A eletrodiálise ED é uma tecnologia de separação de membrana altamente eficiente que permite seletivamente que os íons em uma solução passem através de uma membrana de troca iônica. Primeiro, um campo elétrico de corrente contínua de alta-frequência é usado para induzir a migração direcional de ânions e cátions na solução. A membrana de troca de ânions e cátions permite então seletivamente a passagem desses íons, conseguindo a separação de íons.
As membranas de eletrodiálise ED são feitas de materiais orgânicos. Em aplicações que envolvem águas residuais com alto teor-de sal, como outras membranas orgânicas, elas são suscetíveis à incrustação por vários poluentes na água, afetando vários parâmetros de desempenho. A chave para a operação estável da eletrodiálise é o processo de pré-tratamento. Somente quando o processo de pré-tratamento estiver funcionando corretamente e a água do produto atender aos requisitos de água de alimentação da membrana de eletrodiálise ED a membrana poderá operar de forma estável por um longo período.
A incrustação da membrana de eletrodiálise ED inclui matéria orgânica, matéria inorgânica e contaminação microbiana.
1. Contaminação por matéria orgânica
A matéria orgânica carregada, especialmente a matéria orgânica carregada negativamente, tem maior probabilidade de obstruir a membrana. Como a matéria orgânica geralmente tem carga negativa, as membranas de troca aniônica são mais suscetíveis à contaminação orgânica. A matéria orgânica carregada negativamente migra em direção à membrana de troca aniônica sob a influência de um campo elétrico. Normalmente, devido ao grande peso molecular dos íons orgânicos, eles são difíceis de passar através da membrana de troca aniônica e se acumulam na superfície da membrana, causando incrustações na membrana de troca aniônica. A matéria orgânica sem carga, ao passar pelo canal de fluxo, sofre principalmente adsorção, causando incrustações na membrana. Por não migrar sob influência de campo elétrico, a incrustação resultante da membrana é mais lenta e a concentração de matéria orgânica no concentrado não é concentrada, permitindo a remoção por meio da limpeza da membrana. O sulfato de dodecil, um poluente orgânico altamente concentrado em águas residuais, contribui significativamente para o desempenho da membrana de eletrodiálise ED. A membrana de eletrodiálise é altamente sensível à concentração desses surfactantes, necessitando de pré-tratamento para remoção. Além disso, cetonas e outros solventes orgânicos com forte poder de dissolução também são altamente destrutivos para materiais de membrana.
2. Incrustação Inorgânica
A incrustação gerada pelas reações dos eletrodos, como hidróxido de cálcio e sulfato de cálcio, se deposita na câmara do eletrodo e nos eletrodos. As reações de polarização levam à formação de incrustações na membrana, causando particularmente a formação de hidróxido de magnésio e outros precipitados no lado do concentrado e no interior da membrana. Durante o processo de concentração na câmara de concentrado, a supersaturação leva à precipitação de incrustações, incluindo carbonato de cálcio, carbonato de magnésio e precipitados de sulfato de cálcio. Métodos de controle eficazes incluem pré-tratamento de alta-densidade para reduzir a dureza e diminuir a concentração desses íons. A ligação de íons de alta{5}}valência à membrana de troca catiônica a envenena, dificultando sua remoção e reduzindo sua capacidade de troca. Esses íons requerem remoção pré-tratamento; a remoção profunda normalmente usa resinas de troca iônica.
3. Contaminação Microbiana
Os microrganismos depositam-se facilmente na superfície da membrana e crescem e multiplicam-se nos espaços entre os separadores, aumentando a resistência da membrana, dificultando o fluxo de água e impedindo o funcionamento normal da eletrodiálise. A remoção de microrganismos por meio de pré-tratamento é a principal forma de reduzir a contaminação microbiana.