Negativní dopady průniku H+ iontů přes anionvýměnné membrány v procesu elektrodialýzy s bipolárními membránami a možnosti jejich eliminace

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F28676092%3A_____%2F25%3AN0000018" target="_blank" >RIV/28676092:_____/25:N0000018 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

<a href="https://2025.chisa.cz/" target="_blank" >https://2025.chisa.cz/</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Negativní dopady průniku H+ iontů přes anionvýměnné membrány v procesu elektrodialýzy s bipolárními membránami a možnosti jejich eliminace

Popis výsledku v původním jazyce

Elektrodialýza s bipolárními membránami (EDBM) je unikátní elektromembránový proces schopný generovat kyseliny a zásady z roztoků jejich solí. Pokud chceme ovlivňovat její výkonnostní parametry, klíčovou roli sehrávají vlastnosti použitých membrán. Experimenty srovnávající různé kombinace membrán ukázaly, že pro dosažení vysoké intenzity toku solí, nízké měrné spotřeby energie a vysoké koncentrace produktů je žádoucí používat anionvýměnné (AEM) a kationvýměnné (CEM) membrány se schopností blokovat ionty H+, resp. OH- [1]. Cílem této práce bylo experimentálně prokázat zásadní vliv nežádoucího transferu H+ iontů přes AEM na proces EDBM a navrhnout a ověřit možné způsoby optimalizace tohoto procesu. Byla provedena sada laboratorních testů EDBM, ze které jasně vyplynulo, že průnik H+ iontů do diluátu z kyselého okruhu je tím intenzivnější, čím je vyšší koncentrace kyseliny, a významně snižuje proudovou účinnost, koncentraci obou produktů a může dokonce vést k praktickému zastavení odsolování diluátu. Na základě získaných dat byly navrženy tři způsoby, jak tyto negativní dopady zmírnit: 1. provoz technologie ve vsádkovém režimu, aby koncentrace kyseliny rostla postupně v čase a s tím související negativní vlivy se projevily co nejpozději, 2. průběžná neutralizace kyselého diluátu např. produkovaným louhem, třeba v technologiích, kde je důležité dosáhnout určitého stupně odsolení diluátu, 3. omezení maximální koncentrace produkované kyseliny ředěním vodou, pokud je pro technologii důležitější dosáhnout požadovanou koncentraci zásady nebo odsolit diluát.

Název v anglickém jazyce

Negative impacts of H+ ion penetration through anion exchange membranes in the electrodialysis with bipolar membranes and possibilities for their elimination

Popis výsledku anglicky

Electrodialysis with bipolar membranes (EDBM) is a unique electromembrane process capable of generating acids and bases from solutions of their salts. If its performance parameters need to be affected, the properties of the membranes used play a key role. Experiments comparing various combinations of membranes have shown that to achieve high salt flux intensity, low specific energy consumption and high product concentration, it is desirable to use anion exchange (AEM) and cation exchange (CEM) membranes with the ability to block H+ and OH- ions, respectively. The aim of this work was to experimentally demonstrate the fundamental influence of the unwanted transfer of H+ ions through AEM on the EDBM process and to propose and verify possible ways to optimize this process. A set of laboratory tests of EDBM was performed, which clearly showed that the penetration of H+ ions into the diluate from the acid circuit is more intense, the higher the acid concentration, and significantly reduces the current efficiency, the concentration of both products and can even lead to a practical stop of diluate desalination. Based on the data obtained, three ways were proposed to mitigate these negative impacts: 1. operating the technology in batch mode so that the acid concentration increases gradually over time and the associated negative effects become apparent as late as possible, 2. continuous neutralization of the diluate, e.g. with produced caustic, for example in technologies where it is important to achieve a certain degree of desalination of the diluate, 3. limiting the maximum concentration of the produced acid by diluting with water, if it is more important for the technology to achieve the required alkali concentration or to desalinate the diluate.

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

20401 - Chemical engineering (plants, products)

Projekt

—

Návaznosti

I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Rok uplatnění

2025

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů