Фото відІван БандуранаРозгорнути
Команда китайських дослідників досягла новаторського прогресу в очищенні стічних вод завдяки успішному застосуванню технології УФ/Е-Хл для зменшення забруднення мембранного гелю. Дослідження, нещодавно опубліковане вПриродні комунікації, висвітлює новий підхід до підвищення ефективності зневоднення та продуктивності мембранної фільтрації в процесах очищення стічних вод.
Підвищена ефективність зневоднення
Дослідження продемонструвало, що застосування УФ/Е-Хл значно покращило потік води в експериментах з зневоднення, досягнувши потоків до 138% для системи Е-Хл, 239% для системи УФ та 198% від контрольного рівня. Це свідчить про те, що УФ/Е-Хл ефективно порушує структури мембранного забруднення, що призводить до покращення ефективності зневоднення. Використовуючи модельну систему SA-BSA, дослідники змогли змоделювати поведінку складних позаклітинних полімерних речовин (EPS) та підтвердити важливість білків та полісахаридів у зневодненні осаду стічних вод (WAS).
Молекулярне розуміння механізмів обростання
Дослідження заглибилося в міжмолекулярні взаємодії білків та полісахаридів, показавши, що електростатичні містки між аміно- та карбоксильними групами відіграють вирішальну роль у забрудненні мембран. За допомогою спектрального аналізу з використанням ІЧ-спектроскопії з перетворенням Фур'є та моделювання за допомогою теорії функціоналу густини (DFT) дослідники визначили три режими молекулярного зв'язування, що вказує на сильну перевагу лінійних конформацій, які сприяють зшиванню полімерів. Ці результати забезпечують молекулярне розуміння того, як УФ/Е-Хл порушує ці взаємодії, що призводить до зниження в'язкості, збільшення розмірів флокул та посилення вивільнення води.
Синергетична роль радикалів Cl у пом'якшенні забруднень
Подальший аналіз показав, що радикали хлору (Cl•) відіграють домінуючу роль у деградації BSA та SA, забезпечуючи понад 90% їхнього розпаду. У дослідженні повідомлялося про надзвичайно високі константи швидкості реакції для взаємодії Cl• з цими макромолекулами, що підтверджує ефективність УФ/Е-Cl у розкладанні мембранних забруднювачів. Цей процес не тільки фрагментував структури SA-BSA на дрібніші частинки, але й значно знижував їхню в'язкість та гідратаційну здатність, тим самим послаблюючи гелеподібний шар забруднювачів.
Термодинамічні висновки: стан залягання води як ключовий фактор
У дослідженні додатково розглянуто термодинаміку мембранного забруднення, підтвердивши, що стани наявності води, а не звичайні фактори пористості чи проникності, домінують у поведінці гель-обростання. Термогравіметричний аналіз показав, що вміст зв'язаної води в контрольних шарах забруднення становив майже 80%, тоді як обробка УФ/Е-Хл знизила його до менш ніж 10%. Цей зсув дозволив легше вивільняти воду, що зрештою знизило опір фільтрації та підвищило ефективність фільтрації.
До практичного застосування
З огляду на ці переконливі результати, дослідники пропонують оптимізувати параметри реактора, включаючи матеріал електродів, інтенсивність ультрафіолетового випромінювання та тривалість обробки, для підвищення масштабованості процесу. У дослідженні також пропонується інтеграція УФ/Е-Хл з іншими окислювачами, такими як перекис водню, для подальшого збільшення утворення радикалів та підвищення ефективності очищення. Крім того, дослідники наголошують на потенціалі використання розчинів NaCl з нижчою концентрацією, таких як морська вода, для досягнення сталого та економічно ефективного очищення стічних вод.
Універсальний прорив у мембранній технології
Хоча це дослідження було проведено з використанням методу WAS, його результати мають далекосяжні наслідки, що виходять за рамки очищення стічних вод. Визнання станів наявності води як домінантного фактора у зменшенні забруднення мембран має універсальне значення для різних мембранних процесів та масштабів реакторів. Цей прорив відкриває шлях для більш ефективних та сталих технологій фільтрації у водоочисних галузях по всьому світу.
Зі зростанням глобального попиту на ефективне управління стічними водами, технологія УФ/Е-Хл пропонує перспективне рішення для покращення терміну служби мембран, зниження експлуатаційних витрат та підвищення загальної ефективності очищення. Оскільки дослідники продовжують удосконалювати та масштабувати цей інноваційний підхід, майбутнє очищення стічних вод виглядає дедалі ефективнішим та сталим.
Для отримання додаткової інформації зверніться до повного дослідження, опублікованого в Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Ефективне та екологічне зневоднення осаду за технологією Holly's
У сфері очищення води компанія Holly прагне надавати своїм клієнтам інноваційні рішення для зневоднення осаду. Наш багатодисковий шнековий прес для зневоднення осаду HLDS, завдяки унікальній конструкції, що запобігає засміченню, та вдосконаленій функції самоочищення, значно знижує витрати на будівництво очисних споруд. Це обладнання використовує автоматичну систему керування PLC, що поєднує шнек та рухомі кільця для самоочищення, що може замінити традиційні фільтр-преси, такі як стрічкові та рамні преси. Порівняно з центрифугами, HLDS працює з меншим споживанням енергії та води, що робить його більш ефективним та екологічно чистим.
Шнековий прес для зневоднення осаду HLDS широко використовується в різних системах очищення стічних вод, включаючи комунальну, нафтохімічну, хімічно-волокнисту, паперову, фармацевтичну, шкіряну та інші промислові сектори очищення води. Він також ефективний для обробки гною молочних ферм, осаду пальмової олії, септичного осаду тощо. Наше обладнання перевірило свою ефективність у численних реальних застосуваннях, демонструючи виняткову продуктивність та економічні переваги, допомагаючи підприємствам знизити експлуатаційні витрати, одночасно досягаючи екологічних цілей.
Оскільки технології очищення води продовжують розвиватися, інноваційні рішення Holly забезпечують клієнтів у всьому світі більш ефективним та економічно вигідним обладнанням, сприяючи сталому розвитку галузей зневоднення осаду та очищення води. Завдяки поєднанню передових технологій та багаторічного досвіду роботи в галузі, Holly прагне пропонувати найсучасніше обладнання для очищення стічних вод, сприяючи розвитку галузі та екологічній стійкості.
Час публікації: 03 квітня 2025 р.