• Апстракт
  Отпадне воде са високим садржајем салинитета, које настају у индустријским процесима као што су рафинирање нафте, хемијска производња и постројења за десалинизацију, представљају значајне еколошке и економске изазове због свог сложеног састава и високог садржаја соли. Традиционалне методе третмана, укључујући испаравање и мембранску филтрацију, често се боре са енергетском неефикасношћу или секундарним загађењем. Примена јонско-мембранске електролизе као иновативног приступа третману отпадних вода са високим садржајем салинитета. Коришћењем електрохемијских принципа и селективних јоноизмењивачких мембрана, ова технологија нуди потенцијална решења за опоравак соли, органску разградњу и пречишћавање воде. Разматрају се механизми јонско-селективног транспорта, енергетске ефикасности и скалабилности, заједно са изазовима као што су загађење мембрана и корозија. Студије случаја и недавни напредак истичу обећавајућу улогу јонско-мембранских електролизера у одрживом управљању отпадним водама.

• 1. Увод*
  Отпадне воде са високим садржајем соли, које карактерише концентрација растворених чврстих материја већа од 5.000 мг/л, представљају критично питање у индустријама где се поновна употреба воде и испуштање без течности (ZLD) дају приоритет. Конвенционални третмани попут реверзне осмозе (RO) и термичког испаравања суочавају се са ограничењима у руковању условима високог садржаја соли, што доводи до високих оперативних трошкова и запрљања мембрана. Јонско-мембранска електролиза, првобитно развијена за производњу хлор-алкалија, појавила се као свестрана алтернатива. Ова технологија користи јонско-селективне мембране за одвајање и контролу миграције јона током електролизе, омогућавајући истовремено пречишћавање воде и опоравак ресурса.

• 2. Принцип јонско-мембранске електролизе*
  Јонско-мембрански електролизер се састоји од аноде, катоде и катјоно-измењивачке мембране или анјоно-измењивачке мембране. Током електролизе:
• Катјонско-измењивачка мембрана:Омогућава пролаз катјона (нпр. Na⁺, Ca²⁺) док блокира ањоне (Cl⁻, SO₄²⁻), усмеравајући миграцију јона ка одговарајућим електродама.
• Електрохемијске реакције:
• Анода:Оксидација хлоридних јона ствара хлорни гас и хипохлорит, који разграђују органске материје и дезинфикују воду.
  2Цл−→Цл2+2е−2Цл⁻ → Цл₂ + 2е⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Катода:Редукција воде производи водоник и хидроксидне јоне, повећавајући pH и подстичући таложење металних јона.
  2Х2О+2е−→Х2+2ОХ−2Х2О + 2е⁻ → Х2 + 2ОХ⁻2H2​O+2e−→H2+2OH−
• Одвајање соли:Мембрана олакшава селективни транспорт јона, омогућавајући концентрацију слане воде и опоравак слатке воде.

3. Примене у третману отпадних вода са високим садржајем салинитета*
а.Искоришћавање соли и валоризација слане воде
Јонско-мембрански системи могу концентрисати токове слане воде (нпр. из отпада RO) за кристализацију соли или производњу натријум хидроксида. На пример, постројења за десалинизацију морске воде могу рекуперити NaCl као нуспроизвод.

б.Разградња органских загађивача
Електрохемијска оксидација на аноди разлаже ватросталне органске материје путем јаких оксиданата попут ClO⁻ и HOCl. Студије показују да се 90% фенолних једињења уклања у симулираном HSW-у.

ц.Уклањање тешких метала
Алкални услови на катоди изазивају таложење хидроксида метала (нпр. Pb²⁺, Cu²⁺), постижући ефикасност уклањања >95%.

д.Пречишћавање воде
Пилотска испитивања показују стопе опоравка слатке воде веће од 80% са проводљивошћу смањеном са 150.000 µS/cm на <1.000 µS/cm.