• Abstrakt
  Spildevand med højt saltindhold, der genereres fra industrielle processer som olieraffinering, kemisk fremstilling og afsaltningsanlæg, udgør betydelige miljømæssige og økonomiske udfordringer på grund af dets komplekse sammensætning og høje saltindhold. Traditionelle behandlingsmetoder, herunder fordampning og membranfiltrering, kæmper ofte med energieffektivitet eller sekundær forurening. Anvendelsen af ​​ionmembranelektrolyse som en innovativ tilgang til behandling af spildevand med højt saltindhold. Ved at udnytte elektrokemiske principper og selektive ionbytningsmembraner tilbyder denne teknologi potentielle løsninger til saltgenvinding, organisk nedbrydning og vandrensning. Mekanismerne bag ionselektiv transport, energieffektivitet og skalerbarhed diskuteres sammen med udfordringer som membranforurening og korrosion. Casestudier og nylige fremskridt fremhæver den lovende rolle, som ionmembranelektrolysører spiller i bæredygtig spildevandshåndtering.

• 1. Introduktion*
  Spildevand med højt saltindhold, karakteriseret ved opløste faste stoffer på over 5.000 mg/L, er et kritisk problem i industrier, hvor genbrug af vand og nul-væskeudledning (ZLD) prioriteres. Konventionelle behandlinger som omvendt osmose (RO) og termisk fordampning står over for begrænsninger i håndteringen af ​​forhold med højt saltindhold, hvilket fører til høje driftsomkostninger og membranforurening. Ionmembranelektrolyse, oprindeligt udviklet til kloralkaliproduktion, er dukket op som et alsidigt alternativ. Denne teknologi anvender ionselektive membraner til at separere og kontrollere ionmigration under elektrolyse, hvilket muliggør samtidig vandrensning og ressourceudvinding.

• 2. Princippet for ionmembranelektrolyse*
  Ionmembranelektrolysatoren består af en anode, katode og en kationbyttermembran eller anionbyttermembran. Under elektrolyse:
• Kationbyttermembran:Tillader kationer (f.eks. Na⁺, Ca²⁺) at passere, mens den blokerer anioner (Cl⁻, SO₄²⁻) og styrer ionmigrationen mod de respektive elektroder.
• Elektrokemiske reaktioner:
• Anode:Oxidation af kloridioner genererer klorgas og hypoklorit, som nedbryder organiske stoffer og desinficerer vandet.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl2 + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Katode:Reduktion af vand producerer hydrogengas og hydroxidioner, hvilket øger pH-værdien og fremmer udfældning af metalioner.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H2O + 2e⁻ → H2 + 2OH⁻2H2​O+2e−→H2+2OH−
• Saltseparation:Membranen fremmer selektiv iontransport, hvilket muliggør koncentrering af saltlage og genvinding af ferskvand.

3. Anvendelser i spildevandsbehandling med højt saltindhold*
en.Saltgenvinding og saltlagevalorisering
Ionmembransystemer kan koncentrere saltvandsstrømme (f.eks. fra RO-frafald) til saltkrystallisering eller natriumhydroxidproduktion. For eksempel kan afsaltningsanlæg til havvand genvinde NaCl som et biprodukt.

b.Nedbrydning af organiske forurenende stoffer
Elektrokemisk oxidation ved anoden nedbryder ildfaste organiske stoffer via stærke oxidanter som ClO⁻ og HOCl. Undersøgelser viser 90% fjernelse af phenolforbindelser i simuleret højtryksaffald.

c.Fjernelse af tungmetaller
Alkaliske forhold ved katoden inducerer hydroxidudfældning af metaller (f.eks. Pb²⁺, Cu²⁺), hvilket opnår en fjernelseseffektivitet på >95%.

d.Vandrensning
Pilotforsøg viser ferskvandsgenvindingsrater på over 80 % med en reduceret ledningsevne fra 150.000 µS/cm til <1.000 µS/cm.