• Abstract
  Apele uzate cu salinitate ridicată, generate din procese industriale precum rafinarea petrolului, fabricarea de substanțe chimice și instalațiile de desalinizare, prezintă provocări semnificative de mediu și economice datorită compoziției lor complexe și conținutului ridicat de sare. Metodele tradiționale de tratare, inclusiv evaporarea și filtrarea cu membrană, se confruntă adesea cu ineficiență energetică sau poluare secundară. Aplicarea electrolizei cu membrană ionică ca abordare inovatoare pentru tratarea apelor uzate cu salinitate ridicată. Prin valorificarea principiilor electrochimice și a membranelor selective de schimb ionic, această tehnologie oferă soluții potențiale pentru recuperarea sărurilor, degradarea organică și purificarea apei. Sunt discutate mecanismele de transport selectiv din punct de vedere al ionilor, eficiența energetică și scalabilitatea, împreună cu provocări precum murdărirea și coroziunea membranei. Studiile de caz și progresele recente evidențiază rolul promițător al electrolizoarelor cu membrană ionică în gestionarea durabilă a apelor uzate.

• 1. Introducere*
  Apele uzate cu salinitate ridicată, caracterizate prin solide dizolvate care depășesc 5.000 mg/l, reprezintă o problemă critică în industriile în care reutilizarea apei și evacuarea fără lichide (ZLD) sunt prioritizate. Tratamentele convenționale, precum osmoza inversă (RO) și evaporarea termică, se confruntă cu limitări în gestionarea condițiilor de saline ridicate, ceea ce duce la costuri operaționale ridicate și la murdărirea membranei. Electroliza cu membrană ionică, dezvoltată inițial pentru producția de clor-alcali, a apărut ca o alternativă versatilă. Această tehnologie utilizează membrane selective pentru ioni pentru a separa și controla migrarea ionilor în timpul electrolizei, permițând purificarea simultană a apei și recuperarea resurselor.

• 2. Principiul electrolizei ion-membrană*
  Electrolizorul cu membrană ionică este alcătuit dintr-un anod, un catod și o membrană schimbătoare de cationi sau o membrană schimbătoare de anioni. În timpul electrolizei:
• Membrană de schimb cationic:Permite trecerea cationilor (de exemplu, Na⁺, Ca²⁺) blocând în același timp anionii (Cl⁻, SO₄²⁻), direcționând migrarea ionilor către electrozii respectivi.
• Reacții electrochimice:
• Anod:Oxidarea ionilor de clorură generează clor gazos și hipoclorit, care degradează substanțele organice și dezinfectează apa.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Catod:Reducerea apei produce hidrogen gazos și ioni de hidroxid, crescând pH-ul și promovând precipitarea ionilor metalici.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2O+2e−→H2+2OH−
• Separarea sării:Membrana facilitează transportul selectiv al ionilor, permițând concentrarea saramurii și recuperarea apei dulci.

3. Aplicații în tratarea apelor uzate cu salinitate ridicată*
o.Recuperarea sării și valorificarea saramurii
Sistemele cu membrană ionică pot concentra fluxurile de saramură (de exemplu, din resturile de osmoză inversă) pentru cristalizarea sării sau producerea de hidroxid de sodiu. De exemplu, instalațiile de desalinizare a apei de mare pot recupera NaCl ca produs secundar.

b.Degradarea poluanților organici
Oxidarea electrochimică la anod descompune substanțele organice refractare prin intermediul unor oxidanți puternici precum ClO⁻ și HOCl. Studiile arată o îndepărtare de 90% a compușilor fenolici în HSW simulat.

c.Îndepărtarea metalelor grele
Condițiile alcaline de la catod induc precipitarea hidroxidului metalelor (de exemplu, Pb²⁺, Cu²⁺), atingând o eficiență de îndepărtare >95%.

d.Purificarea apei
Studiile pilot demonstrează rate de recuperare a apei dulci care depășesc 80%, cu o conductivitate redusă de la 150.000 µS/cm la <1.000 µS/cm.