تكنولوجيا معالجة المياه بالتحليل الكهربائي

التحليل الكهربائي (ED) هو عملية تستخدم غشاء نصف نافذ ومجال كهربائي تيار مباشر لنقل الجزيئات المذابة المشحونة (مثل الأيونات) بشكل انتقائي من المحلول. تعمل عملية الفصل هذه على تركيز المحاليل وتخفيفها وتنقيتها وتنقيتها عن طريق توجيه المواد المذابة المشحونة بعيدًا عن الماء والمكونات الأخرى غير المشحونة. تطورت عملية التحليل الكهربائي إلى عملية وحدة كيميائية واسعة النطاق وتلعب دورًا مهمًا في تكنولوجيا الفصل الغشائي. إنه يجد تطبيقًا واسعًا في صناعات مثل تحلية المياه الكيميائية، وتحلية مياه البحر، والأغذية والأدوية، ومعالجة مياه الصرف الصحي. وفي بعض المناطق، أصبحت الطريقة الأساسية لإنتاج مياه الشرب. إنه يوفر مزايا مثل الاستهلاك المنخفض للطاقة، والفوائد الاقتصادية الكبيرة، والمعالجة المسبقة البسيطة، والمعدات المتينة، وتصميم النظام المرن، وسهولة التشغيل والصيانة، والعملية النظيفة، والاستهلاك المنخفض للمواد الكيميائية، والحد الأدنى من التلوث البيئي، وعمر الجهاز الطويل، ومعدلات استرداد المياه العالية (عادةً تتراوح بين 65% إلى 80%.

تشمل تقنيات التحليل الكهربي الشائعة إزالة الأيونات الكهربية (EDI)، وعكس التحليل الكهربي (EDR)، والتحليل الكهربي بالأغشية السائلة (EDLM)، والتحليل الكهربي ذي درجة الحرارة العالية، والتحليل الكهربي من النوع الملفوف، والتحليل الكهربي بالغشاء ثنائي القطب، وغيرها.

يمكن استخدام التحليل الكهربائي لمعالجة أنواع مختلفة من مياه الصرف الصحي، بما في ذلك مياه الصرف الصحي المطلية بالكهرباء ومياه الصرف الصحي الملوثة بالمعادن الثقيلة. ويمكن استخدامه لاستخراج أيونات المعادن والمواد الأخرى من مياه الصرف الصحي، مما يسمح باستعادة وإعادة استخدام المياه والموارد القيمة مع تقليل التلوث والانبعاثات. أظهرت الدراسات أن التحليل الكهربي يمكنه استعادة النحاس والزنك وحتى أكسدة Cr3+ إلى Cr6+ أثناء معالجة محاليل التخميل في عملية إنتاج النحاس. بالإضافة إلى ذلك، تم الجمع بين التحليل الكهربائي والتبادل الأيوني لاستعادة المعادن الثقيلة والأحماض من مياه الصرف الصحي الحمضية في التطبيقات الصناعية. تم استخدام أجهزة التحليل الكهربي المصممة خصيصًا، باستخدام كل من راتنجات التبادل الأنيوني والكاتيوني كمواد حشو، لمعالجة مياه الصرف الصحي المعدنية الثقيلة، وتحقيق إعادة تدوير الحلقة المغلقة وعدم التفريغ. يمكن أيضًا تطبيق التحليل الكهربائي لمعالجة مياه الصرف القلوية ومياه الصرف العضوية.

قامت الأبحاث التي أجريت في مختبر الدولة الرئيسي لمكافحة التلوث وإعادة استخدام الموارد في الصين بدراسة معالجة مياه الصرف الصحي القلوية التي تحتوي على غاز كلورة البروبان الإيبوكسي باستخدام التحليل الكهربائي بغشاء التبادل الأيوني. عندما كان جهد التحليل الكهربائي 5.0 فولت وكان وقت التداول 3 ساعات، وصل معدل إزالة COD لمياه الصرف الصحي إلى 78%، وكان معدل استرداد القلوي مرتفعًا حتى 73.55%، ليكون بمثابة معالجة مسبقة فعالة للوحدات الكيميائية الحيوية اللاحقة. كما تم استخدام تقنية التحليل الكهربائي لمعالجة مياه الصرف الصحي الحمضية العضوية المعقدة عالية التركيز، بتركيزات تتراوح من 3٪ إلى 15٪، من قبل شركة شاندونغ لوهوا للبتروكيماويات. لا ينتج عن هذه الطريقة أي بقايا أو تلوث ثانوي، ويحتوي المحلول المركز الذي تم الحصول عليه على 20% إلى 40% حمض، والذي يمكن إعادة تدويره ومعالجته، مما يقلل المحتوى الحمضي في مياه الصرف الصحي إلى 0.05% إلى 0.3%. بالإضافة إلى ذلك، استخدمت شركة سينوبك سيشوان للبتروكيماويات جهاز غسيل كهربائي متخصص لمعالجة مياه الصرف الصحي المكثفة، وحققت قدرة معالجة قصوى تبلغ 36 طنًا في الساعة، مع وصول محتوى نترات الأمونيوم في المياه المركزة إلى أكثر من 20%، وتحقيق معدل استرداد يزيد عن 96%. %. تحتوي المياه العذبة المعالجة على نسبة كتلة من نيتروجين الأمونيوم تبلغ 40 ملجم/لتر، بما يتوافق مع المعايير البيئية.