Bipolare membran elektro dialyse

Arten der Bipolarmembran-Elektrodialyse

Leitfähige Polymere, wie Polystyrolsulfonat, dienen als anionische Pfade für positive Ionen, während carboxyliertes Polyphenylenoxid als kationische Pfade für negative Ionen in sauren oder basischen Medien dient.

• BMED oder die BMED: Zwei identische Membranen, wobei eine MP und die andere FM ist, können kombiniert werden, um den ersten Typ einer Bipolarmembran-Elektrodialyse-Einheit zu bilden. Jede zwei Membranen ergeben ein BMED-Zellenpaar. Die BMED-Zellenpaare können dann weiter gestapelt und so konfiguriert werden, dass sie ein Modul ergeben.
• BMEL oder die BMEL: Sie unterscheidet sich von der vorherigen in Bezug auf die Membrananordnung. Anstelle von zwei MP-Membranen gibt es eine MP-Membran und eine FM-Membran. Die Membrankonfiguration ist vielseitiger und kann für verschiedene Ionentrennungsprozesse verwendet werden.
• BMEC oder die BMEC: Sie hat zwei Stufen in ihrem Design. Die erste umfasst die Konzentrationspolarisation, während die zweite die Säure- oder Basenproduktion ist. Im Polarisationsabschnitt gibt es einen Zufuhrkanal, einen Übergangskanal und einen Produktkanal. Die Kanäle sind in der Säure- oder Basenproduktion umgekehrt, mit einem Produktkanal, einem Übergangskanal und einem Zufuhrkanal. In dieser Art von Bipolarmembran-Elektrodialyse-Einheit können Lösungen konzentriert und in die gewünschten Säuren und Basen getrennt werden.
• BMEM oder die BMEM: Sie entspricht zwei-stufigen Modulen, wobei das erste aus kationenselektiven Membranen, Konzentrationskanälen, wiederum kationenselektiven Membranen und anionenselektiven Kanälen besteht. Das zweite hat kationenselektive Membranen, Übergangskanaäle, anionenselektive Membranen, Produktkanäle, kationenselektive Membranen und Konzentrationskanäle. Wie bei den früheren Modellen kann das Bipolarmembran-Elektrodialyse-Modul konzentrierte Säure- und Basenlösungen aus einer verdünnten Zulauflösung produzieren.
• BMEM-A1 oder die BMEM-A1: Es ist ein Kationen/Anionen-selektives Membranmodul. In der Konfiguration für die Säure/Basen-Produktion wechseln sich die Membranen mit Übergangs- und Konzentrationskanälen ab. Die Übergangskanaäle ermöglichen eine weitere Durchmischung und Reaktion, während die Konzentrationskanäle zur Konzentration von Ionen genutzt werden.
• BMEM-A2 oder die BMEM-A2: Sie ähnelt der BMEM-A1 in Zusammensetzung und Design, hat aber eine verbesserte Permeabilität für die Ionentrennung. Zwischen den beiden Membrantypen und den Übergangskanaälen wird ein enger Kontakt hergestellt, was zu einem besseren Ionentransport führt.

Spezifikation & Wartung

• Membrandicke und -breite: Die Dicke und Breite von Bipolarmembranen müssen angegeben werden, um den Fluss und die Stromdichte zu bestimmen. Die allgemeinen Dickenbereiche von bipolaren Ionenaustauschmembranen liegen zwischen 20 und 50 µm, was einen ausreichenden ionischen Transport ermöglichen kann, ohne die mechanische Stabilität des Trennsystems zu beeinträchtigen.
• Mechanische Festigkeit: Dieser Parameter entscheidet, ob die bipolare Ionenaustauschmembran dem Druckunterschied, der Temperatur und der mechanischen Belastung standhalten kann, die im Elektrodialyse-Stack vorhanden sind. Die Zugfestigkeit und die Bruchfestigkeit der Membran werden in der Regel gemessen. Beispielsweise kann die Zugfestigkeit einer Bipolarmembran größer als 20 MPa und der Berstdruck größer als 0,5 MPa sein.
• Betriebstemperatur und -druck: Bipolarmembranen haben einen Bereich der Betriebstemperatur und des Betriebsdrucks. Beispielsweise kann die Temperaturtoleranz einiger Bipolarmembranen 80 bis 100 Grad Celsius erreichen. Daher sind sie für Hochtemperaturreaktionen oder raue Umgebungen geeignet. Außerdem können die Membranen dem Prozessdruck in einigen industriellen Anwendungen standhalten, wodurch sichergestellt wird, dass die Stabilität und Dichtheit des Trennsystems unter Hochdruckbedingungen die Anforderungen erfüllen.

Es ist notwendig, die Leistung der Bipolarmembran-Elektrodialyse-Apparatur zu erhalten, um einen langfristigen und stabilen Betrieb zu gewährleisten. Die Wartungsmethode ist wie folgt:

• Regelmäßige Reinigung: Reinigen Sie die Membranen und Elektrodenoberflächen der Ausrüstung regelmäßig. Reinigungslösungen enthalten in der Regel Säuren, Laugen oder Tenside, die je nach Art der Verunreinigungen und den Eigenschaften der Membranen ausgewählt werden sollten.
• Austausch der Reinigungslösung: Stellen Sie die Sauberkeit und Wirksamkeit der Reinigungslösung sicher, indem Sie sie regelmäßig austauschen. Gebrauchte Reinigungslösungen können kontaminiert sein und ihre Wirksamkeit verlieren, was zu einem Reinigungsfehler der Ausrüstung führen kann.
• Aufrechterhaltung der Stabilität der Betriebsparameter: Achten Sie auf die Stabilität der Betriebsparameter, wie Temperatur, Druck und Durchflussmenge, und stellen Sie sicher, dass diese innerhalb der vorgegebenen Bereiche bleiben. Überhöhte oder niedrige Werte können die Membranen oder die Ausrüstung beschädigen.
• Regelmäßige Inspektion und Wartung: Überprüfen Sie die Ausrüstung regelmäßig, einschließlich der Inspektion der Membranen, Dichtungen, Elektroden usw., um sicherzustellen, dass keine Schäden, Leckagen oder Ablagerungen vorhanden sind. Führen Sie bei Bedarf Reparaturen durch oder füllen Sie die verwendeten Materialien auf, wenn Probleme festgestellt werden.
• Betriebsumgebungsmanagement: Stellen Sie sicher, dass die Betriebsumgebung der Ausrüstung sauber ist und vermeiden Sie eine Exposition gegenüber Staub, Verunreinigungen oder schädlichen Gasen, die die Membranen oder die Ausrüstung beschädigen könnten.

Anwendungsszenarien

Die Bipolarmembran-Elektrodialyse (BMED) findet breite Anwendung in der Industrie sowie in der Forschung. Die Technologie bietet Wertschöpfungspfade für verschiedene Zielverbindungen.

BMED ist in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie unerlässlich, da die Technologie es ermöglicht, wertvolle Nährstoffe aus Abfallströmen wie Molkenpermeat und Hefeextrakten zurückzugewinnen. Wertvolle Nährstoffe sind unter anderem essentielle Aminosäuren, Milchsäure, Zitronensäure und Proteinhydrolysate.

Molkenpermeate sind Nebenprodukte des Käseherstellungsprozesses. Sie enthalten noch Laktose und andere Verbindungen. Durch den Einsatz von BMED kann Laktat hergestellt werden, das für zahlreiche Anwendungen eingesetzt werden kann, darunter Lebensmittelanwendungen, als Konservierungsmittel und Säure sowie in der pharmazeutischen Industrie als Zitronensäureverbindung.

Hefeextrakte enthalten wertvolle Aminosäuren, Peptide und organische Säuren. Durch den Einsatz von BMED können diese Verbindungen extrahiert und für verschiedene industrielle Anwendungen genutzt werden.

Insgesamt umfassen einige Anwendungen von BMED

• Konzentration und Reinigung: BMED hilft, organische Säuren wie Milchsäure und Zitronensäure, Zucker wie Glucose und Salze in verdünnten Lösungen zu konzentrieren und zu reinigen.
• Wertschöpfung von Abwasserströmen: BMED wertet Industrieabfälle auf, indem es nützliche Verbindungen wie aromatische Phenole, Alkohole und Aminosäuren extrahiert.
• Trennung von Ionen: Manchmal können unerwünschte Ionen in bestimmten Lösungen vorhanden sein, wie Schwermetallionen oder Radioisotope. BMED kann diese Ionen extrahieren.
• Membranreaktorsystem: BMED kann mit anderen Techniken gekoppelt werden, um Hybridsysteme zu bilden, wie z. B. Bioreaktormembranen und elektrokatalytische Membranen. Dies kann die Trennung von Verbindungen weiter verbessern.

Wie oben gezeigt, hat die BMED verschiedene Anwendungen in verschiedenen Industrien. Sie kann Verbindungen reinigen und konzentrieren und unerwünschte Ionen trennen. Forscher entdecken immer noch mehr Anwendungen der Technologie, die verschiedenen Industrien zugute kommen können.

So wählen Sie die Bipolarmembran-Elektrodialyse

Für viele Industrien ist die Wahl der richtigen Bipolarmembran für die Elektrodialyse entscheidend für Effizienz und Produktivität. Hier sind einige praktische Tipps, die Käufern bei der Auswahl der idealen Membran helfen können:

• Delegiert Prozessanforderungen

  Zuerst sollten Käufer die Parameter ihrer geplanten Anwendung definieren. Sie sollten Variablen wie die gewünschte Ionentrennung, Temperatur, Druck und den Konzentrationsbereich berücksichtigen. Es ist auch wichtig, die Prozessverträglichkeit mit Membranmaterialien zu bewerten. Nachdem die Prozessanforderungen festgelegt wurden, können Käufer die Membranen vergleichen und auswählen, die ihren Spezifikationen entsprechen.

• Delegiert Membrantypen

  Es gibt verschiedene Arten von Bipolarmembranen für unterschiedliche Anwendungen. Dazu gehören die AEM und AC und andere. Nachdem die spezifische Anwendung bestimmt wurde, sollten Käufer die Membran auswählen, die ihren Bedürfnissen entspricht. Beispielsweise muss eine Bipolarmembran-Elektrodialyse, die sich auf bestimmte Ionen konzentriert, die richtigen funktionellen Gruppen für einen effektiven Ionentransport einsetzen.

• Berücksichtigen Sie die Membrandicke

  Die Membrandicke beeinflusst den Systemwiderstand und den Stoffaustausch. Eine dünne Membran verbessert den Ionentransport, kann aber die Stabilität verringern. Eine dicke Membran erhöht die Stabilität, erhöht aber den Widerstand. Käufer müssen ein Gleichgewicht finden, das ihren Anwendungsbedürfnissen entspricht.

• Untersuchen Sie die Membranmorphologie

  Die Morphologie einer Bipolarmembran beeinflusst den Ionentransport. Käufer sollten die Membranstruktur, die Porengröße und die Porosität bewerten. Wählen Sie Membranen mit einer optimalen Morphologie, die die Trenneffizienz verbessert und die Neigung zu Fouling verringert.

• Berücksichtigen Sie die chemische Verträglichkeit

  Die Membranverträglichkeit ist entscheidend für Langlebigkeit und konstante Leistung. Um einen Abbau durch aggressive Chemikalien zu vermeiden, sollten Käufer Membranen wählen, die mit dem pH-Wert und der chemischen Umgebung ihrer Anwendung kompatibel sind.

• Betriebsbedingungen

  Elektrodialysemembranen haben oft eine begrenzte Funktionsdauer. Eine Bipolarmembran hat unter den richtigen Betriebsbedingungen eine bessere Langlebigkeit. Daher sollten Käufer eine Membran auswählen, die für die Temperatur, den Druck und die Ionenstärke ihres Systems optimiert ist. Dies trägt dazu bei, die Lebensdauer der Membran zu verlängern.

Bipolarmembran-Elektrodialyse Q & A

Q1 Wofür werden Bipolarmembranen verwendet?

A1 Sie werden hauptsächlich für die Ionentrennung und -konzentration in verschiedenen Industrien, der chemischen Industrie und der Lebensmittelverarbeitung verwendet.

Q2 Was sind die Vorteile von Bipolarmembranen?

A2 Die Hauptvorteile der Verwendung von Bipolarmembranen sind ihre selektive Permeabilität für Ionen, die effiziente Trennung von Ionen, der geringe Widerstand gegen den Ionentransfer und die hohe Stabilität.

Q3 Wie sieht die Zukunft der Bipolarmembrantechnologie aus?

A3 Der Markt für Bipolarmembrantechnologie wird voraussichtlich weiter wachsen, da der Bedarf an effizienter Ionentrennung und -konzentration in verschiedenen Industrien steigt.