rjt

Electrolysis of High-Salinity Wastewater me ka hoʻohana ʻana i nā Ion-Membrane Electrolyzers: Mechanisms, Applications, and Challenges*

  • ʻĀpana
    ʻO ka wai ʻinoʻino kiʻekiʻe, i hana ʻia mai nā kaʻina hana ʻenehana e like me ka hoʻomaʻemaʻe aila, ka hana kemika, a me nā mea kanu desalination, he mau pilikia koʻikoʻi ka kaiapuni a me ka hoʻokele waiwai ma muli o kāna ʻano paʻakikī a me ka nui o ka paʻakai. ʻO nā ʻano lapaʻau kuʻuna, me ka evaporation a me ka kānana membrane, hakakā pinepine me ka hiki ʻole o ka ikehu a i ʻole ka pollution lua. ʻO ka hoʻohana ʻana i ka electrolysis ion-membrane ma ke ʻano he ala hou i ka mālama ʻana i ka wai ʻōpala kiʻekiʻe. Ma ka hoʻohana ʻana i nā loina electrochemical a me nā membrane hoʻololi ion-exchange koho, hāʻawi kēia ʻenehana i nā hopena kūpono no ka hoʻihoʻi hou ʻana i ka paʻakai, hoʻohaʻahaʻa kūlohelohe, a me ka hoʻomaʻemaʻe wai. Kūkākūkā ʻia nā ʻano o ka lawe ʻana i ka ion-selective, ka ikaika o ka ikehu, a me ka scalability, me nā pilikia e like me ka hoʻoheheʻe ʻana o ka membrane a me ka corrosion. Hōʻike nā haʻawina hiʻohiʻona a me nā holomua hou i ka hana hoʻohiki o nā electrolyzers ion-membrane i ka hoʻokele wai hoʻomau.

 

  • 1. Hoʻolauna*
    ʻO ka wai hoʻoheheʻe kiʻekiʻe, i hōʻike ʻia e nā mea paʻa i hoʻoheheʻe ʻia ma mua o 5,000 mg/L, he pilikia koʻikoʻi i nā ʻoihana kahi i hoʻohana mua ʻia ai ka wai a me ka hoʻokuʻu ʻole wai (ZLD). ʻO nā lāʻau lapaʻau maʻamau e like me ka reverse osmosis (RO) a me ka evaporation wela ke alo i nā palena i ka mālama ʻana i nā kūlana paʻakai kiʻekiʻe, e alakaʻi ana i nā kumukūʻai hana kiʻekiʻe a me ka puka ʻana o ka membrane. ʻO ka electrolysis Ion-membrane, i hoʻomohala mua ʻia no ka hana chlor-alkali, ua puka mai ma ke ʻano he ʻano koho. Hoʻohana kēia ʻenehana i nā membrane ion-selective e hoʻokaʻawale a mālama i ka neʻe ʻana o ka ion i ka wā electrolysis, e hiki ai i ka hoʻomaʻemaʻe wai a me ka hoʻihoʻi waiwai.

 

  • 2. Kumu o ka Ion-Membrane Electrolysis*
    ʻO ka ion-membrane electrolyzer he anode, cathode, a me ka membrane cation-exchange a i ʻole membrane anion-exchange. I ka wā electrolysis:
  • Cation-Exchange Membrane:ʻAe i nā cations (e laʻa, Na⁺, Ca²⁺) e hele i ka wā e ālai ana i nā anion (Cl⁻, SO₄²⁻), e kuhikuhi ana i ka neʻe ʻana o ka ion i nā electrodes.
  • Electrochemical Reaction:
  • Anode:ʻO ka oxidation o nā ions chloride e hoʻohua i ke kinoea chlorine a me ka hypochlorite, ka mea e hoʻohaʻahaʻa i nā mea ola a hoʻopau i ka wai.
    2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e
  • Cathode:ʻO ka hoʻemi ʻana i ka wai e hoʻohua ai i ka hydrogen a me nā ion hydroxide, hoʻonui i ka pH a me ka hoʻoikaika ʻana i ka ua o nā ion metala.
    2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2O+2e−→H2+2OH
  • Hoʻokaʻawale paʻakai:Hoʻomaʻamaʻa ka membrane i ka lawe ʻana i ka ion koho, hiki ke hoʻopaʻa i ka brine a me ka hoʻihoʻi hou ʻana i ka wai.

3. Nā noi i ka High-Salinity Wastewater Treatment*
a.ʻO ka hoʻihoʻi ʻana i ka paʻakai a me ka hoʻomaʻamaʻa ʻana i ka brine
Hiki i nā ʻōnaehana Ion-membrane ke hoʻopaʻa i nā kahawai brine (e laʻa, mai RO hoʻole) no ka crystallization paʻakai a i ʻole ka hana ʻana o ka sodium hydroxide. No ka laʻana, hiki i nā mea kanu desalination wai ke hoʻihoʻi iā NaCl ma ke ʻano he huahana.

b.Hoʻohaumia ʻana i nā mea hoʻohaumia kino
Hoʻokaʻawale ka electrochemical oxidation ma ka anode i nā mea ola refractory ma o nā oxidants ikaika e like me ClO⁻ a me HOCl. Hōʻike nā haʻawina he 90% ka wehe ʻana o nā pūhui phenolic i ka HSW i hoʻohālikelike ʻia.

c.Wehe Metala Kaumaha
ʻO nā kūlana alkaline ma ka cathode e hoʻoulu ai i ka ua wai hydroxide o nā metala (e laʻa, Pb²⁺, Cu²⁺), e loaʻa ana ma kahi o 95% ka pono wehe.

d.Hoomaemae Wai
Hōʻike nā hoʻāʻo hoʻāʻo pilote i ka nui o ka hoʻihoʻi ʻana i ka wai hou ma mua o 80% me ka hoʻemi ʻana mai ka 150,000 µS/cm a i ka <1,000 µS/cm.

 


Ka manawa hoʻouna: Apr-30-2025