• Resumo
  Efluentes de alta salinidade, gerados a partir de processos industriais como refino de petróleo, fabricação de produtos químicos e usinas de dessalinização, representam desafios ambientais e econômicos significativos devido à sua composição complexa e alto teor de sal. Métodos tradicionais de tratamento, incluindo evaporação e filtração por membrana, frequentemente enfrentam ineficiência energética ou poluição secundária. A aplicação da eletrólise por membrana iônica como uma abordagem inovadora para o tratamento de efluentes de alta salinidade. Ao alavancar princípios eletroquímicos e membranas de troca iônica seletiva, essa tecnologia oferece soluções potenciais para recuperação de sal, degradação orgânica e purificação de água. Os mecanismos de transporte seletivo de íons, eficiência energética e escalabilidade são discutidos, juntamente com desafios como incrustação e corrosão de membranas. Estudos de caso e avanços recentes destacam o papel promissor dos eletrolisadores de membrana iônica na gestão sustentável de efluentes.

• 1. Introdução*
  Efluentes com alta salinidade, caracterizados por sólidos dissolvidos superiores a 5.000 mg/L, representam um problema crítico em indústrias que priorizam o reúso de água e a descarga zero-líquido (ZLD). Tratamentos convencionais, como osmose reversa (OR) e evaporação térmica, enfrentam limitações para lidar com condições de alta salinidade, resultando em altos custos operacionais e incrustação de membranas. A eletrólise por membrana iônica, originalmente desenvolvida para a produção de cloro-álcalis, surgiu como uma alternativa versátil. Essa tecnologia utiliza membranas íon-seletivas para separar e controlar a migração de íons durante a eletrólise, permitindo a purificação simultânea da água e a recuperação de recursos.

• 2. Princípio da eletrólise de membrana iônica*
  O eletrolisador de membrana iônica consiste em um ânodo, um cátodo e uma membrana de troca catiônica ou aniônica. Durante a eletrólise:
• Membrana de troca catiônica:Permite a passagem de cátions (por exemplo, Na⁺, Ca²⁺) enquanto bloqueia ânions (Cl⁻, SO₄²⁻), direcionando a migração de íons em direção aos respectivos eletrodos.
• Reações eletroquímicas:
• Ânodo:A oxidação de íons cloreto gera gás cloro e hipoclorito, que degradam compostos orgânicos e desinfetam a água.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Cátodo:A redução da água produz gás hidrogênio e íons hidróxido, aumentando o pH e promovendo a precipitação de íons metálicos.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2​O+2e−→H2+2OH−
• Separação de Sal:A membrana facilita o transporte seletivo de íons, permitindo a concentração de salmoura e a recuperação de água doce.

3. Aplicações no tratamento de águas residuais de alta salinidade*
um.Recuperação de Sal e Valorização de Salmoura
Sistemas de membrana iônica podem concentrar fluxos de salmoura (por exemplo, de rejeitos de osmose reversa) para cristalização de sal ou produção de hidróxido de sódio. Por exemplo, usinas de dessalinização de água do mar podem recuperar NaCl como subproduto.

b.Degradação de Poluentes Orgânicos
A oxidação eletroquímica no ânodo decompõe compostos orgânicos refratários por meio de oxidantes fortes como ClO⁻ e HOCl. Estudos mostram uma remoção de 90% de compostos fenólicos em águas residuais de alta pressão simuladas.

c.Remoção de metais pesados
Condições alcalinas no cátodo induzem a precipitação de hidróxido de metais (por exemplo, Pb²⁺, Cu²⁺), alcançando eficiência de remoção >95%.

e.Purificação de água
Testes em escala piloto demonstram taxas de recuperação de água doce superiores a 80%, com condutividade reduzida de 150.000 µS/cm para <1.000 µS/cm.