• 추상적인
  정유, 화학 제조, 담수화 플랜트와 같은 산업 공정에서 발생하는 고염도 폐수는 복잡한 성분과 높은 염분 함량으로 인해 심각한 환경적, 경제적 문제를 야기합니다. 증발 및 막 여과를 포함한 기존 처리 방식은 에너지 비효율이나 2차 오염으로 어려움을 겪는 경우가 많습니다. 이온막 전기분해는 고염도 폐수 처리의 혁신적인 접근법으로 활용될 수 있습니다. 전기화학적 원리와 선택적 이온 교환막을 활용하는 이 기술은 염분 회수, 유기물 분해 및 정수에 대한 잠재적인 솔루션을 제공합니다. 이온 선택적 수송, 에너지 효율 및 확장성 메커니즘과 막 오염 및 부식과 같은 과제에 대해 논의합니다. 사례 연구와 최근 연구 결과는 지속 가능한 폐수 관리에서 이온막 전기분해조의 유망한 역할을 강조합니다.

• 1. 서론*
  용존 고형물 함량이 5,000mg/L를 초과하는 고염도 폐수는 용수 재이용 및 무방류(ZLD)를 중시하는 산업에서 심각한 문제입니다. 역삼투압(RO)이나 열 증발법과 같은 기존 처리 방식은 고염도 처리에 한계가 있어 높은 운영비와 막 오염을 유발합니다. 원래 염소-알칼리 생산을 위해 개발된 이온막 전기분해는 다재다능한 대안으로 부상했습니다. 이 기술은 이온 선택성 막을 이용하여 전기분해 과정에서 이온 이동을 분리하고 제어함으로써 정수와 자원 회수를 동시에 가능하게 합니다.

• 2. 이온막 전기분해의 원리*
  이온막 전해조는 양극, 음극, 그리고 양이온 교환막 또는 음이온 교환막으로 구성됩니다. 전기분해 중:
• 양이온 교환막:양이온(예: Na⁺, Ca²⁺)은 통과시키고 음이온(Cl⁻, SO₄²⁻)은 차단하여 이온이 해당 전극으로 이동하도록 합니다.
• 전기화학 반응:
• 양극:염화물 이온의 산화는 염소 가스와 차아염소산염을 생성하는데, 이는 유기물을 분해하고 물을 소독합니다.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl² + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• 음극:물이 환원되면 수소가스와 수산화물 이온이 생성되어 pH가 높아지고 금속 이온의 침전이 촉진됩니다.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H2O + 2e⁻ → H2 + 2OH⁻2H2​O+2e−→H2+2OH−
• 소금 분리:이 막은 선택적인 이온 전달을 용이하게 하여 염수 농축과 담수 회수를 가능하게 합니다.

3. 고염도 폐수 처리 응용 분야*
에이.소금 회수 및 염수 가치 평가
이온막 시스템은 염수(예: RO 배출수)를 농축하여 염 결정화 또는 수산화나트륨 생산에 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 해수 담수화 플랜트는 부산물로 NaCl을 회수할 수 있습니다.

비.유기 오염 물질 분해
양극에서의 전기화학적 산화는 ClO⁻ 및 HOCl과 같은 강력한 산화제를 통해 난분해성 유기물을 분해합니다. 연구에 따르면 모의 고형폐수(HSW)에서 페놀 화합물이 90% 제거되는 것으로 나타났습니다.

기음.중금속 제거
음극의 알칼리성 조건은 금속(예: Pb²⁺, Cu²⁺)의 수산화물 침전을 유도하여 95% 이상의 제거 효율을 달성합니다.

디.물 정화
시범 실험에서는 전도도를 150,000 µS/cm에서 <1,000 µS/cm로 낮추면서도 담수 회수율이 80%를 넘는 것으로 나타났습니다.