• Abstrakt
  Avløpsvann med høyt saltinnhold, generert fra industrielle prosesser som oljeraffinering, kjemisk produksjon og avsaltingsanlegg, stiller betydelige miljømessige og økonomiske utfordringer på grunn av sin komplekse sammensetning og høye saltinnhold. Tradisjonelle behandlingsmetoder, inkludert fordampning og membranfiltrering, sliter ofte med energieffektivitet eller sekundær forurensning. Bruken av ionmembranelektrolyse som en innovativ tilnærming til behandling av avløpsvann med høyt saltinnhold. Ved å utnytte elektrokjemiske prinsipper og selektive ionebyttermembraner, tilbyr denne teknologien potensielle løsninger for saltgjenvinning, organisk nedbrytning og vannrensing. Mekanismene for ionselektiv transport, energieffektivitet og skalerbarhet diskuteres, sammen med utfordringer som membranforurensning og korrosjon. Casestudier og nylige fremskritt fremhever den lovende rollen til ionmembranelektrolysører i bærekraftig avløpsvannshåndtering.

• 1. Innledning*
  Avløpsvann med høyt saltinnhold, karakterisert ved oppløste faste stoffer som overstiger 5000 mg/L, er et kritisk problem i industrier der gjenbruk av vann og nullvæskeutslipp (ZLD) prioriteres. Konvensjonelle behandlinger som omvendt osmose (RO) og termisk fordampning har begrensninger i håndteringen av forhold med høyt saltinnhold, noe som fører til høye driftskostnader og membranforurensning. Ionemembranelektrolyse, opprinnelig utviklet for kloralkaliproduksjon, har dukket opp som et allsidig alternativ. Denne teknologien bruker ioneselektive membraner for å separere og kontrollere ionemigrasjon under elektrolyse, noe som muliggjør samtidig vannrensing og ressursgjenvinning.

• 2. Prinsipp for ionmembranelektrolyse*
  Ionemembranelektrolysøren består av en anode, katode og en kationbyttermembran eller anionbyttermembran. Under elektrolyse:
• Kationbyttermembran:Lar kationer (f.eks. Na⁺, Ca²⁺) passere samtidig som den blokkerer anioner (Cl⁻, SO₄²⁻), og styrer ionemigrasjonen mot de respektive elektrodene.
• Elektrokjemiske reaksjoner:
• Anode:Oksidasjon av kloridioner genererer klorgass og hypokloritt, som bryter ned organiske stoffer og desinfiserer vannet.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl2 + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Katode:Reduksjon av vann produserer hydrogengass og hydroksidioner, noe som øker pH-verdien og fremmer utfelling av metallioner.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H2O + 2e⁻ → H2 + 2OH⁻2H2​O+2e−→H2+2OH−
• Saltseparasjon:Membranen forenkler selektiv ionetransport, noe som muliggjør konsentrasjon av saltlake og gjenvinning av ferskvann.

3. Anvendelser i behandling av avløpsvann med høyt saltinnhold*
en.Saltgjenvinning og saltlakeverdisetting
Ionmembransystemer kan konsentrere saltlakestrømmer (f.eks. fra RO-rejekt) for saltkrystallisering eller natriumhydroksidproduksjon. For eksempel kan avsaltingsanlegg for sjøvann gjenvinne NaCl som et biprodukt.

b.Nedbrytning av organiske forurensninger
Elektrokjemisk oksidasjon ved anoden bryter ned ildfaste organiske stoffer via sterke oksidanter som ClO⁻ og HOCl. Studier viser 90 % fjerning av fenolforbindelser i simulert høytrykksavløp.

c.Fjerning av tungmetaller
Alkaliske forhold ved katoden induserer hydroksidutfelling av metaller (f.eks. Pb²⁺, Cu²⁺), noe som oppnår fjerningseffektivitet på >95 %.

d.Vannrensing
Pilotforsøk viser ferskvannsutvinningsrater på over 80 % med redusert konduktivitet fra 150 000 µS/cm til <1 000 µS/cm.