• Resum
  Les aigües residuals d'alta salinitat, generades a partir de processos industrials com el refinament de petroli, la fabricació de productes químics i les plantes de dessalinització, plantegen importants reptes ambientals i econòmics a causa de la seva complexa composició i alt contingut en sal. Els mètodes de tractament tradicionals, com l'evaporació i la filtració per membrana, sovint tenen problemes amb la ineficiència energètica o la contaminació secundària. L'aplicació de l'electròlisi de membrana iònica com a enfocament innovador per al tractament de les aigües residuals d'alta salinitat. Aprofitant els principis electroquímics i les membranes d'intercanvi iònic selectiu, aquesta tecnologia ofereix solucions potencials per a la recuperació de sals, la degradació orgànica i la purificació de l'aigua. Es discuteixen els mecanismes de transport selectiu d'ions, l'eficiència energètica i l'escalabilitat, juntament amb reptes com l'incrustació i la corrosió de les membranes. Els estudis de casos i els avenços recents destaquen el paper prometedor dels electrolitzadors de membrana iònica en la gestió sostenible de les aigües residuals.

• 1. Introducció*
  Les aigües residuals d'alta salinitat, caracteritzades per sòlids dissolts superiors a 5.000 mg/L, són un problema crític en les indústries on es prioritza la reutilització de l'aigua i l'abocament sense líquids (ZLD). Els tractaments convencionals com l'osmosi inversa (RO) i l'evaporació tèrmica s'enfronten a limitacions a l'hora de gestionar condicions d'alta salinitat, cosa que comporta costos operatius elevats i incrustacions de membranes. L'electròlisi iònica de membrana, desenvolupada originalment per a la producció de clor-àlcali, ha sorgit com una alternativa versàtil. Aquesta tecnologia utilitza membranes selectives d'ions per separar i controlar la migració d'ions durant l'electròlisi, permetent la purificació simultània de l'aigua i la recuperació de recursos.

• 2. Principi de l'electròlisi de membrana iònica*
  L'electrolitzador de membrana iònica consta d'un ànode, un càtode i una membrana d'intercanvi catiònic o d'intercanvi aniònic. Durant l'electròlisi:
• Membrana d'intercanvi catiònic:Permet el pas dels cations (per exemple, Na⁺, Ca²⁺) mentre bloqueja els anions (Cl⁻, SO₄²⁻), dirigint la migració dels ions cap als respectius elèctrodes.
• Reaccions electroquímiques:
• Ànode:L'oxidació dels ions clorur genera clor gasós i hipoclorit, que degraden les substàncies orgàniques i desinfecten l'aigua.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Càtode:La reducció de l'aigua produeix gas hidrogen i ions hidròxid, cosa que augmenta el pH i promou la precipitació d'ions metàl·lics.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2O+2e−→H2+2OH−
• Separació de sals:La membrana facilita el transport selectiu d'ions, permetent la concentració de salmorra i la recuperació d'aigua dolça.

3. Aplicacions en el tractament d'aigües residuals d'alta salinitat*
a.Recuperació de sal i valorització de salmorra
Els sistemes de membrana iònica poden concentrar els corrents de salmorra (per exemple, del rebuig de l'osmosi inversa) per a la cristal·lització de sals o la producció d'hidròxid de sodi. Per exemple, les plantes de dessalinització d'aigua de mar poden recuperar NaCl com a subproducte.

b.Degradació de contaminants orgànics
L'oxidació electroquímica a l'ànode trenca els compostos orgànics refractaris mitjançant oxidants forts com ClO⁻ i HOCl. Els estudis mostren una eliminació del 90% dels compostos fenòlics en HSW simulat.

c.Eliminació de metalls pesants
Les condicions alcalines al càtode indueixen la precipitació d'hidròxids de metalls (per exemple, Pb²⁺, Cu²⁺), aconseguint una eficiència d'eliminació superior al 95%.

d.Purificació d'aigua
Els assaigs a escala pilot demostren taxes de recuperació d'aigua dolça superiors al 80% amb una conductivitat reduïda de 150.000 µS/cm a <1.000 µS/cm.