• Апстракт
  Отпадните води со висока соленост, генерирани од индустриски процеси како што се рафинирање на нафта, хемиско производство и постројки за десалинизација, претставуваат значајни еколошки и економски предизвици поради нивниот комплексен состав и висока содржина на сол. Традиционалните методи на третман, вклучувајќи испарување и мембранска филтрација, честопати се борат со енергетска неефикасност или секундарно загадување. Примената на јонско-мембранска електролиза како иновативен пристап за третман на отпадни води со висока соленост. Со искористување на електрохемиските принципи и селективните мембрани за јонска размена, оваа технологија нуди потенцијални решенија за обновување на солта, органска деградација и прочистување на водата. Се дискутираат механизмите на јонско-селективен транспорт, енергетската ефикасност и скалабилноста, заедно со предизвици како што се мембранско загадување и корозија. Студиите на случаи и неодамнешните достигнувања ја истакнуваат ветувачката улога на јонско-мембранските електролизери во одржливото управување со отпадните води.

• 1. Вовед*
  Отпадните води со висока соленост, кои се карактеризираат со растворени цврсти материи што надминуваат 5.000 mg/L, се критично прашање во индустриите каде што се дава приоритет на повторната употреба на вода и испуштањето нулта течност (ZLD). Конвенционалните третмани како обратна осмоза (RO) и термичко испарување се соочуваат со ограничувања во справувањето со услови со висока соленост, што доведува до високи оперативни трошоци и мембранско загадување. Јонско-мембранската електролиза, првично развиена за производство на хлор-алкали, се појави како разновидна алтернатива. Оваа технологија користи јонско-селективни мембрани за одвојување и контрола на миграцијата на јони за време на електролизата, овозможувајќи истовремено прочистување на водата и обновување на ресурсите.

• 2. Принцип на јонско-мембранска електролиза*
  Јонско-мембранскиот електролизер се состои од анода, катода и мембрана за размена на катјони или анјонска мембрана за размена. За време на електролизата:
• Катјонска размена мембрана:Овозможува поминување на катјони (на пр., Na⁺, Ca²⁺) додека ги блокира анјоните (Cl⁻, SO₄²⁻), насочувајќи ја миграцијата на јони кон соодветните електроди.
• Електрохемиски реакции:
• Анода:Оксидацијата на хлоридните јони генерира хлорен гас и хипохлорит, кои ги разградуваат органските материи и ја дезинфицираат водата.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl-→ Cl2 + 2e-2Cl−→Cl2+2e−
• Катода:Редукцијата на водата произведува водороден гас и хидроксидни јони, зголемувајќи ја pH вредноста и поттикнувајќи таложење на метални јони.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H2O + 2e- → H2 + 2OH-2H2O+2e−→H2+2OH−
• Одвојување на сол:Мембраната го олеснува селективниот транспорт на јони, овозможувајќи концентрација на саламура и обновување на слатка вода.

3. Примени во третман на отпадни води со висока соленост*
а.Обновување на сол и валоризација на саламура
Јонско-мембранските системи можат да концентрираат струи на саламура (на пр., од отфрлена RO) за кристализација на сол или производство на натриум хидроксид. На пример, постројките за десалинизација на морска вода можат да го обноват NaCl како нуспроизвод.

б.Деградација на органски загадувачи
Електрохемиската оксидација на анодата ги разградува огноотпорните органски материи преку силни оксиданти како ClO⁻ и HOCl. Студиите покажуваат 90% отстранување на фенолните соединенија во симулиран HSW.

в.Отстранување на тешки метали
Алкалните услови на катодата предизвикуваат таложење на хидроксид на метали (на пр., Pb²⁺, Cu²⁺), со што се постигнува ефикасност на отстранување од >95%.

г.Прочистување на вода
Пилот-тестовите покажуваат стапки на обновување на слатка вода што надминуваат 80% со намалена спроводливост од 150.000 µS/cm на <1.000 µS/cm.