• Աբստրակտ
  Բարձր աղիության կեղտաջրերը, որոնք առաջանում են արդյունաբերական գործընթացներից, ինչպիսիք են նավթավերամշակումը, քիմիական արտադրությունը և աղազրկման գործարանները, իրենց բարդ կազմի և աղի բարձր պարունակության պատճառով ներկայացնում են էկոլոգիական և տնտեսական լուրջ մարտահրավերներ: Ավանդական մաքրման մեթոդները, ներառյալ գոլորշիացումը և թաղանթային ֆիլտրացիան, հաճախ պայքարում են էներգիայի անարդյունավետության կամ երկրորդային աղտոտման դեմ: Իոնային թաղանթային էլեկտրոլիզի կիրառումը որպես բարձր աղիության կեղտաջրերի մաքրման նորարարական մոտեցում: Էլեկտրաքիմիական սկզբունքների և ընտրողական իոնափոխանակման թաղանթների կիրառմամբ, այս տեխնոլոգիան առաջարկում է աղի վերականգնման, օրգանական նյութերի քայքայման և ջրի մաքրման պոտենցիալ լուծումներ: Քննարկվում են իոնային ընտրողական փոխադրման, էներգաարդյունավետության և մասշտաբայնության մեխանիզմները, ինչպես նաև այնպիսի մարտահրավերներ, ինչպիսիք են թաղանթի աղտոտումը և կոռոզիան: Ուսումնասիրությունները և վերջին զարգացումները ընդգծում են իոնային թաղանթային էլեկտրոլիզատորների խոստումնալից դերը կեղտաջրերի կայուն կառավարման գործում:

• 1. Ներածություն*
  Բարձր աղիության կեղտաջրերը, որոնք բնութագրվում են 5000 մգ/լ-ից ավելի լուծված պինդ մասնիկներով, կարևորագույն խնդիր են այն ոլորտներում, որտեղ առաջնահերթություն է տրվում ջրի վերօգտագործմանը և զրոյական հեղուկի արտանետմանը (ZLD): Հակադարձ օսմոսի (RO) և ջերմային գոլորշիացման նման ավանդական մշակումները սահմանափակումներ ունեն բարձր աղիության պայմանների կառավարման հարցում, ինչը հանգեցնում է բարձր շահագործման ծախսերի և թաղանթային աղտոտման: Իոնային թաղանթային էլեկտրոլիզը, որն սկզբնապես մշակվել է քլոր-ալկալիի արտադրության համար, դարձել է բազմակողմանի այլընտրանք: Այս տեխնոլոգիան օգտագործում է իոն-ընտրողական թաղանթներ՝ էլեկտրոլիզի ընթացքում իոնների միգրացիան առանձնացնելու և վերահսկելու համար, ինչը հնարավորություն է տալիս միաժամանակ մաքրել ջուրը և վերականգնել ռեսուրսները:

• 2. Իոն-մեմբրանային էլեկտրոլիզի սկզբունքը*
  Իոնային թաղանթային էլեկտրոլիզատորը բաղկացած է անոդից, կաթոդից և կատիոնափոխանակման թաղանթից կամ անիոնափոխանակման թաղանթից։ Էլեկտրոլիզի ընթացքում՝
• Կատիոնափոխանակման թաղանթ՝Թույլ է տալիս կատիոններին (օրինակ՝ Na⁺, Ca²⁺) անցնել՝ միաժամանակ արգելափակելով անիոնները (Cl⁻, SO₄²⁻), ուղղորդելով իոնների տեղաշարժը դեպի համապատասխան էլեկտրոդները։
• Էլեկտրաքիմիական ռեակցիաներ՝
• Անոդ:Քլորիդ իոնների օքսիդացումը առաջացնում է քլորի գազ և հիպոքլորիտ, որոնք քայքայում են օրգանական նյութերը և ախտահանում ջուրը։
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl- → Cl2 + 2e-2Cl−→Cl2+2e−
• Կաթոդ:Ջրի վերականգնումը առաջացնում է ջրածնի գազ և հիդրօքսիդ իոններ, բարձրացնելով pH-ը և նպաստելով մետաղական իոնների նստեցմանը։
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H2O + 2e- → H2 + 2OH-2H2O+2e−→H2+2OH−
• Աղի տարանջատում.Մեմբրանը նպաստում է իոնային ընտրողական փոխադրմանը՝ հնարավորություն տալով աղաջրի կոնցենտրացիայի և քաղցրահամ ջրի վերականգնման։

3. Բարձր աղիության կեղտաջրերի մաքրման կիրառությունները*
ա.Աղի վերականգնում և աղաջրի արժեքավորում
Իոնային թաղանթային համակարգերը կարող են կենտրոնացնել աղաջրի հոսքերը (օրինակ՝ RO-ի թափոններից)՝ աղի բյուրեղացման կամ նատրիումի հիդրօքսիդի արտադրության համար: Օրինակ՝ ծովի ջրի աղազրկման կայանները կարող են վերականգնել NaCl-ը որպես ենթամթերք:

բ.Օրգանական աղտոտիչների քայքայում
Անոդում էլեկտրաքիմիական օքսիդացումը քայքայում է դժվարահալ օրգանական նյութերը՝ օգտագործելով ուժեղ օքսիդիչներ, ինչպիսիք են ClO⁻-ը և HOCl-ը: Ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ ֆենոլային միացությունների 90%-ը հեռացվում է մոդելավորված կոշտ կեղտաջրերի մեջ:

գ.Ծանր մետաղների հեռացում
Կաթոդում ալկալային պայմանները առաջացնում են մետաղների (օրինակ՝ Pb²⁺, Cu²⁺) հիդրօքսիդային նստվածք, ապահովելով >95% հեռացման արդյունավետություն։

դ.Ջրի մաքրում
Փորձնական մասշտաբի փորձարկումները ցույց են տալիս քաղցրահամ ջրի վերականգնման 80%-ից ավելի արագություն՝ հաղորդունակությունը 150,000 µS/սմ-ից կրճատելով մինչև <1,000 µS/սմ։