüketimi ve çevre kirliliği gibi bazı yapısal eksiklikler, daha fazla geliştirmelerini ve uygulamalarını hala engellemektedir.
DD ile asitlerin geri kazanılmasında, bir anyon değişim membranı, akan bir su akımı ile çözünmüş metal çözeltisi ile akan bir asit arasına yerleştirilen yarı geçirgen bir bariyer görevi görür. Anyon değişim zarı, yüzeyinde bulunan sabit pozitif yüke sahiptir. Bu pozitif yük konumları, anyon değişim membran yüzeyi ile yakın temas halinde olan çözeltideki negatif yüklü anyonları çeker.
Örneğin, sülfürik asit anotlama banyoları durumunda, ezici bir çoğunlukla 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 eşit olmalıdır), iki negatif yük taşıyan her sülfat iyonunun aktarımına iki pozitif yükün aktarımının eşlik etmesini gerektirir.
Al +3 veya diğer metal iyonları gibi pozitif yüklü iyonların, benzer yükler arasındaki itme nedeniyle pozitif yüklü zarı geçmeleri güçlü bir şekilde 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 şekilde delokalize etmesine izin veren, suyun yüksek oranda ilişkili doğasından kaynaklanmaktadır.
Net etki, bir asidin zardan difüzyon hızının, çözünmüş 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 gerçekleştirilebilir. Sonuçlar, difüzyon diyaliz sistemine giren suyun, metali tükenmiş, geri kazanılmış bir asit solüsyonu olarak çıkması ve difüzyon diyaliz sistemine giren asit solüsyonunun, asitten yoksun çözünmüş metal içeren bir solüsyon olarak çıkmasıdır.
İstenen 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.