• Abstraktní
  Odpadní voda s vysokým obsahem soli, která vzniká v průmyslových procesech, jako je rafinace ropy, chemická výroba a odsolovací zařízení, představuje kvůli svému komplexnímu složení a vysokému obsahu soli značné environmentální a ekonomické problémy. Tradiční metody čištění, včetně odpařování a membránové filtrace, se často potýkají s energetickou neefektivitou nebo sekundárním znečištěním. Aplikace iontově membránové elektrolýzy jako inovativního přístupu k čištění odpadních vod s vysokým obsahem soli. Využitím elektrochemických principů a selektivních iontoměničových membrán nabízí tato technologie potenciální řešení pro regeneraci solí, organickou degradaci a čištění vody. Diskutují se mechanismy iontově selektivního transportu, energetická účinnost a škálovatelnost, spolu s problémy, jako je znečištění membrán a koroze. Případové studie a nedávný pokrok zdůrazňují slibnou roli iontově membránových elektrolyzérů v udržitelném hospodaření s odpadními vodami.

• 1. Úvod*
  Odpadní voda s vysokým obsahem soli, charakterizovaná rozpuštěnými pevnými látkami přesahujícími 5 000 mg/l, je kritickým problémem v průmyslových odvětvích, kde se upřednostňuje opětovné využití vody a vypouštění nulových kapalin (ZLD). Konvenční úpravy, jako je reverzní osmóza (RO) a termické odpařování, čelí omezením při zvládání podmínek s vysokým obsahem soli, což vede k vysokým provozním nákladům a znečišťování membrán. Iontově-membránová elektrolýza, původně vyvinutá pro výrobu chloru a alkalických kyselin, se stala všestrannou alternativou. Tato technologie využívá iontově-selektivní membrány k separaci a řízení migrace iontů během elektrolýzy, což umožňuje současné čištění vody a obnovu zdrojů.

• 2. Princip iontově membránové elektrolýzy*
  Iontově membránový elektrolyzér se skládá z anody, katody a kationtoměničové membrány nebo aniontoměničové membrány. Během elektrolýzy:
• Kationtoměničová membrána:Umožňuje průchod kationtů (např. Na⁺, Ca²⁺), zatímco blokuje anionty (Cl⁻, SO₄²⁻) a směřuje migraci iontů k příslušným elektrodám.
• Elektrochemické reakce:
• Anoda:Oxidací chloridových iontů vzniká plynný chlór a chlornan, které rozkládají organické látky a dezinfikují vodu.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Katoda:Redukcí vody vzniká plynný vodík a hydroxidové ionty, což zvyšuje pH a podporuje srážení kovových iontů.
  2H2O+2e-→H2+2OH-2H2O + 2e⁻ → H2 + 2OH⁻2H2​O+2e−→H2+2OH−
• Oddělování soli:Membrána usnadňuje selektivní transport iontů, což umožňuje koncentraci solanky a regeneraci sladké vody.

3. Aplikace při čištění odpadních vod s vysokým obsahem soli*
A.Získávání soli a zhodnocení solanky
Iontově-membránové systémy mohou koncentrovat proudy solanky (např. z odpadu RO) pro krystalizaci soli nebo výrobu hydroxidu sodného. Například odsolovací zařízení mořské vody mohou získávat NaCl jako vedlejší produkt.

b.Degradace organických znečišťujících látek
Elektrochemická oxidace na anodě rozkládá žáruvzdorné organické látky pomocí silných oxidantů, jako je ClO⁻ a HOCl. Studie ukazují 90% odstranění fenolických sloučenin v simulovaném HSW.

C.Odstraňování těžkých kovů
Alkalické podmínky na katodě indukují srážení hydroxidů kovů (např. Pb²⁺, Cu²⁺), čímž se dosahuje účinnosti odstranění >95 %.

d.Čištění vody
Pilotní studie prokazují míru obnovy sladké vody přesahující 80 % s vodivostí sníženou ze 150 000 µS/cm na <1 000 µS/cm.