Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBDie 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.