Elektrodialyse

Die Elektrodialyse ist ein Verfahren zur Trennung von Ionen in Salzlösungen, bei der die gewünschte Stofftrennung durch eine Folge von Ionenaustauschmembranen erzielt wird. Hierdurch können beispielsweise Salze, Säuren oder Laugen in ein Konzentrat und ein Diluat getrennt werden. Eine zusätzliche Selektivität kann durch die Integration spezieller Membranen, welche beispielsweise den Transport mehrwertiger Ionen unterbinden, erreicht werden. Neben der reinen Stofftrennung können durch die Integration von bipolaren Membranen in den Elektrodialyseprozess Salze in ihre korrespondierenden Säuren und Laugen aufgespalten werden.

Trennprinzip

Die dazu notwendige Trennung der Ionen erfolgt durch ein über Anode und Kathode angelegtes elektrisches Feld sowie aufeinanderfolgende Ionenaustauschmembranen. Ein bipolarer Membranstapel, wie er in Elektrodialyse-Prozessen eingesetzt wird, besteht aus Kationenaustausch-, Anionenaustausch- und bipolaren Membranen. Dabei werden die Natrium-Kationen und Sulfat-Anionen des Salzes durch das elektrische Feld in Base- bzw. Säurekammern überführt, wo sie mit an bipolaren Membranen heterolytisch gebildeten Hydroxidionen (OH) bzw. Protonen (H+) Natronlauge und Schwefelsäure bilden. Somit erhöhen sich während des Prozesses die Säuren- und Basenkonzentrationen, während die der Salzlösung sinkt.

Forschungsschwerpunkte und Anwendungen

Der Fokus der derzeitigen Forschung liegt in der Reduktion des Energieverbrauchs dieses Prozesses, um ihn auch für großtechnische Maßstäbe attraktiv zu gestalten. Weitere mögliche Anwendungen der Elektrodialyse liegen in der Nahrungsmittelindustrie (pH-Anpassung, Demineralisierung) und in der Produktion organischer Säuren.

Ihre Herausforderungen

  • Entsalzung verursacht hohe Kosten
  • Hohe operative Kosten von Ionentauscher- oder RO-Prozessen
  • Hohe Kosten für platzintensive Systeme zur Umkonzentrierung
  • Entsalzung von Prozesswasser notwendig
  • RO-Anlagen sind wartungsintensiv
  • Umkonzentrierung notwendig
  • Hoher Energieverbrauch von RO
  • Bei etablierten Prozessen fällt Salzfracht an

Unsere Entwicklung

  • Preiswerte Alternative/Kostensenkung
  • Entsalzung, Umkonzentrierung als Durchflusssystem
  • Salzspaltung zur Erzeugung von Säuren und Basen, deren Verwendung oder Verkauf die Kosten für die Entsalzung senken
  • Selektive Stofftrennung
  • Vergleichsweise geringer Energieverbrauch und wartungsarm

Ihre Vorteile

  • Konstruktion auf Basis wissenschaftlichen Know-hows
  • Umfassendes Technologie-Portfolio
  • Industrierelevante Eigendaten und Testsysteme
  • Interdisziplinäres Team mit umfassender Erfahrung in der Prozess-/Systementwicklung
  • Modular kombinierbare Technologien sowie exklusive Technologien
  • Angewandte Elektrochemie mit industrierelevanter Umsetzung
  • One-Stop-Shop

Unsere Leistungen

  • Informationsbasis für Beratungen
  • Entscheidungsunterstützung und Handlungsempfehlung
  • Parameter für Konstruktionen
  • Performanz-Daten für Auslegungen
  • Technologietransfer und Systementwicklung

Gerne erstellen wir Ihnen ein individuelles Angebot.  

Referenzprojekte

VALORKON – Valorisierung von Kondensatströmen aus der Torrefizierung von Biomasse

 

Im Projekt VALORKON wird ein fermentationsfreies Bioraffinerie-Konzept entwickelt, bei dem das am IGB entwickelte Verfahren zur Trocknung und Torrefizierung mit überhitztem Dampf zum Einsatz kommt. Mit einer neuen Prozesskette werden selektiv werthaltige Wertstoffe wie Essigsäure, Furfurale und Phenole abgetrennt, die bei der Torrefizierung als volatile Phase freigesetzt werden.

Laufzeit: März 2019 – Februar 2022 

ECOWAMA – Ökologisch effizientes Wassermanagement in der Fertigungsindustrie

 

In dem von der EU geförderten Projekt ECOWAMA »ECO-efficient management of water in the manufacturing industry« entwickelt ein Projektkonsortium mit Partnern aus Forschung und Industrie unter der Leitung des Fraunhofer IGB ein effizientes und kostengünstiges Verfahren zur elektrochemischen Behandlung dieser Abwässer mit dem Ziel der Rückgewinnung der Wertstoffe und deren Wiederverwendung im Produktionsprozess.

Laufzeit: Oktober 2012 – September 2016