• Ágrip
  Saltríkt skólp, sem myndast við iðnaðarferla eins og olíuhreinsun, efnaframleiðslu og afsaltunarstöðvar, hefur í för með sér verulegar umhverfis- og efnahagslegar áskoranir vegna flókinnar samsetningar og mikils saltinnihalds. Hefðbundnar meðhöndlunaraðferðir, þar á meðal uppgufun og himnusíun, eiga oft í erfiðleikum með orkunýtingu eða mengun afleiddar. Notkun jónhimnu-rafgreiningar sem nýstárlegrar aðferðar við meðhöndlun saltríks skólps. Með því að nýta rafefnafræðilegar meginreglur og sértækar jónaskiptahimnur býður þessi tækni upp á mögulegar lausnir fyrir saltendurheimt, lífræna niðurbrot og vatnshreinsun. Fjallað er um jóna-sértækan flutning, orkunýtni og stigstærð, ásamt áskorunum eins og himnuskemmdum og tæringu. Dæmisögur og nýlegar framfarir varpa ljósi á efnilegt hlutverk jónhimnu-rafgreiningartækja í sjálfbærri meðhöndlun skólps.

• 1. Inngangur*
  Skólpvatn með háu saltinnihaldi, sem einkennist af uppleystu föstu efni sem fara yfir 5.000 mg/L, er mikilvægt mál í atvinnugreinum þar sem endurnotkun vatns og núllvökvalosun (ZLD) eru forgangsverkefni. Hefðbundnar meðferðir eins og öfug osmósa (RO) og varmauppgufun standa frammi fyrir takmörkunum við meðhöndlun á háu saltinnihaldi, sem leiðir til mikils rekstrarkostnaðar og mengunar á himnum. Jónhimnu-rafgreining, sem upphaflega var þróuð fyrir klór-alkalíframleiðslu, hefur komið fram sem fjölhæfur valkostur. Þessi tækni notar jónasértækar himnur til að aðskilja og stjórna jónaflutningi meðan á rafgreiningu stendur, sem gerir kleift að hreinsa vatn og endurheimta auðlindir samtímis.

• 2. Meginregla jónhimnu-rafgreiningar*
  Jónahimnu rafgreinirinn samanstendur af anóðu, katóðu og katjónaskiptahimnu eða anjónaskiptahimnu. Við rafgreiningu:
• Katjónaskiptahimna:Leyfir katjónum (t.d. Na⁺, Ca²⁺) að fara í gegn á meðan það blokkar anjónir (Cl⁻, SO₄²⁻) og beinir jónaflutningi að viðkomandi rafskautum.
• Rafefnafræðileg viðbrögð:
• Anóða:Oxun klóríðjóna myndar klórgas og hýpóklórít, sem brjóta niður lífræn efni og sótthreinsa vatnið.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl2 + 2e⁻2Cl−→Cl2​+2e−
• Katóða:Afoxun vatns framleiðir vetnisgas og hýdroxíðjónir, sem eykur pH og stuðlar að útfellingu málmjóna.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H2O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2​O+2e−→H2​+2OH−
• Saltskiljun:Himnan auðveldar sértækan flutning jóna, sem gerir kleift að styrkja saltvatn og endurheimta ferskvatn.

3. Notkun í meðhöndlun skólps með mikilli saltstyrk*
a.Saltendurheimt og saltnýting
Jónhimnukerfi geta einbeitt saltvatnsstrauma (t.d. úr RO-útfellingu) til saltkristöllunar eða natríumhýdroxíðframleiðslu. Til dæmis geta sjóafsaltunarstöðvar endurheimt NaCl sem aukaafurð.

b.Niðurbrot lífrænna mengunarefna
Rafefnafræðileg oxun við anóðuna brýtur niður eldföst lífræn efni með sterkum oxunarefnum eins og ClO⁻ og HOCl. Rannsóknir sýna að 90% fjarlæging fenólsambanda í hermt eftir háþróaðri málmblöndu.

c.Fjarlæging þungmálma
Basískar aðstæður við katóðuna valda hýdroxíðútfellingu málma (t.d. Pb²⁺, Cu²⁺), sem nær >95% fjarlægingarhagkvæmni.

d.Vatnshreinsun
Tilraunir í tilraunastærð sýna fram á að endurheimt ferskvatns er yfir 80% með leiðni sem er lækkuð úr 150.000 µS/cm í <1.000 µS/cm.