• Рэзюмэ
  Высокасалёныя сцёкавыя воды, якія ўтвараюцца ў выніку прамысловых працэсаў, такіх як перапрацоўка нафты, хімічная вытворчасць і апрасняльныя заводы, ствараюць значныя экалагічныя і эканамічныя праблемы з-за свайго складанага складу і высокага ўтрымання солі. Традыцыйныя метады ачысткі, у тым ліку выпарэнне і мембранная фільтрацыя, часта сутыкаюцца з неэфектыўнасцю выкарыстання энергіі або другасным забруджваннем. Ужыванне іённа-мембраннага электролізу як інавацыйнага падыходу да ачысткі высокасалёных сцёкавых вод. Выкарыстоўваючы электрахімічныя прынцыпы і селектыўныя іёнаабменныя мембраны, гэтая тэхналогія прапануе патэнцыйныя рашэнні для аднаўлення солі, раскладання арганічных рэчываў і ачысткі вады. Абмяркоўваюцца механізмы іённа-селектыўнага транспарту, энергаэфектыўнасць і маштабаванасць, а таксама такія праблемы, як забруджванне мембран і карозія. Тэматычныя даследаванні і нядаўнія дасягненні падкрэсліваюць перспектыўную ролю іённа-мембранных электралізераў ва ўстойлівым кіраванні сцёкавымі водамі.

• 1. Уводзіны*
  Высокасалёныя сцёкавыя воды, якія характарызуюцца ўтрыманнем раствораных цвёрдых рэчываў, што перавышае 5000 мг/л, з'яўляюцца крытычнай праблемай у галінах прамысловасці, дзе прыярытэт надаецца паўторнаму выкарыстанню вады і нулявому скіду вадкасці (ZLD). Традыцыйныя метады ачысткі, такія як зваротны осмас (RO) і тэрмічнае выпарванне, сутыкаюцца з абмежаваннямі пры працы з высокім утрыманнем саляцыі, што прыводзіць да высокіх эксплуатацыйных выдаткаў і забруджвання мембран. Іонна-мембранны электроліз, першапачаткова распрацаваны для вытворчасці хлору і шчолачы, стаў універсальнай альтэрнатывай. Гэтая тэхналогія выкарыстоўвае іонаселектыўныя мембраны для падзелу і кантролю міграцыі іонаў падчас электролізу, што дазваляе адначасова ачышчаць ваду і аднаўляць рэсурсы.

• 2. Прынцып іонна-мембраннага электролізу*
  Іонна-мембранны электралізер складаецца з анода, катода і катыёнаабменнай мембраны або аніёнаабменнай мембраны. Падчас электролізу:
• Катыёнаабменная мембрана:Дазваляе катыёнам (напрыклад, Na⁺, Ca²⁺) праходзіць, блакуючы аніёны (Cl⁻, SO₄²⁻), накіроўваючы міграцыю іонаў да адпаведных электродаў.
• Электрахімічныя рэакцыі:
• Анод:Акісленне іонаў хлору ўтварае газападобны хлор і гіпахларыт, якія раскладаюць арганічныя рэчывы і дэзінфікуюць ваду.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Катод:Аднаўленне вады ўтварае газападобны вадарод і гідраксід-іоны, што павышае pH і спрыяе выпадзенню іонаў металаў.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2​O+2e−→H2+2OH−
• Падзел солі:Мембрана спрыяе селектыўнаму транспарту іонаў, што дазваляе канцэнтраваць расол і аднаўляць прэсную ваду.

3. Прымяненне ў ачыстцы сцёкавых вод з высокім утрыманнем салёнасці*
а.Аднаўленне солі і ўтылізацыя расолу
Іонна-мембранныя сістэмы могуць канцэнтраваць патокі расолу (напрыклад, з адходаў RO) для крышталізацыі солі або вытворчасці гідраксіду натрыю. Напрыклад, апрасняльныя ўстаноўкі марской вады могуць здабываць NaCl у якасці пабочнага прадукту.

б.Раскладанне арганічных забруджвальнікаў
Электрахімічнае акісленне на анодзе расшчапляе тугаплаўкія арганічныя рэчывы праз моцныя акісляльнікі, такія як ClO⁻ і HOCl. Даследаванні паказваюць, што ў мадэляванай гарачай адпрацоўцы вады фенольныя злучэнні выдаляюцца да 90%.

в.Выдаленне цяжкіх металаў
Шчолачныя ўмовы на катодзе выклікаюць асаджэнне гідраксідаў металаў (напрыклад, Pb²⁺, Cu²⁺), што дасягае эфектыўнасці выдалення >95%.

г.Ачыстка вады
Пілотныя выпрабаванні дэманструюць, што хуткасць аднаўлення прэснай вады перавышае 80% пры зніжэнні праводнасці са 150 000 мкСм/см да <1000 мкСм/см.