• Abstract
  Afvalwater met een hoog zoutgehalte, afkomstig van industriële processen zoals olieraffinage, chemische productie en ontziltingsinstallaties, brengt aanzienlijke ecologische en economische uitdagingen met zich mee vanwege de complexe samenstelling en het hoge zoutgehalte. Traditionele zuiveringsmethoden, zoals verdamping en membraanfiltratie, kampen vaak met energie-inefficiëntie of secundaire vervuiling. De toepassing van ion-membraanelektrolyse als innovatieve aanpak voor de behandeling van afvalwater met een hoog zoutgehalte. Door gebruik te maken van elektrochemische principes en selectieve ionenuitwisselingsmembranen biedt deze technologie potentiële oplossingen voor zoutwinning, organische afbraak en waterzuivering. De mechanismen van ion-selectief transport, energie-efficiëntie en schaalbaarheid worden besproken, evenals uitdagingen zoals membraanvervuiling en corrosie. Casestudies en recente ontwikkelingen benadrukken de veelbelovende rol van ion-membraanelektrolysers in duurzaam afvalwaterbeheer.

• 1. Inleiding*
  Afvalwater met een hoog zoutgehalte, gekenmerkt door een gehalte opgeloste vaste stoffen van meer dan 5.000 mg/l, is een kritiek probleem in industrieën waar waterhergebruik en zero-liquid discharge (ZLD) prioriteit hebben. Conventionele behandelingen zoals omgekeerde osmose (RO) en thermische verdamping hebben beperkingen bij het omgaan met zeer zoute omstandigheden, wat leidt tot hoge operationele kosten en membraanvervuiling. Ion-membraanelektrolyse, oorspronkelijk ontwikkeld voor de productie van chloor-alkali, heeft zich ontwikkeld tot een veelzijdig alternatief. Deze technologie maakt gebruik van ionselectieve membranen om ionenmigratie tijdens elektrolyse te scheiden en te beheersen, waardoor gelijktijdig waterzuivering en grondstoffenwinning mogelijk zijn.

• 2. Principe van ionenmembraanelektrolyse*
  De ionenmembraanelektrolyser bestaat uit een anode, kathode en een kationen- of anionenuitwisselingsmembraan. Tijdens elektrolyse:
• Kationenuitwisselingsmembraan:Laat kationen (bijv. Na⁺, Ca²⁺) passeren, terwijl anionen (Cl⁻, SO₄²⁻) worden geblokkeerd, waardoor de ionenmigratie naar de betreffende elektroden wordt geleid.
• Elektrochemische reacties:
• Anode:Oxidatie van chloride-ionen genereert chloorgas en hypochloriet, die organische stoffen afbreken en het water desinfecteren.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Kathode:Door de reductie van water ontstaan ​​waterstofgas en hydroxide-ionen, waardoor de pH-waarde stijgt en metaalionen neerslaan.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2​O+2e−→H2+2OH−
• Zoutscheiding:Het membraan maakt selectief ionentransport mogelijk, waardoor pekelconcentratie en zoetwaterwinning mogelijk worden.

3. Toepassingen in de behandeling van afvalwater met een hoog zoutgehalte*
A.Zoutwinning en pekelvalorisatie
Ionenmembraansystemen kunnen pekelstromen (bijvoorbeeld afkomstig van RO-afval) concentreren voor zoutkristallisatie of de productie van natriumhydroxide. Zo kunnen zeewaterontziltingsinstallaties NaCl als bijproduct terugwinnen.

B.Afbraak van organische verontreinigende stoffen
Elektrochemische oxidatie aan de anode breekt vuurvaste organische stoffen af ​​via sterke oxidatiemiddelen zoals ClO⁻ en HOCl. Studies tonen aan dat fenolische verbindingen in gesimuleerd HSW voor 90% worden verwijderd.

C.Verwijdering van zware metalen
Basische omstandigheden bij de kathode veroorzaken de neerslag van hydroxide van metalen (bijv. Pb²⁺, Cu²⁺), waardoor een verwijderingsrendement van >95% wordt bereikt.

D.Waterzuivering
Uit proeven op pilotschaal blijkt dat de winning van zoetwater meer dan 80% bedraagt, terwijl de geleidbaarheid is teruggebracht van 150.000 µS/cm tot <1.000 µS/cm.