• Muhtasari
  Maji machafu yenye chumvi nyingi, yanayotokana na michakato ya viwandani kama vile kusafisha mafuta, utengenezaji wa kemikali, na mimea ya kuondoa chumvi, huleta changamoto kubwa za kimazingira na kiuchumi kwa sababu ya muundo wake changamano na kiwango cha juu cha chumvi. Mbinu za jadi za matibabu, ikiwa ni pamoja na uvukizi na uchujaji wa utando, mara nyingi hupambana na upungufu wa nishati au uchafuzi wa pili. Utumiaji wa elektrolisisi ya utando wa ioni kama mbinu bunifu ya kutibu maji machafu yenye chumvi nyingi. Kwa kutumia kanuni za kielektroniki na utando unaochagua wa kubadilishana ioni, teknolojia hii inatoa masuluhisho yanayoweza kuponya chumvi, uharibifu wa kikaboni, na utakaso wa maji. Mbinu za uchukuzi unaochagua ioni, ufanisi wa nishati, na uzani hujadiliwa, pamoja na changamoto kama vile uvujaji wa utando na kutu. Uchunguzi kifani na maendeleo ya hivi majuzi yanaangazia dhima ya kuahidi ya viambatisho vya ioni katika usimamizi endelevu wa maji machafu.

• 1. Utangulizi*
  Maji machafu yenye chumvi nyingi, yenye sifa ya yabisi yaliyoyeyushwa yanayozidi 5,000 mg/L, ni suala muhimu katika viwanda ambapo utumiaji upya wa maji na utiaji sifuri wa kioevu (ZLD) vinapewa kipaumbele. Matibabu ya kawaida kama vile osmosis ya nyuma (RO) na uvukizi wa joto hukabili vikwazo katika kushughulikia hali ya juu ya chumvi, na kusababisha gharama kubwa za uendeshaji na uchafuzi wa membrane. Electrolisisi ya utando wa Ion, ambayo ilitengenezwa awali kwa ajili ya utengenezaji wa klori-alkali, imeibuka kama njia mbadala yenye matumizi mengi. Teknolojia hii hutumia utando unaochagua ioni kutenganisha na kudhibiti uhamaji wa ioni wakati wa uchanganuzi wa umeme, kuwezesha utakaso wa maji kwa wakati mmoja na kurejesha rasilimali.

• 2. Kanuni ya Ion-Membrane Electrolysis*
  Electroliza ya utando wa ioni inajumuisha anodi, cathode, na utando wa kubadilishana-cation au utando wa kubadilishana anion. Wakati wa electrolysis:
• Utando wa cation-Exchange:Huruhusu milio (km, Na⁺, Ca²⁺) kupita wakati wa kuzuia anions (Cl⁻, SO₄²⁻), ikielekeza uhamaji wa ioni kuelekea elektrodi husika.
• Athari za Kielektroniki:
• Anode:Oxidation ya ioni za kloridi huzalisha gesi ya klorini na hypochlorite, ambayo huharibu viumbe na disinfect maji.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Cathode:Upunguzaji wa maji hutoa gesi ya hidrojeni na ioni za hidroksidi, kuimarisha pH na kukuza mvua ya ayoni za chuma.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2O+2e−→H2+2OH−
• Mgawanyiko wa chumvi:Utando huwezesha usafiri wa ioni wa kuchagua, kuwezesha mkusanyiko wa brine na kurejesha maji safi.

3. Maombi katika Matibabu ya Maji Machafu yenye Chumvi Mkubwa*
a.Urejeshaji wa Chumvi na Uboreshaji wa Brine
Mifumo ya utando wa ioni inaweza kukazia vijito vya brine (kwa mfano, kutoka RO reject) kwa ajili ya ufuwele wa chumvi au utengenezaji wa hidroksidi ya sodiamu. Kwa mfano, mimea ya kuondoa chumvi kwenye maji ya bahari inaweza kurejesha NaCl kama bidhaa nyingine.

b.Uharibifu wa Kichafuzi wa Kikaboni
Uoksidishaji wa kemikali ya kielektroniki kwenye anodi huvunja vioksidishaji kinzani kupitia vioksidishaji vikali kama vile ClO⁻ na HOCl. Uchunguzi unaonyesha kuondolewa kwa 90% ya misombo ya phenolic katika HSW iliyoiga.

c.Uondoaji wa Metali Nzito
Hali ya alkali kwenye kathodi huleta unyevu wa hidroksidi ya metali (km, Pb²⁺, Cu²⁺), kufikia >95% ufanisi wa uondoaji.

d.Utakaso wa Maji
Majaribio ya kiwango cha majaribio yanaonyesha viwango vya uokoaji wa maji baridi vinavyozidi 80% na upitishaji hewa umepunguzwa kutoka 150,000 µS/cm hadi <1,000 µS/cm.