Funktionsprinzip

Eine typische EDI Zelle enthält alternierend angeordnete, semipermeable Anion- und Kationaustauschermembranen. Der Raum zwischen den Membranen bildet Flüssigkeitskammern mit Anschlüssen für Zu- und Ablauf. Ein elektrisches Feld wird quer zu den Membranen und Flüssigkeitskammern durch Elektroden auf beiden Seiten der Zelle angelegt.

Sobald die Flüssigkeitskammern einem elektrischen Feld ausgesetzt sind, werden die Ionen in der Flüssigkeit von der jeweiligen Gegenelektrode angezogen. Hierdurch verarmen die Kammern mit der Anionenaustauschermembran auf der Anodenseite und der Kationenaustauschermembran auf der Kathodenseite an Ionen und werden daher als Reinwasserkammern (Product) bezeichnet. Die Kammern mit der Anionenaustauschermembran auf der Kathodenseite und der Kationenaustauschermembran auf der Anodenseite konzentrieren die eingetretenen Ionen aus der Reinwasserkammer. Da die Ionenkonzentration in diesen Kammern ausgehend von der Rohwasserkonzentration (Feed) stetig ansteigt, werden diese als Konzentratkammern (Reject) bezeichnet und das Wasser in diesen Kammern wird als Konzentrat bezeichnet.

CEDI-2a

Ionenaustauschmembranen

Fügen wir nun einige Ionenaustauschmembranen hinzu um die Ionen in verschiedene Kammern zu zwingen, wie in der Animation gezeigt. Die roten Membranen sind kationenselektive Membranen und die blauen Membranen sind anionenselektive Membranen. Die negativ geladenen Anionen(z. B., Cl-) werden von der Anode (+) angezogen und von der Kathode (-) abgestoßen. Die Anionen wandern durch die anionenselektive Membran in den angrenzenden Konzentratstrom wo sie durch die kationenselektive Membran auf der gegenüberliegenden Seite der Konzentratkammer zurückgehalten werden. Sie sind somit eingeschlossen und werden mit dem Konzentratstrom abgeführt. Die positiv geladenen Kationen (z. B., Na+) werden von der Kathode (-) angezogen und von der Anode (+) abgestoßen. Die Kationen wandern durch die kationenselektive Membran in den angrenzenden Konzentratstrom wo sie durch die anionenselektive Membran auf der gegenüberliegenden Seite der Konzentratkammer zurückgehalten und abgeführt werden.

Im Konzentratstrom herrscht elektrische Neutralität. Die von beiden Seiten eintretenden Ionen neutralisieren die gegenseitigen Ladungen. Die resultierende Stromstärke ist direkt proportional zur Höhe des Ionenflusses. Beides, das „gespaltene Wasser“ (H+ und OH-) und die anderen Ionen werden transportiert und addieren sich zum benötigten Strombedarf.

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