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Diffusionsdialyse

Wie funktioniert die Diffusionsdialyse

Die Diffusionsdialyse ist ein Membrantrennverfahren, mit dem freie Säuren und Laugen aus Lösungen zurückgewonnen werden oder gezielt Ionen in einer Lösung ersetzt werden. Die Spiraltec GmbH bietet hierfür als weltweit einziges Unternehmen spiralgewickelte Membranmodule an, die ein Gegenstromverfahren ermöglichen.

Die treibende Kraft des Verfahrens ist vereinfacht der Konzentrationsunterschied zwischen zwei verschiedenen Fluiden. Ein Stofftransport erfolgt von konzentrierten zu verdünnten Fluiden bis der Konzentrationsunterschied ausgeglichen ist. Mit einer selektiven Membran können hierbei gezielt Bestandteile aus dem konzentrierten Fluid „herausgetrennt“ werden, indem der Widerstand für andere Bestandteile erhöht wird.

Für hohe Rückgewinnungsraten werden die Feedlösung (z.B. eine Mischung aus Säure und Metallsalzen) und das VE-Wasser analog zum Wärmeübertrager im Gegenstrom geführt.

Um die Funktionsweise der Diffusionsdialyse in Elektrolyten zu garantieren, kann eine ionenselektive, dichte Membran eingesetzt werden. Dank einer Kooperation mit der FUMATECH BWT GmbH, die seit 2015 besteht, erhält Spiraltec als Exklusivpartner die neueste Generation der ionenleitenden Flachmembranfolien. Durch diese Kooperation können wir uns auf die Unterstützung der FUMATECH BWT GmbH auch bei all unseren F&E Projekten bzgl. Membranen verlassen.

Vorteile des Verfahrens

Sehr geringer Energiebedarf
Höchste Trennschärfe der Metallsalze
Höchste Salzkonzentration im Abwasser
Geringste Säuremenge im Abwasser
Große Reduzierung des Säure-/Laugenbedarfs
Sehr geringe Neutralisations- und Deponiekosten
Konstante Badbedingungen

Vorteile der spiralgewickelten Membranmodule in der Diffusionsdialyse

Geringe Wartungszeiten beim Tausch von Membranen
Geringer Platzbedarf durch hohe Packungsdichte
Höchste Transportraten bezogen auf die verbaute Membranfläche 

DIE SÄUREDIFFUSIONSDIALYSE

Bei der Säurediffusionsdialyse wird eine Anionenaustauschermembran verwendet, die zwei Kanäle trennt. Für eine effiziente Säurerückgewinnung werden die Feedlösung (aus dem Prozess) und das VE-Wasser im Gegenstrom in den Kanälen geführt. Durch die selektive Membran können infolge ihrer positiven Oberflächenladung nur die Säureanionen diffundieren, die dann vom Wasser aufgenommen werden. Aufgrund der sehr kleinen Größe des Säurekations H+ wird dieses bei der Anionendiffusion mitgeschleppt, während die viel größeren positiv geladenen Metallionen zurückgehalten werden. Das Membranspiralwickelmodul WD erreicht Rückgewinnungsraten von bis zu 95% der freien Säure bei einem Metallrückhalt von bis zu 99%.

DIE LAUGENDIFFUSIONSDIALYSE

Bei der Laugendiffusionsdialyse wird eine Kationenaustauschermembran verwendet. Für eine effiziente Laugenrückgewinnung werden auch hier die Feedlösung und das VE-Wasser im Gegenstrom geführt. Durch die selektive Membran können infolge ihrer negativen Oberflächenladung die Laugenkationen diffundieren. Aufgrund der kleinen Größe des Laugenanions OH- wird dieses bei der Kationendiffusion mitgeschleppt, während größere Anionen zurückgehalten werden. Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass eine Rückgewinnung von Laugen mit Kationentauschermembranen funktioniert, obwohl die OH- Ionen viel größer als die bei der Säurediffusionsdialyse mitdiffundierenden H+ Ionen sind. Allerdings sind die Diffusionsgeschwindigkeiten geringer als bei der Säurediffusionsdialyse. Bei der Laugenrückgewinnung erreicht das Membranspiralwickelmodul WD bis zu 70% Rückgewinnung der freien Lauge bei gleichzeitigem Salzrückhalt von bis zu 99%.

Übersicht Einsatzgebiete

Säuren

H2SO4
HCl
H3PO4
HNO3

Metalle

Ni
Cu
Fe
Al

Laugen

NaOH
KOH

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Laufende Forschung nach neuen Einsatzgebieten.