• Absztrakt
  Az ipari folyamatokból, például az olajfinomításból, a vegyipari gyártásból és a sótalanító üzemekből származó nagy sótartalmú szennyvíz jelentős környezeti és gazdasági kihívásokat jelent összetett összetétele és magas sótartalma miatt. A hagyományos kezelési módszerek, beleértve a bepárlást és a membránszűrést, gyakran küzdenek az energiahatékonyság hiányával vagy a másodlagos szennyezéssel. Az ionmembrán elektrolízis alkalmazása, mint innovatív megközelítés a nagy sótartalmú szennyvíz kezelésében. Az elektrokémiai elvek és a szelektív ioncserélő membránok kihasználásával ez a technológia potenciális megoldásokat kínál a só kinyerésére, a szerves lebontásra és a víztisztításra. Az ionszelektív transzport mechanizmusait, az energiahatékonyságot és a skálázhatóságot tárgyaljuk, valamint olyan kihívásokat, mint a membrán elszennyeződése és a korrózió. Esettanulmányok és a legújabb fejlesztések kiemelik az ionmembrán elektrolizátorok ígéretes szerepét a fenntartható szennyvízgazdálkodásban.

• 1. Bevezetés*
  A magas sótartalmú szennyvíz, amelyet az 5000 mg/l-t meghaladó oldott szilárdanyag-tartalom jellemez, kritikus problémát jelent azokban az iparágakban, ahol a víz újrafelhasználása és a nulla folyadékkibocsátás (ZLD) prioritást élvez. A hagyományos kezelések, mint például a fordított ozmózis (RO) és a termikus bepárlás, korlátozottak a magas sótartalmú körülmények kezelésében, ami magas üzemeltetési költségekhez és membránszennyeződéshez vezet. Az eredetileg klóralkáli előállítására kifejlesztett ionmembrános elektrolízis sokoldalú alternatívaként jelent meg. Ez a technológia ionszelektív membránokat használ az ionok elválasztására és migrációjának szabályozására az elektrolízis során, lehetővé téve az egyidejű víztisztítást és az erőforrás-kinyerést.

• 2. Az ionmembrán elektrolízis alapelve*
  Az ionmembrán elektrolizáló anódból, katódból és kationcserélő membránból vagy anioncserélő membránból áll. Elektrolízis során:
• Kationcserélő membrán:Átengedi a kationokat (pl. Na⁺, Ca²⁺), miközben blokkolja az anionokat (Cl⁻, SO₄²⁻), az ionmigrációt a megfelelő elektródák felé irányítva.
• Elektrokémiai reakciók:
• Anód:A kloridionok oxidációja klórgázt és hipokloritot termel, amelyek lebontják a szerves anyagokat és fertőtlenítik a vizet.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Katód:A víz redukciója hidrogéngázt és hidroxidionokat termel, ami növeli a pH-t és elősegíti a fémionok kicsapódását.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H2O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2.O+2e−→H2+2OH−
• Sószétválasztás:A membrán elősegíti a szelektív ionszállítást, lehetővé téve a sóoldat koncentrálását és az édesvíz kinyerését.

3. Alkalmazások a magas sótartalmú szennyvízkezelésben*
egy.Sókinyerés és sóoldat-értékesítés
Az ionmembrán rendszerek képesek a sóoldat-áramokat (pl. RO selejtből) koncentrálni sókristályosítás vagy nátrium-hidroxid előállításához. Például a tengervíz sótalanító üzemek melléktermékként képesek NaCl-t visszanyerni.

b.Szerves szennyező anyagok lebomlása
Az anódon történő elektrokémiai oxidáció erős oxidálószereken, például ClO⁻-on és HOCl-on keresztül bontja le a tűzálló szerves anyagokat. A tanulmányok a fenolos vegyületek 90%-os eltávolítását mutatják szimulált nagynyomású szennyvízben.

kb.Nehézfém-eltávolítás
A katódnál lévő lúgos körülmények fémek (pl. Pb²⁺, Cu²⁺) hidroxid kicsapódását idézik elő, >95%-os eltávolítási hatékonyságot elérve.

d.Víztisztítás
A kísérleti jellegű vizsgálatok kimutatták, hogy az édesvíz-visszanyerési arány meghaladja a 80%-ot, a vezetőképesség pedig 150 000 µS/cm-ről <1000 µS/cm-re csökkent.