• Abstrak
  Air sisa dengan kemasinan tinggi, yang dijana daripada proses perindustrian seperti penapisan minyak, pembuatan kimia dan loji penyahgaraman, menimbulkan cabaran alam sekitar dan ekonomi yang ketara disebabkan komposisinya yang kompleks dan kandungan garam yang tinggi. Kaedah rawatan tradisional, termasuk penyejatan dan penapisan membran, sering bergelut dengan ketidakcekapan tenaga atau pencemaran sekunder. Aplikasi elektrolisis ion-membran sebagai pendekatan inovatif untuk merawat air sisa dengan kemasinan tinggi. Dengan memanfaatkan prinsip elektrokimia dan membran pertukaran ion terpilih, teknologi ini menawarkan penyelesaian berpotensi untuk pemulihan garam, degradasi organik dan penulenan air. Mekanisme pengangkutan selektif ion, kecekapan tenaga, dan kebolehskalaan dibincangkan, bersama-sama dengan cabaran seperti kekotoran membran dan kakisan. Kajian kes dan kemajuan terkini menyerlahkan peranan menjanjikan elektrolisis membran ion dalam pengurusan air sisa yang mampan.

• 1. Pengenalan*
  Air sisa kemasinan tinggi, dicirikan oleh pepejal terlarut melebihi 5,000 mg/L, merupakan isu kritikal dalam industri di mana penggunaan semula air dan pelepasan sifar cecair (ZLD) diutamakan. Rawatan konvensional seperti osmosis terbalik (RO) dan penyejatan terma menghadapi had dalam mengendalikan keadaan salin yang tinggi, yang membawa kepada kos operasi yang tinggi dan kekotoran membran. Elektrolisis ion-membran, yang asalnya dibangunkan untuk pengeluaran klor-alkali, telah muncul sebagai alternatif yang serba boleh. Teknologi ini menggunakan membran selektif ion untuk memisahkan dan mengawal penghijrahan ion semasa elektrolisis, membolehkan pembersihan air serentak dan pemulihan sumber.

• 2. Prinsip Elektrolisis Membran Ion*
  Elektrolisis membran ion terdiri daripada anod, katod, dan membran pertukaran kation atau membran pertukaran anion. Semasa elektrolisis:
• Membran Pertukaran Kation:Membenarkan kation (cth, Na⁺, Ca²⁺) melepasi sambil menyekat anion (Cl⁻, SO₄²⁻), mengarahkan penghijrahan ion ke arah elektrod masing-masing.
• Tindak balas elektrokimia:
• Anod:Pengoksidaan ion klorida menghasilkan gas klorin dan hipoklorit, yang merendahkan bahan organik dan membasmi kuman air.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Katod:Pengurangan air menghasilkan gas hidrogen dan ion hidroksida, meningkatkan pH dan menggalakkan pemendakan ion logam.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2O+2e−→H2+2OH−
• Pemisahan garam:Membran memudahkan pengangkutan ion terpilih, membolehkan kepekatan air garam dan pemulihan air tawar.

3. Aplikasi dalam Rawatan Air Sisa Saliniti Tinggi*
a.Pemulihan Garam dan Pengesahan Air Garam
Sistem ion-membran boleh menumpukan aliran air garam (cth, dari penolakan RO) untuk penghabluran garam atau pengeluaran natrium hidroksida. Sebagai contoh, loji penyahgaraman air laut boleh mendapatkan semula NaCl sebagai hasil sampingan.

b.Degradasi Pencemaran Organik
Pengoksidaan elektrokimia pada anod memecah organik refraktori melalui oksidan kuat seperti ClO⁻ dan HOCl. Kajian menunjukkan 90% penyingkiran sebatian fenolik dalam HSW simulasi.

c.Penyingkiran Logam Berat
Keadaan beralkali pada katod mendorong pemendakan hidroksida logam (cth, Pb²⁺, Cu²⁺), mencapai kecekapan penyingkiran >95%.

d.Pembersihan Air
Percubaan skala perintis menunjukkan kadar pemulihan air tawar melebihi 80% dengan kekonduksian dikurangkan daripada 150,000 µS/cm kepada <1,000 µS/cm.