التحليل الكهربائي (ED) عملية تستخدم غشاءً شبه نافذ ومجالًا كهربائيًا مستمرًا لنقل جسيمات المواد المذابة المشحونة (مثل الأيونات) من المحلول بشكل انتقائي. تركز عملية الفصل هذه المحاليل وتخففها وتنقيها عن طريق توجيه المواد المذابة المشحونة بعيدًا عن الماء والمكونات الأخرى غير المشحونة. تطور التحليل الكهربائي ليصبح وحدة كيميائية واسعة النطاق، ويلعب دورًا هامًا في تقنية الفصل الغشائي. يُستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل تحلية المياه الكيميائية، وتحلية مياه البحر، والأغذية والأدوية، ومعالجة مياه الصرف الصحي. في بعض المناطق، أصبح الطريقة الرئيسية لإنتاج مياه الشرب. يوفر مزايا مثل انخفاض استهلاك الطاقة، وفوائد اقتصادية كبيرة، وسهولة المعالجة الأولية، ومتانة المعدات، ومرونة تصميم النظام، وسهولة التشغيل والصيانة، ونظافة العملية، وانخفاض استهلاك المواد الكيميائية، والحد الأدنى من التلوث البيئي، وطول عمر الجهاز، ومعدلات استرداد المياه العالية (تتراوح عادةً بين 65% و80%).
تتضمن تقنيات التحليل الكهربائي الشائعة التأين الكهربائي (EDI)، وعكس التحليل الكهربائي (EDR)، والتحليل الكهربائي باستخدام الأغشية السائلة (EDLM)، والتحليل الكهربائي عالي الحرارة، والتحليل الكهربائي من النوع اللفافي، والتحليل الكهربائي بغشاء ثنائي القطب، وغيرها.
يمكن استخدام التحليل الكهربائي لمعالجة أنواع مختلفة من مياه الصرف الصحي، بما في ذلك مياه الصرف الناتجة عن عمليات الطلاء الكهربائي ومياه الصرف الملوثة بالمعادن الثقيلة. ويمكن استخدامه لاستخلاص أيونات المعادن ومواد أخرى من مياه الصرف، مما يسمح باستعادة وإعادة استخدام المياه والموارد القيّمة مع الحد من التلوث والانبعاثات. وقد أظهرت الدراسات أن التحليل الكهربائي قادر على استعادة النحاس والزنك، بل وأكسدة Cr3+ إلى Cr6+ أثناء معالجة محاليل التخميل في عملية إنتاج النحاس. بالإضافة إلى ذلك، تم دمج التحليل الكهربائي مع التبادل الأيوني لاستعادة المعادن الثقيلة والأحماض من مياه الصرف الناتجة عن عمليات التخليل الحمضي في التطبيقات الصناعية. وقد استُخدمت أجهزة التحليل الكهربائي المصممة خصيصًا، والتي تستخدم راتنجات التبادل الأنيوني والكاتيوني كمواد مالئة، لمعالجة مياه الصرف الناتجة عن المعادن الثقيلة، مما يحقق إعادة تدوير ذات حلقة مغلقة ودون تصريف. كما يمكن تطبيق التحليل الكهربائي لمعالجة مياه الصرف القلوية ومياه الصرف العضوية.
أُجريت دراسة في مختبر الدولة الرئيسي لمكافحة التلوث وإعادة استخدام الموارد في الصين، لدراسة معالجة مياه الصرف الصحي المعالجة بالقلويات المحتوية على غازات ذيل كلورة الإيبوكسي والبروبان، باستخدام التحليل الكهربائي بغشاء التبادل الأيوني. عند استخدام جهد التحليل الكهربائي 5.0 فولت ومدة دوران 3 ساعات، بلغ معدل إزالة الأكسجين الكيميائي (COD) من مياه الصرف 78%، وبلغ معدل استرداد القلوي 73.55%، مما يُعدّ معالجة أولية فعّالة للوحدات الكيميائية الحيوية اللاحقة. كما استخدمت شركة شاندونغ لوهوا للبتروكيماويات تقنية التحليل الكهربائي لمعالجة مياه الصرف الصحي عالية التركيز المحتوية على أحماض عضوية معقدة، بتركيزات تتراوح بين 3% و15%. لا تُنتج هذه الطريقة أي مخلفات أو تلوث ثانوي، ويحتوي المحلول المركز الناتج على نسبة تتراوح بين 20% و40% من الحمض، والذي يُمكن إعادة تدويره ومعالجته، مما يُقلل من محتوى الحمض في مياه الصرف إلى 0.05% و0.3%. بالإضافة إلى ذلك، استخدمت شركة سينوبك سيتشوان للبتروكيماويات جهازًا متخصصًا للتحليل الكهربائي لمعالجة مياه الصرف الصحي المتكثفة، محققةً بذلك قدرة معالجة قصوى تبلغ 36 طنًا/ساعة، مع تجاوز محتوى نترات الأمونيوم في المياه المركزة 20%، ونسبة استخلاص تتجاوز 96%. احتوت المياه العذبة المعالجة على نسبة كتلة نيتروجين الأمونيوم ≤40 ملجم/لتر، مما يُلبي المعايير البيئية.
وقت النشر: ٧ سبتمبر ٢٠٢٣
