L'électrodialyse ED est une technologie de séparation par membrane très efficace qui permet sélectivement aux ions d'une solution de traverser une membrane échangeuse d'ions. Tout d’abord, un champ électrique à courant continu à haute fréquence-est utilisé pour induire la migration directionnelle des anions et des cations dans la solution. La membrane échangeuse d’anions et de cations laisse ensuite passer sélectivement ces ions, réalisant ainsi la séparation des ions.
Les membranes d'électrodialyse ED sont constituées de matériaux organiques. Dans les applications impliquant des eaux usées à haute teneur en sel, comme d'autres membranes organiques, elles sont susceptibles d'être encrassées par divers polluants présents dans l'eau, affectant divers paramètres de performance. La clé du fonctionnement stable de l’électrodialyse est le processus de prétraitement. Ce n'est que lorsque le processus de prétraitement fonctionne correctement et que l'eau produite répond aux besoins en eau d'alimentation de la membrane d'électrodialyse ED que la membrane peut fonctionner de manière stable pendant une longue période.
L’encrassement de la membrane d’électrodialyse ED comprend des matières organiques, des matières inorganiques et une contamination microbienne.
1. Contamination par les matières organiques
Les matières organiques chargées, en particulier les matières organiques chargées négativement, sont plus susceptibles d'encrasser la membrane. Étant donné que la matière organique est généralement chargée négativement, les membranes échangeuses d’anions sont plus sensibles à la contamination organique. La matière organique chargée négativement migre vers la membrane échangeuse d'anions sous l'influence d'un champ électrique. Généralement, en raison du poids moléculaire élevé des ions organiques, ils sont difficiles à traverser la membrane échangeuse d'anions et s'accumulent à la surface de la membrane, provoquant un encrassement de la membrane échangeuse d'anions. La matière organique non chargée, lors de son passage dans le canal d'écoulement, subit principalement une adsorption, provoquant un encrassement de la membrane. Parce qu'il ne migre pas sous l'influence d'un champ électrique, l'encrassement de la membrane qui en résulte est plus lent et la concentration de matière organique dans le concentré n'est pas concentrée, ce qui permet son élimination par nettoyage de la membrane. Le sulfate de dodécyle, un polluant organique hautement concentré dans les eaux usées, contribue de manière significative aux performances de la membrane d'électrodialyse ED. La membrane d'électrodialyse est très sensible à la concentration de ces tensioactifs, nécessitant un prétraitement pour leur élimination. De plus, les cétones et autres solvants organiques dotés d’un fort pouvoir dissolvant sont également très destructeurs pour les matériaux membranaires.
2. Encrassement inorganique
Le tartre généré par les réactions des électrodes, tel que l'hydroxyde de calcium et le sulfate de calcium, se dépose sur la chambre de l'électrode et les électrodes. Les réactions de polarisation conduisent à la formation de tartre sur la membrane, provoquant notamment la formation d'hydroxyde de magnésium et d'autres précipités du côté du concentré et à l'intérieur de la membrane. Au cours du processus de concentration dans la chambre de concentré, la sursaturation entraîne la précipitation de tartre, notamment de précipités de carbonate de calcium, de carbonate de magnésium et de sulfate de calcium. Les méthodes de contrôle efficaces incluent un prétraitement à haute densité-pour réduire la dureté et abaisser la concentration de ces ions. La liaison d'ions à haute-valence à la membrane échangeuse de cations l'empoisonne, la rendant difficile à éliminer et réduisant sa capacité d'échange. Ces ions nécessitent une élimination préalable ; l'élimination en profondeur utilise généralement des résines échangeuses d'ions.
3. Contamination microbienne
Les micro-organismes se déposent facilement à la surface de la membrane, se développent et se multiplient dans les espaces entre les séparateurs, augmentant ainsi la résistance de la membrane, entravant l'écoulement de l'eau et entravant le fonctionnement normal de l'électrodialyse. L'élimination des micro-organismes par prétraitement est le principal moyen de réduire la contamination microbienne.