• Аннотация
  Мұнай өңдеу, химия өнеркәсібі және тұщыландыру зауыттары сияқты өнеркәсіптік процестер нәтижесінде түзілетін жоғары тұзды ағынды сулар күрделі құрамы мен жоғары тұздылығына байланысты маңызды экологиялық және экономикалық қиындықтар туғызады. Дәстүрлі емдеу әдістері, соның ішінде булану және мембраналық фильтрация, көбінесе энергияның тиімсіздігімен немесе қайталама ластанумен күреседі. Ионды-мембраналық электролизді тұздылығы жоғары ағынды суларды тазартудың инновациялық тәсілі ретінде қолдану. Электрохимиялық принциптерді және селективті ион алмастырғыш мембраналарды қолдана отырып, бұл технология тұзды қалпына келтіру, органикалық ыдырау және суды тазарту үшін ықтимал шешімдерді ұсынады. Мембраналық ластану және коррозия сияқты қиындықтармен қатар ионды-селективті тасымалдау, энергия тиімділігі және масштабтау механизмдері талқыланады. Жағдайлар мен соңғы жетістіктер ағынды суларды тұрақты басқарудағы ион-мембраналық электролизерлердің перспективті рөлін көрсетеді.

• 1. Кіріспе*
  5000 мг/л-ден асатын еріген қатты заттармен сипатталатын жоғары тұзды ағынды сулар суды қайта пайдалану және нөлдік сұйықтықты ағызу (ZLD) басымдыққа ие салалардағы маңызды мәселе болып табылады. Кері осмос (RO) және термиялық булану сияқты дәстүрлі өңдеулер жоғары тұзды жағдайларды өңдеуде шектеулерге ұшырайды, бұл жоғары операциялық шығындарға және мембрананың ластануына әкеледі. Әмбебап альтернатива ретінде бастапқыда хлор-сілті алу үшін жасалған ионды-мембраналық электролиз пайда болды. Бұл технология электролиз кезінде иондардың миграциясын бөлу және бақылау үшін ион-селективті мембраналарды пайдаланады, бұл бір уақытта суды тазартуға және ресурстарды қалпына келтіруге мүмкіндік береді.

• 2. Ионды-мембраналық электролиздің принципі*
  Ионды-мембраналық электролизер анодтан, катодтан және катионалмастырғыш мембранадан немесе анионалмастырғыш мембранадан тұрады. Электролиз кезінде:
• Катион алмасу мембранасы:Аниондарды (Cl⁻, SO₄²⁻) блоктау кезінде катиондардың (мысалы, Na⁺, Ca²⁺) өтуіне мүмкіндік береді, иондардың миграциясын сәйкес электродтарға бағыттайды.
• Электрохимиялық реакциялар:
• Анод:Хлорид иондарының тотығуы нәтижесінде органикалық заттарды ыдырататын және суды залалсыздандыратын хлор газы мен гипохлорит түзіледі.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Катод:Судың тотықсыздануы сутегі газы мен гидроксид иондарын түзеді, рН жоғарылайды және металл иондарының тұнбаға түсуіне ықпал етеді.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2O+2e−→H2+2OH−
• Тұзды бөлу:Мембрана иондардың селективті тасымалдануын жеңілдетеді, тұзды ерітінді концентрациясын және тұщы суды қалпына келтіруге мүмкіндік береді.

3. Тұздылығы жоғары ағынды суларды тазартудағы қолданулар*
а.Тұзды қалпына келтіру және тұзды ерітіндіні валоризациялау
Ионды-мембраналық жүйелер тұзды кристалдану немесе натрий гидроксиді өндірісі үшін тұзды су ағындарын (мысалы, RO қабылдамаудан) шоғырландыра алады. Мысалы, теңіз суын тұщыту қондырғылары NaCl-ді жанама өнім ретінде қалпына келтіре алады.

б.Органикалық ластаушы заттардың деградациясы
Анодтағы электрохимиялық тотығу ClO⁻ және HOCl сияқты күшті тотықтырғыштар арқылы отқа төзімді органикалық заттарды ыдыратады. Зерттеулер фенолдық қосылыстардың 90% жойылғанын көрсетеді.

в.Ауыр металдарды жою
Катодтағы сілтілі жағдайлар металдардың гидроксиді тұнбасын тудырады (мысалы, Pb²⁺, Cu²⁺), >95% кетіру тиімділігіне жетеді.

г.Суды тазарту
Пилоттық ауқымдағы сынақтар өткізгіштігі 150,000 мкС/см-ден <1,000 мкС/см-ге дейін төмендеген тұщы суды қалпына келтіру жылдамдығы 80%-дан асатынын көрсетеді.