• Sažetak
  Otpadne vode visokog saliniteta, nastale u industrijskim procesima kao što su rafiniranje nafte, hemijska proizvodnja i postrojenja za desalinizaciju, predstavljaju značajne ekološke i ekonomske izazove zbog svog složenog sastava i visokog sadržaja soli. Tradicionalne metode tretmana, uključujući isparavanje i membransku filtraciju, često se bore s energetskom neefikasnošću ili sekundarnim zagađenjem. Primjena jonsko-membranske elektrolize kao inovativnog pristupa tretmanu otpadnih voda visokog saliniteta. Korištenjem elektrohemijskih principa i selektivnih membrana za izmjenu jona, ova tehnologija nudi potencijalna rješenja za oporavak soli, organsku razgradnju i prečišćavanje vode. Razmatraju se mehanizmi jonsko-selektivnog transporta, energetske efikasnosti i skalabilnosti, zajedno s izazovima kao što su onečišćenje membrana i korozija. Studije slučaja i nedavni napredak ističu obećavajuću ulogu jonsko-membranskih elektrolizatora u održivom upravljanju otpadnim vodama.

• 1. Uvod*
  Otpadne vode visokog saliniteta, karakterizirane rastvorenim čvrstim materijama većim od 5.000 mg/L, predstavljaju kritičan problem u industrijama gdje se prioritet daje ponovnoj upotrebi vode i ispuštanju bez tečnosti (ZLD). Konvencionalni tretmani poput reverzne osmoze (RO) i termičkog isparavanja suočavaju se s ograničenjima u rukovanju uslovima visokog saliniteta, što dovodi do visokih operativnih troškova i onečišćenja membrana. Elektroliza jonskih membrana, prvobitno razvijena za proizvodnju hlor-alkalija, pojavila se kao svestrana alternativa. Ova tehnologija koristi jonsko-selektivne membrane za odvajanje i kontrolu migracije jona tokom elektrolize, omogućavajući istovremeno prečišćavanje vode i oporavak resursa.

• 2. Princip jonsko-membranske elektrolize*
  Jonsko-membranski elektrolizer sastoji se od anode, katode i membrane za izmjenu kationa ili membrane za izmjenu aniona. Tokom elektrolize:
• Membrana za izmjenu kationa:Omogućava prolaz kationima (npr. Na⁺, Ca²⁺), dok blokira anione (Cl⁻, SO₄²⁻), usmjeravajući migraciju iona prema odgovarajućim elektrodama.
• Elektrohemijske reakcije:
• Anoda:Oksidacijom hloridnih iona nastaju hlor i hipohlorit, koji razgrađuju organske materije i dezinfikuju vodu.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Katoda:Redukcija vode proizvodi vodikov plin i hidroksidne ione, povećavajući pH i potičući taloženje metalnih iona.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2O+2e−→H2+2OH−
• Odvajanje soli:Membrana olakšava selektivni transport iona, omogućavajući koncentraciju slane vode i oporavak slatke vode.

3. Primjena u tretmanu otpadnih voda visokog saliniteta*
a.Oporavak soli i valorizacija slane vode
Sistemi s ionskim membranama mogu koncentrirati tokove slane vode (npr. iz otpada RO) za kristalizaciju soli ili proizvodnju natrijevog hidroksida. Na primjer, postrojenja za desalinizaciju morske vode mogu dobiti NaCl kao nusproizvod.

b.Razgradnja organskih zagađivača
Elektrohemijska oksidacija na anodi razgrađuje vatrostalne organske materije putem jakih oksidanata poput ClO⁻ i HOCl. Studije pokazuju da se 90% fenolnih jedinjenja uklanja u simuliranom HSW-u.

okoUklanjanje teških metala
Alkalni uslovi na katodi izazivaju taloženje hidroksida metala (npr. Pb²⁺, Cu²⁺), postižući efikasnost uklanjanja >95%.

d.Pročišćavanje vode
Pilot ispitivanja pokazuju stopu oporavka slatke vode veću od 80% sa provodljivošću smanjenom sa 150.000 µS/cm na <1.000 µS/cm.