• Abstracto
  Las aguas residuales de alta salinidad, generadas en procesos industriales como la refinación de petróleo, la fabricación de productos químicos y las plantas de desalinización, plantean importantes desafíos ambientales y económicos debido a su compleja composición y alto contenido de sal. Los métodos de tratamiento tradicionales, como la evaporación y la filtración por membranas, suelen presentar problemas de ineficiencia energética o contaminación secundaria. La aplicación de la electrólisis de membrana iónica es un enfoque innovador para el tratamiento de aguas residuales de alta salinidad. Al aprovechar los principios electroquímicos y las membranas de intercambio iónico selectivo, esta tecnología ofrece soluciones potenciales para la recuperación de sales, la degradación orgánica y la purificación del agua. Se analizan los mecanismos de transporte selectivo de iones, la eficiencia energética y la escalabilidad, junto con desafíos como la contaminación y la corrosión de las membranas. Estudios de caso y avances recientes destacan el prometedor papel de los electrolizadores de membrana iónica en la gestión sostenible de aguas residuales.

• 1. Introducción*
  Las aguas residuales de alta salinidad, caracterizadas por sólidos disueltos superiores a 5000 mg/L, constituyen un problema crítico en industrias donde se prioriza la reutilización del agua y el vertido cero de líquidos (ZLD). Los tratamientos convencionales, como la ósmosis inversa (OI) y la evaporación térmica, presentan limitaciones para gestionar condiciones de alta salinidad, lo que genera altos costos operativos y ensuciamiento de las membranas. La electrólisis de membrana iónica, desarrollada originalmente para la producción de cloro-álcali, se ha convertido en una alternativa versátil. Esta tecnología utiliza membranas selectivas de iones para separar y controlar la migración de iones durante la electrólisis, lo que permite la purificación del agua y la recuperación de recursos simultáneamente.

• 2. Principio de la electrólisis de membrana iónica*
  El electrolizador de membrana iónica consta de un ánodo, un cátodo y una membrana de intercambio catiónico o aniónico. Durante la electrólisis:
• Membrana de intercambio catiónico:Permite el paso de cationes (por ejemplo, Na⁺, Ca²⁺) mientras bloquea los aniones (Cl⁻, SO₄²⁻), dirigiendo la migración de iones hacia los electrodos respectivos.
• Reacciones electroquímicas:
• Ánodo:La oxidación de los iones de cloruro genera gas cloro e hipoclorito, que degradan los compuestos orgánicos y desinfectan el agua.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Cátodo:La reducción de agua produce gas hidrógeno e iones hidróxido, mejorando el pH y promoviendo la precipitación de iones metálicos.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2​O+2e−→H2+2OH−
• Separación de sal:La membrana facilita el transporte selectivo de iones, lo que permite la concentración de salmuera y la recuperación de agua dulce.

3. Aplicaciones en el tratamiento de aguas residuales de alta salinidad*
a.Recuperación de sal y valorización de salmueras
Los sistemas de membrana iónica permiten concentrar corrientes de salmuera (p. ej., del rechazo de ósmosis inversa) para la cristalización de sales o la producción de hidróxido de sodio. Por ejemplo, las plantas de desalinización de agua de mar pueden recuperar NaCl como subproducto.

b.Degradación de contaminantes orgánicos
La oxidación electroquímica en el ánodo descompone los compuestos orgánicos refractarios mediante oxidantes fuertes como el ClO⁻ y el HOCl. Estudios demuestran una eliminación del 90 % de compuestos fenólicos en aguas residuales simuladas.

do.Eliminación de metales pesados
Las condiciones alcalinas en el cátodo inducen la precipitación de hidróxido de metales (por ejemplo, Pb²⁺, Cu²⁺), logrando una eficiencia de eliminación >95%.

d.Purificación del agua
Los ensayos a escala piloto demuestran tasas de recuperación de agua dulce superiores al 80% con una conductividad reducida de 150.000 µS/cm a <1.000 µS/cm.