در سال‌های اخیر فناوری‌های الکترودیالیز معکوس تبدیل به یک فناوری جداسازی ویژه شده است که در صنعت تصفیه آب و فاضلاب کاربرد دارد. علت اصلی گسترش این فناوری، عدم استفاده از مواد شیمیایی، سادگی و در عین حال بازده بالای فرآیند در مقایسه با فرایند الکترودیالیز است. در این مقاله از دانشنامه آب شفا به بررسی فناوری الکترودیالیز معکوس می‌پردازد.
الکترودیالیز یک فرآیند غشایی شامل غشاهای انتخابی آنیون (AMs) و غشای انتخابی کاتیون (CMs) متناوب است که بین یک آند (مثبت) و یک کاتد (منفی) قرار گرفته است.
با اعمال یک میدان الکتریکی، آنیون‌ها به سمت آند و کاتیون‌ها به سمت کاتد حرکت می‌کنند. آنیون‌ها توسط CMs و کاتیون‌ها توسط AMs متوقف می‌شوند و یک جریان با غلظت یون کم (رقیق‌شده) و یک جریان با غلظت یون بالا (کنسانتره) ایجاد می‌کنند.
یک جفت CM و AM و هر دو ناحیه بین این غشاها یک Cell Pair است. یک جفت سلول واحد پایه است و n بار تکرار می‌شود. تعداد جفت‌های سلولی در یک واحد واقعی بسته به سیستم الکترودیالیز متفاوت است و 600 جفت سلولی در یک سیستم معمولی در مقیاس صنعتی وجود دارد.
مواد جامد معلق الکترودیالیز که بارهای الکتریکی مثبت یا منفی دارند، روی سطح غشا رسوب می‌کنند و می‌توانند مقاومت غشایی را بطور چشمگیری افزایش دهند. با این حال، مشکل الکترودیالیز با معکوس کردن قطبیت پتانسیل الکتریکی اعمالی در فواصل زمانی معین، تا حد زیادی از بین رفته است که منجر به حذف ذرات باردار بر روی غشاها می‌شود. این تکنیک الکترودیالیز معکوس (EDR) نامیده می‌شود.
در هر سیستم EDR دو الکترود در قسمت بیرونی وجود دارد که در یک محلول نمکی آبکی غوطه‌ور شده‌اند که جریان الکتریکی را هدایت می‌کنند تا یک میدان الکتریکی در اطراف سیستم قرار گیرد. به منظور حفظ تعادل یون، محلول نمکی به اطراف آن پمپ می‌شود. از آنجا که محلول نمکی (جریان خوراک) بین غشای تبادل یونی وجود دارد، انتقال یون منجر به ایجاد میدان الکتریکی می‌شود. در فاصله بین الکترودها، کاتیون‌ها از طریق CM به الکترود منفی (کاتد) و آنیون‌ها از طریق AM به الکترود مثبت (آند) نفوذ می‌کنند.
یون‌هایی از خوراک رقیق‌کننده خارج و به محفظه خوراک کنسانتره همسایه منتقل می‌شوند که منجر به افت غلظت یون‌ها در محفظه‌های رقیق فرآیند EDR می‌شود. در محفظه‌ی کنسانتره، کاتیون‌ها به سمت الکترود منفی حرکت می‌کنند اما توسط AM مسدود می‌شوند و آنیون‌ها به سمت الکترود مثبت منتقل می‌شوند اما توسط CM مسدود می‌شوند که منجر به افزایش غلظت آن‌ها در محفظه‌های کنسانتره می‌شود.
در فرایند الکترودیالیز معکوس EDR، ولتاژ در الکترودها هر 30 الی 60 دقیقه معکوس می‌شود که باعث تغییر جهت انتقال یون و جدا شدن مواد با بار الکتریکی از سطح غشا می‌شود که البته ممکن است آسیب جدی و شاید جبران‌ناپذیر ایجاد کند. به طور کلی توصیه می‌شود که ذرات معلق، کلوئیدها، اسیدهای هوموس، روغن و چربی از قبل برداشته شود.
طول عمر متوسط غشاهای ED بین 5 تا 7 سال است.
فرآیند الکترودیالیز معکوس به دلیل خواص آن دارای مزایا و معایب مختلفی است.
EDR دارای خصوصیات سودمندی است که سبب توسعه و موفقیت آن شده است.
اول قابلیت EDR برای بازیابی بسیار بالای آب به دلیل قطبیت معکوس آن است که امکان تصفیه جریان آب با غلظت بالای نمک غیر اشباع را بدون هیچ ماده شیمیایی فراهم می‌کند. با افزودن یک EDR بدون مقیاس، تلورانس نمک آن بیشتر می‌شود.
بر خلاف RO که یک فرآیند بر محور فشار است، EDR با به جریان در آوردن آب خوراک بر روی سطح غشاهای تبادل یونی کار می‌کند، در حالی که یک میدان الکتریکی یون‌ها را بعدا حذف می‌کند. EDR دارای یک لایه رسوب فشرده مانند RO نیست که بازده بازیابی آن را محدود کند.
اشکال عمده این فرآیند آن است که به جز دانسیته جریان مشخص (محدوده چگالی جریان)، نفوذ یون‌ها از طریق غشای EDR بر حسب ولتاژ اعمال شده دیگر خطی نیست اما منجر به تفکیک آب (تجزیه آب به یون‌های H+ و –OH) شده و بازده سیستم را پایین می‌آورد. بنابراین EDR باید همیشه زیر محدوده چگالی جریان کار کند. اندازه‌گیری‌های تجربی برای تعیین CDL برای یک خوراک خاص در دسترس است.
یکی دیگر از مضرات EDR آن است که میکروارگانیسم‌ها و آلاینده‌های آلی را از بین نمی‌برد، بنابراین در صورت نیاز به آبی با کیفیت بالا، یک فوق تصفیه ضروری است.
شبکه عرضه و تقاضای فناوری آب (شفا)، سعی دارد تا با ایجاد یک فضای فناورانه، با معرفی و شناسایی فرآیند الکترودیالیز معکوس به عنوان روش جداسازی در تصفیه آب و فاضلاب، راه را در راستای بهبود و ارتقا کیفیت منابع آبی، هموار کند.
