• Анотація
  Стічні води з високим вмістом солі, що утворюються в результаті промислових процесів, таких як нафтопереробка, хімічне виробництво та опріснювальні установки, створюють значні екологічні та економічні проблеми через свій складний склад та високий вміст солі. Традиційні методи очищення, включаючи випаровування та мембранну фільтрацію, часто стикаються з неефективністю використання енергії або вторинним забрудненням. Застосування іонно-мембранного електролізу як інноваційного підходу до очищення стічних вод з високим вмістом солі. Використовуючи електрохімічні принципи та селективні іонообмінні мембрани, ця технологія пропонує потенційні рішення для відновлення солі, розкладання органічних речовин та очищення води. Обговорюються механізми іонно-селективного транспорту, енергоефективності та масштабованості, а також такі проблеми, як забруднення мембран та корозія. Тематичні дослідження та останні досягнення підкреслюють перспективну роль іонно-мембранних електролізерів у сталому управлінні стічними водами.

• 1. Вступ*
  Стічні води з високим вмістом солі, що характеризуються концентрацією розчинених твердих речовин понад 5000 мг/л, є критичною проблемою в галузях промисловості, де пріоритетом є повторне використання води та нульовий скид рідини (ZLD). Традиційні методи обробки, такі як зворотний осмос (RO) та термічне випаровування, стикаються з обмеженнями в умовах високого вмісту солі, що призводить до високих експлуатаційних витрат та забруднення мембран. Іонно-мембранний електроліз, спочатку розроблений для виробництва хлору та лугу, став універсальною альтернативою. Ця технологія використовує іонно-селективні мембрани для розділення та контролю міграції іонів під час електролізу, що дозволяє одночасно очищати воду та відновлювати ресурси.

• 2. Принцип іонно-мембранного електролізу*
  Іонно-мембранний електролізер складається з анода, катода та катіонообмінної мембрани або аніонообмінної мембрани. Під час електролізу:
• Катіонообмінна мембрана:Дозволяє катіонам (наприклад, Na⁺, Ca²⁺) проходити, блокуючи аніони (Cl⁻, SO₄²⁻), спрямовуючи міграцію іонів до відповідних електродів.
• Електрохімічні реакції:
• Анод:Окислення іонів хлориду утворює газоподібний хлор та гіпохлорит, які розкладають органічні речовини та дезінфікують воду.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2​+2e−
• Катод:Відновлення води утворює газоподібний водень та гідроксид-іони, що підвищує pH та сприяє осадженню іонів металів.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2​O+2e−→H2​+2OH−
• Відділення солі:Мембрана сприяє селективному транспорту іонів, що дозволяє концентрувати розсіл та відновлювати прісну воду.

3. Застосування в очищенні стічних вод з високим вмістом солі*
а.Відновлення солі та удосконалення розсолу
Іонно-мембранні системи можуть концентрувати потоки розсолу (наприклад, з відходів зворотного осмосу) для кристалізації солі або виробництва гідроксиду натрію. Наприклад, установки опріснення морської води можуть відновлювати NaCl як побічний продукт.

б.Розкладання органічних забруднювачів
Електрохімічне окислення на аноді розщеплює тугоплавкі органічні речовини за допомогою сильних окислювачів, таких як ClO⁻ та HOCl. Дослідження показують, що у модельованому відході гарячого водопостачання видаляється 90% фенольних сполук.

с.Видалення важких металів
Лужні умови на катоді викликають осадження гідроксидів металів (наприклад, Pb²⁺, Cu²⁺), що досягає ефективності видалення >95%.

г.Очищення води
Пілотні випробування демонструють коефіцієнти відновлення прісної води, що перевищують 80%, при цьому провідність знижується зі 150 000 мкСм/см до <1000 мкСм/см.