• Abstraktne
  Tööstusprotsessidest, näiteks nafta rafineerimisest, keemiatööstusest ja magestamistehastest tekkiv kõrge soolsusega reovesi tekitab oma keerulise koostise ja kõrge soolasisalduse tõttu olulisi keskkonnaalaseid ja majanduslikke probleeme. Traditsioonilised puhastusmeetodid, sealhulgas aurustamine ja membraanfiltreerimine, on sageli hädas energia ebaefektiivsuse või sekundaarse reostusega. Ioonmembraan-elektrolüüsi rakendamine kui uuenduslik lähenemisviis kõrge soolsusega reovee puhastamiseks. Elektrokeemiliste põhimõtete ja selektiivsete ioonvahetusmembraanide abil pakub see tehnoloogia potentsiaalseid lahendusi soolade taaskasutamiseks, orgaaniliseks lagundamiseks ja vee puhastamiseks. Arutelu käsitleb ioonselektiivse transpordi mehhanisme, energiatõhusust ja skaleeritavust ning selliseid väljakutseid nagu membraanide saastumine ja korrosioon. Juhtumiuuringud ja hiljutised edusammud toovad esile ioonmembraan-elektrolüüserite paljutõotava rolli säästvas reoveekäitluses.

• 1. Sissejuhatus*
  Kõrge soolsusega reovesi, mida iseloomustab üle 5000 mg/l lahustunud tahkete ainete sisaldus, on kriitiline probleem tööstusharudes, kus prioriteediks on vee taaskasutamine ja vedelikuta heitveed. Tavapärased töötlusmeetodid, nagu pöördosmoos (RO) ja termiline aurustamine, seisavad silmitsi piirangutega kõrge soolasisaldusega tingimustes, mis toob kaasa suured tegevuskulud ja membraanide saastumise. Ioonmembraani elektrolüüs, mis algselt töötati välja kloorleeliste tootmiseks, on nüüdseks kerkinud esile mitmekülgse alternatiivina. See tehnoloogia kasutab ioonselektiivseid membraane ioonide eraldamiseks ja migratsiooni kontrollimiseks elektrolüüsi ajal, võimaldades samaaegselt vee puhastamist ja ressursside taaskasutamist.

• 2. Ioonmembraani elektrolüüsi põhimõte*
  Ioonmembraan-elektrolüüser koosneb anoodist, katoodist ja katioonvahetusmembraanist või anioonvahetusmembraanist. Elektrolüüsi ajal:
• Katioonivahetusmembraan:Laseb katioonidel (nt Na⁺, Ca²⁺) läbi pääseda, blokeerides samal ajal anioone (Cl⁻, SO₄²⁻), suunates ioonide migratsiooni vastavate elektroodide poole.
• Elektrokeemilised reaktsioonid:
• Anood:Kloriidiioonide oksüdeerumine tekitab kloorgaasi ja hüpokloriti, mis lagundavad orgaanilisi aineid ja desinfitseerivad vett.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Katood:Vee redutseerimine tekitab vesinikgaasi ja hüdroksiidioone, mis tõstab pH-d ja soodustab metalliioonide sadestumist.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H2O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2O+2e−→H2+2OH−
• Soola eraldamine:Membraan hõlbustab ioonide selektiivset transporti, võimaldades soolvee kontsentreerimist ja magevee taaskasutamist.

3. Rakendused kõrge soolsusega reovee puhastamisel*
a.Soola eraldamine ja soolvee väärindamine
Ioonmembraansüsteemid suudavad kontsentreerida soolveevooge (nt RO-jäägist) soola kristalliseerimiseks või naatriumhüdroksiidi tootmiseks. Näiteks saavad merevee magestamise tehased kõrvalsaadusena NaCl-i eraldada.

b.Orgaaniliste saasteainete lagunemine
Anoodil toimuv elektrokeemiline oksüdatsioon lagundab tulekindlaid orgaanilisi aineid tugevate oksüdeerijate, näiteks ClO⁻ ja HOCl kaudu. Uuringud näitavad, et simuleeritud kõrge tihedusega reovees eemaldatakse fenoolseid ühendeid 90% ulatuses.

c.Raskmetallide eemaldamine
Katoodil olevad leeliselised tingimused kutsuvad esile metallide (nt Pb²⁺, Cu²⁺) hüdroksiidi sadestumist, saavutades eemaldamise efektiivsuse >95%.

d.Vee puhastamine
Pilootkatsed näitavad, et magevee taastumismäär ületab 80%, kusjuures juhtivus on vähenenud 150 000 µS/cm-lt <1000 µS/cm-ni.