• Abstrak
  Air limbah dengan kadar garam tinggi, yang dihasilkan dari proses industri seperti penyulingan minyak, produksi kimia, dan pabrik desalinasi, menimbulkan tantangan lingkungan dan ekonomi yang signifikan karena komposisinya yang kompleks dan kandungan garam yang tinggi. Metode pengolahan tradisional, termasuk penguapan dan penyaringan membran, sering kali mengalami kendala inefisiensi energi atau polusi sekunder. Penerapan elektrolisis membran ion sebagai pendekatan inovatif untuk mengolah air limbah dengan kadar garam tinggi. Dengan memanfaatkan prinsip elektrokimia dan membran pertukaran ion selektif, teknologi ini menawarkan solusi potensial untuk pemulihan garam, degradasi organik, dan pemurnian air. Mekanisme transportasi selektif ion, efisiensi energi, dan skalabilitas dibahas, bersama dengan tantangan seperti pengotoran dan korosi membran. Studi kasus dan kemajuan terkini menyoroti peran elektroliser membran ion yang menjanjikan dalam pengelolaan air limbah berkelanjutan.

• 1. Pendahuluan*
  Air limbah dengan kadar garam tinggi, yang dicirikan oleh padatan terlarut yang melebihi 5.000 mg/L, merupakan masalah kritis dalam industri yang memprioritaskan penggunaan kembali air dan pembuangan cairan nol (ZLD). Pengolahan konvensional seperti reverse osmosis (RO) dan penguapan termal menghadapi keterbatasan dalam menangani kondisi kadar garam tinggi, yang menyebabkan biaya operasional tinggi dan pengotoran membran. Elektrolisis membran ion, yang awalnya dikembangkan untuk produksi klor-alkali, telah muncul sebagai alternatif serbaguna. Teknologi ini memanfaatkan membran selektif ion untuk memisahkan dan mengendalikan migrasi ion selama elektrolisis, yang memungkinkan pemurnian air dan pemulihan sumber daya secara bersamaan.

• 2. Prinsip Elektrolisis Ion-Membran*
  Elektroliser membran ion terdiri dari anoda, katoda, dan membran penukar kation atau membran penukar anion. Selama elektrolisis:
• Membran Pertukaran Kation:Memungkinkan kation (misalnya, Na⁺, Ca²⁺) lewat sambil menghalangi anion (Cl⁻, SO₄²⁻), mengarahkan migrasi ion menuju elektroda masing-masing.
• Reaksi Elektrokimia:
• Anoda:Oksidasi ion klorida menghasilkan gas klorin dan hipoklorit, yang mendegradasi bahan organik dan mendisinfeksi air.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e-
• Katoda:Reduksi air menghasilkan gas hidrogen dan ion hidroksida, meningkatkan pH dan mendorong pengendapan ion logam.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2​O+2e−→H2+2OH-
• Pemisahan Garam:Membran memfasilitasi pengangkutan ion selektif, memungkinkan konsentrasi air garam dan pemulihan air tawar.

3. Aplikasi dalam Pengolahan Air Limbah Berkadar Salinitas Tinggi*
A.Pemulihan Garam dan Pemanfaatan Air Garam
Sistem ion-membran dapat memusatkan aliran air garam (misalnya, dari limbah RO) untuk kristalisasi garam atau produksi natrium hidroksida. Misalnya, pabrik desalinasi air laut dapat memulihkan NaCl sebagai produk sampingan.

B.Degradasi Polutan Organik
Oksidasi elektrokimia di anoda memecah bahan organik tahan api melalui oksidan kuat seperti ClO⁻ dan HOCl. Studi menunjukkan 90% penghilangan senyawa fenolik dalam simulasi HSW.

C.Penghapusan Logam Berat
Kondisi basa pada katoda menyebabkan presipitasi hidroksida logam (misalnya, Pb²⁺, Cu²⁺), mencapai efisiensi penghapusan >95%.

D.Pemurnian Air
Uji coba skala percontohan menunjukkan tingkat pemulihan air tawar melebihi 80% dengan konduktivitas berkurang dari 150.000 µS/cm menjadi <1.000 µS/cm.