• Abstrakt
  Ujërat e ndotura me kripësi të lartë, të gjeneruara nga proceset industriale si rafinimi i naftës, prodhimi kimik dhe impiantet e desalinizimit, paraqesin sfida të rëndësishme mjedisore dhe ekonomike për shkak të përbërjes së tyre komplekse dhe përmbajtjes së lartë të kripës. Metodat tradicionale të trajtimit, duke përfshirë avullimin dhe filtrimin membranor, shpesh përballen me joefikasitet energjetik ose ndotje dytësore. Zbatimi i elektrolizës me membranë jonike si një qasje inovative për trajtimin e ujërave të ndotura me kripësi të lartë. Duke shfrytëzuar parimet elektrokimike dhe membranat selektive të shkëmbimit jonik, kjo teknologji ofron zgjidhje të mundshme për rikuperimin e kripës, degradimin organik dhe pastrimin e ujit. Diskutohen mekanizmat e transportit jonik-selektiv, efikasiteti i energjisë dhe shkallëzueshmëria, së bashku me sfida të tilla si ndotja e membranës dhe korrozioni. Studimet e rasteve dhe përparimet e fundit nxjerrin në pah rolin premtues të elektrolizuesve me membranë jonike në menaxhimin e qëndrueshëm të ujërave të ndotura.

• 1. Hyrje*
  Ujërat e ndotura me kripësi të lartë, të karakterizuara nga lëndë të ngurta të tretura që tejkalojnë 5,000 mg/L, janë një çështje kritike në industritë ku ripërdorimi i ujit dhe shkarkimi zero-lëng (ZLD) janë përparësi. Trajtimet konvencionale si osmoza e kundërt (RO) dhe avullimi termik përballen me kufizime në trajtimin e kushteve të kripura të larta, duke çuar në kosto të larta operative dhe ndotje të membranës. Elektroliza me membranë jonike, e zhvilluar fillimisht për prodhimin e klor-alkalit, është shfaqur si një alternativë e gjithanshme. Kjo teknologji përdor membrana jono-selektive për të ndarë dhe kontrolluar migrimin e joneve gjatë elektrolizës, duke mundësuar pastrimin e njëkohshëm të ujit dhe rikuperimin e burimeve.

• 2. Parimi i Elektrolizës Jon-Membranë*
  Elektrolizuesi me membranë jonike përbëhet nga një anodë, një katodë dhe një membranë shkëmbimi kationesh ose një membranë shkëmbimi anionesh. Gjatë elektrolizës:
• Membrana e shkëmbimit të kationeve:Lejon kalimin e kationeve (p.sh., Na⁺, Ca²⁺) ndërsa bllokon anionet (Cl⁻, SO₄²⁻), duke drejtuar migrimin e joneve drejt elektrodave përkatëse.
• Reaksionet elektrokimike:
• Anoda:Oksidimi i joneve të klorurit gjeneron gaz klori dhe hipoklorit, të cilët degradojnë lëndët organike dhe dezinfektojnë ujin.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl-→ Cl2 + 2e-2Cl−→Cl2+2e−
• Katodë:Reduktimi i ujit prodhon gaz hidrogjeni dhe jone hidroksid, duke rritur pH-in dhe duke nxitur reshjet e joneve metalike.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H2O + 2e- → H2 + 2OH-2H2O+2e−→H2+2OH−
• Ndarja e kripës:Membrana lehtëson transportin selektiv të joneve, duke mundësuar përqendrimin e shëllirës dhe rikuperimin e ujërave të ëmbla.

3. Zbatimet në Trajtimin e Ujërave të Ndotura me Kripësi të Lartë*
njëRikuperimi i kripës dhe valorizimi i shëllirës
Sistemet me membranë jonike mund të përqendrojnë rrjedhat e shëllirës (p.sh., nga mbetjet e RO) për kristalizimin e kripës ose prodhimin e hidroksidit të natriumit. Për shembull, impiantet e shkripëzimit të ujit të detit mund të rikuperojnë NaCl si një nënprodukt.

b.Degradimi i ndotësve organikë
Oksidimi elektrokimik në anodë zbërthen lëndët organike zjarrduruese nëpërmjet oksidantëve të fortë si ClO⁻ dhe HOCl. Studimet tregojnë heqjen 90% të komponimeve fenolike në ujërat e zeza të simuluara.

c.Heqje metalesh të rënda
Kushtet alkaline në katodë shkaktojnë reshje hidroksidi të metaleve (p.sh., Pb²⁺, Cu²⁺), duke arritur efikasitet largimi >95%.

d.Pastrimi i Ujit
Testet në shkallë pilot tregojnë shkallë rikuperimi të ujërave të ëmbla që tejkalojnë 80% me përçueshmëri të reduktuar nga 150,000 µS/cm në <1,000 µS/cm.