• აბსტრაქტული
  მაღალი მარილიანობის ჩამდინარე წყლები, რომლებიც წარმოიქმნება ისეთი სამრეწველო პროცესებიდან, როგორიცაა ნავთობგადამუშავება, ქიმიური წარმოება და გამტკნარების ქარხნები, მნიშვნელოვან გარემოსდაცვით და ეკონომიკურ გამოწვევებს ქმნის მისი რთული შემადგენლობისა და მარილის მაღალი შემცველობის გამო. ტრადიციული დამუშავების მეთოდები, მათ შორის აორთქლება და მემბრანული ფილტრაცია, ხშირად ენერგოეფექტურობას ან მეორად დაბინძურებას ებრძვის. იონ-მემბრანული ელექტროლიზის გამოყენება, როგორც მაღალი მარილიანობის ჩამდინარე წყლების დამუშავების ინოვაციური მიდგომა. ელექტროქიმიური პრინციპებისა და შერჩევითი იონური გაცვლის მემბრანების გამოყენებით, ეს ტექნოლოგია გვთავაზობს პოტენციურ გადაწყვეტილებებს მარილის აღდგენის, ორგანული დეგრადაციისა და წყლის გაწმენდისთვის. განხილულია იონ-შერჩევითი ტრანსპორტის, ენერგოეფექტურობისა და მასშტაბირების მექანიზმები, ასევე ისეთი გამოწვევები, როგორიცაა მემბრანის დაბინძურება და კოროზია. შემთხვევების კვლევები და ბოლოდროინდელი მიღწევები ხაზს უსვამს იონ-მემბრანული ელექტროლიზატორების პერსპექტიულ როლს მდგრად ჩამდინარე წყლების მართვაში.

• 1. შესავალი*
  მაღალი მარილიანობის ჩამდინარე წყლები, რომლებიც ხასიათდება 5000 მგ/ლ-ზე მეტი გახსნილი მყარი ნივთიერებებით, კრიტიკულ პრობლემას წარმოადგენს იმ ინდუსტრიებში, სადაც პრიორიტეტულია წყლის ხელახალი გამოყენება და ნულოვანი სითხის გამონადენი (ZLD). ტრადიციული დამუშავება, როგორიცაა უკუოსმოსი (RO) და თერმული აორთქლება, შეზღუდვებს აწყდება მაღალი მარილიანობის პირობების დამუშავებისას, რაც იწვევს მაღალ საოპერაციო ხარჯებს და მემბრანის დაბინძურებას. იონ-მემბრანული ელექტროლიზი, რომელიც თავდაპირველად ქლორ-ტუტე წარმოებისთვის იყო შემუშავებული, მრავალმხრივ ალტერნატივად იქცა. ეს ტექნოლოგია იყენებს იონ-სელექციურ მემბრანებს ელექტროლიზის დროს იონების მიგრაციის გამოსაყოფად და გასაკონტროლებლად, რაც საშუალებას იძლევა წყლის ერთდროულად გაწმენდისა და რესურსების აღდგენისა.

• 2. იონ-მემბრანული ელექტროლიზის პრინციპი*
  იონ-მემბრანული ელექტროლიზატორი შედგება ანოდის, კათოდის და კათიონ-გაცვლითი მემბრანის ან ანიონ-გაცვლითი მემბრანისგან. ელექტროლიზის დროს:
• კატიონ-გაცვლითი მემბრანა:საშუალებას აძლევს კათიონებს (მაგ., Na⁺, Ca²⁺) გაიარონ, ამავდროულად ბლოკავს ანიონებს (Cl⁻, SO₄²⁻), რაც იონების მიგრაციას შესაბამისი ელექტროდებისკენ მიმართავს.
• ელექტროქიმიური რეაქციები:
• ანოდი:ქლორიდის იონების დაჟანგვა წარმოქმნის ქლორის გაზს და ჰიპოქლორიტს, რომლებიც შლიან ორგანულ ნივთიერებებს და ახდენენ წყლის დეზინფექციას.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl- → Cl2 + 2e-2Cl−→Cl2+2e−
• კათოდი:წყლის აღდგენა წარმოქმნის წყალბადის აირს და ჰიდროქსიდის იონებს, რაც ზრდის pH-ს და ხელს უწყობს ლითონის იონების დალექვას.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H2O + 2e- → H2 + 2OH-2H2O+2e−→H2+2OH−
• მარილის გამოყოფა:მემბრანა ხელს უწყობს იონების შერჩევით ტრანსპორტირებას, რაც უზრუნველყოფს მარილწყლის კონცენტრაციას და მტკნარი წყლის აღდგენას.

3. გამოყენება მაღალი მარილიანობის ჩამდინარე წყლების გამწმენდ სისტემებში*
ა.მარილის აღდგენა და მარილწყალში ვალორიზაცია
იონურ-მემბრანულ სისტემებს შეუძლიათ მარილის კრისტალიზაციის ან ნატრიუმის ჰიდროქსიდის წარმოებისთვის მარილწყლის ნაკადების კონცენტრირება (მაგ., RO-დან). მაგალითად, ზღვის წყლის გამტკნარების ქარხნებს შეუძლიათ NaCl-ის აღდგენა თანმდევი პროდუქტის სახით.

ბ.ორგანული დამაბინძურებლების დაშლა
ანოდზე ელექტროქიმიური დაჟანგვა ცეცხლგამძლე ორგანულ ნივთიერებებს შლის ისეთი ძლიერი ოქსიდანტების მეშვეობით, როგორიცაა ClO⁻ და HOCl. კვლევები აჩვენებს, რომ სიმულირებულ მაღალი ხარისხის ნარჩენებში ფენოლური ნაერთები 90%-ით შორდება.

გ.მძიმე მეტალების მოცილება
კათოდზე ტუტე პირობები იწვევს ლითონების (მაგ., Pb²⁺, Cu²⁺) ჰიდროქსიდის დალექვას, რაც 95%-ზე მეტი მოცილების ეფექტურობას აღწევს.

დ.წყლის გამწმენდი
პილოტური მასშტაბის კვლევები აჩვენებს, რომ მტკნარი წყლის აღდგენის სიჩქარე 80%-ს აღემატება, გამტარობა კი 150,000 µS/სმ-დან <1,000 µS/სმ-მდეა შემცირებული.