• Abstrait
  Les eaux usées à forte salinité, générées par des procédés industriels tels que le raffinage du pétrole, la fabrication de produits chimiques et les usines de dessalement, posent d'importants défis environnementaux et économiques en raison de leur composition complexe et de leur forte teneur en sel. Les méthodes de traitement traditionnelles, notamment l'évaporation et la filtration membranaire, souffrent souvent d'inefficacité énergétique ou de pollution secondaire. L'application de l'électrolyse ionique à membrane constitue une approche innovante pour le traitement des eaux usées à forte salinité. En s'appuyant sur des principes électrochimiques et des membranes échangeuses d'ions sélectives, cette technologie offre des solutions potentielles pour la récupération du sel, la dégradation organique et la purification de l'eau. Les mécanismes de transport sélectif des ions, l'efficacité énergétique et l'évolutivité sont abordés, ainsi que les défis tels que l'encrassement et la corrosion des membranes. Des études de cas et des avancées récentes soulignent le rôle prometteur des électrolyseurs ioniques à membrane dans la gestion durable des eaux usées.

• 1. Introduction*
  Les eaux usées à forte salinité, caractérisées par des solides dissous supérieurs à 5 000 mg/L, constituent un problème critique dans les industries où la réutilisation de l'eau et le rejet zéro liquide (ZLD) sont prioritaires. Les traitements conventionnels comme l'osmose inverse (OI) et l'évaporation thermique sont limités dans la gestion des conditions de salinité élevée, ce qui entraîne des coûts d'exploitation élevés et un encrassement des membranes. L'électrolyse ionique à membrane, initialement développée pour la production de chlore et de soude, s'est imposée comme une alternative polyvalente. Cette technologie utilise des membranes sélectives d'ions pour séparer et contrôler la migration des ions pendant l'électrolyse, permettant ainsi la purification de l'eau et la valorisation des ressources.

• 2. Principe de l'électrolyse ion-membrane*
  L'électrolyseur à membrane ionique se compose d'une anode, d'une cathode et d'une membrane échangeuse de cations ou d'anions. Pendant l'électrolyse :
• Membrane échangeuse de cations :Permet aux cations (par exemple, Na⁺, Ca²⁺) de passer tout en bloquant les anions (Cl⁻, SO₄²⁻), dirigeant la migration des ions vers les électrodes respectives.
• Réactions électrochimiques :
• Anode:L’oxydation des ions chlorure génère du chlore gazeux et de l’hypochlorite, qui dégradent les matières organiques et désinfectent l’eau.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl2+2e−
• Cathode:La réduction de l’eau produit de l’hydrogène gazeux et des ions hydroxyde, augmentant le pH et favorisant la précipitation des ions métalliques.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H2​O+2e−→H2+2OH−
• Séparation du sel :La membrane facilite le transport sélectif des ions, permettant la concentration de la saumure et la récupération de l'eau douce.

3. Applications dans le traitement des eaux usées à haute salinité*
un.Récupération du sel et valorisation de la saumure
Les systèmes à membrane ionique permettent de concentrer les flux de saumure (provenant par exemple des rejets d'osmose inverse) pour la cristallisation du sel ou la production d'hydroxyde de sodium. Par exemple, les usines de dessalement d'eau de mer peuvent récupérer du NaCl comme sous-produit.

b.Dégradation des polluants organiques
L'oxydation électrochimique à l'anode décompose les composés organiques réfractaires grâce à des oxydants puissants comme ClO⁻ et HOCl. Des études montrent une élimination de 90 % des composés phénoliques dans les eaux usées domestiques simulées.

c.Élimination des métaux lourds
Les conditions alcalines à la cathode induisent une précipitation d'hydroxyde de métaux (par exemple, Pb²⁺, Cu²⁺), atteignant une efficacité d'élimination > 95 %.

d.Purification de l'eau
Des essais à l’échelle pilote démontrent des taux de récupération d’eau douce supérieurs à 80 % avec une conductivité réduite de 150 000 µS/cm à < 1 000 µS/cm.