• Абстрактный
  Высокосоленые сточные воды, образующиеся в результате промышленных процессов, таких как нефтепереработка, химическое производство и опреснительные установки, создают значительные экологические и экономические проблемы из-за своего сложного состава и высокого содержания соли. Традиционные методы очистки, включая испарение и мембранную фильтрацию, часто сталкиваются с неэффективностью использования энергии или вторичным загрязнением. Применение ионно-мембранного электролиза в качестве инновационного подхода к очистке высокосоленых сточных вод. Используя электрохимические принципы и селективные ионообменные мембраны, эта технология предлагает потенциальные решения для восстановления соли, органической деградации и очистки воды. Обсуждаются механизмы ионно-селективного транспорта, энергоэффективности и масштабируемости, а также такие проблемы, как загрязнение мембран и коррозия. Тематические исследования и недавние достижения подчеркивают многообещающую роль ионно-мембранных электролизеров в устойчивом управлении сточными водами.

• 1. Введение*
  Высокосоленые сточные воды, характеризующиеся содержанием растворенных твердых веществ более 5000 мг/л, являются критической проблемой в отраслях, где приоритет отдается повторному использованию воды и нулевому сбросу жидкости (ZLD). Традиционные методы обработки, такие как обратный осмос (RO) и термическое испарение, сталкиваются с ограничениями при работе в условиях высокой солености, что приводит к высоким эксплуатационным расходам и загрязнению мембран. Ионно-мембранный электролиз, изначально разработанный для производства хлора и щелочи, стал универсальной альтернативой. Эта технология использует ионно-селективные мембраны для разделения и контроля миграции ионов во время электролиза, что позволяет одновременно очищать воду и восстанавливать ресурсы.

• 2. Принцип ионно-мембранного электролиза*
  Ионно-мембранный электролизер состоит из анода, катода и катионообменной мембраны или анионообменной мембраны. Во время электролиза:
• Катионообменная мембрана:Пропускает катионы (например, Na⁺, Ca²⁺), блокируя анионы (Cl⁻, SO₄²⁻), направляя миграцию ионов к соответствующим электродам.
• Электрохимические реакции:
• Анод:Окисление ионов хлора приводит к образованию газообразного хлора и гипохлорита, которые разлагают органические вещества и дезинфицируют воду.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Катод:Восстановление воды приводит к образованию газообразного водорода и гидроксид-ионов, что повышает pH и способствует осаждению ионов металлов.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2​O+2e−→H2+2OH−
• Разделение соли:Мембрана обеспечивает селективный перенос ионов, что позволяет концентрировать рассол и извлекать пресную воду.

3. Применение при очистке сточных вод с высоким содержанием соли*
а.Извлечение соли и валоризация рассола
Системы ионно-мембранного типа могут концентрировать потоки рассола (например, из отходов обратного осмоса) для кристаллизации соли или производства гидроксида натрия. Например, опреснительные установки морской воды могут извлекать NaCl в качестве побочного продукта.

б.Деградация органических загрязнителей
Электрохимическое окисление на аноде разрушает тугоплавкие органические вещества с помощью сильных окислителей, таких как ClO⁻ и HOCl. Исследования показывают 90% удаление фенольных соединений в моделируемых HSW.

в.Удаление тяжелых металлов
Щелочные условия на катоде вызывают осаждение гидроксидов металлов (например, Pb²⁺, Cu²⁺), достигая эффективности удаления >95%.

г.Очистка воды
Пилотные испытания демонстрируют показатели восстановления пресной воды, превышающие 80%, при снижении проводимости со 150 000 мкСм/см до <1000 мкСм/см.