Zdjęcie autorstwaIwan BanduraNAOdsłoń
Zespół chińskich badaczy dokonał przełomowego postępu w oczyszczaniu ścieków dzięki skutecznemu zastosowaniu technologii UV/E-Cl w celu złagodzenia zanieczyszczania żelu membranowego. Badanie, niedawno opublikowane wKomunikacja przyrodnicza, przedstawia nowatorskie podejście do poprawy efektywności odwadniania i wydajności filtracji membranowej w procesach oczyszczania ścieków.
Zwiększona wydajność odwadniania
Badanie wykazało, że zastosowanie UV/E-Cl znacząco poprawiło przepływ wody w eksperymentach odwadniania, osiągając przepływy do 138% systemu E-Cl, 239% systemu UV i 198% kontroli. Sugeruje to, że UV/E-Cl skutecznie zakłóca struktury zanieczyszczeń membrany, co prowadzi do zwiększonej wydajności odwadniania. Wykorzystując system modelowy SA-BSA, naukowcy byli w stanie symulować złożone zachowanie pozakomórkowej substancji polimerowej (EPS) i potwierdzić istotność białek i polisacharydów w odwadnianiu osadów ściekowych (WAS).
Molekularne spojrzenie na mechanizmy powstawania zanieczyszczeń
Badanie zgłębiło interakcje międzycząsteczkowe białek i polisacharydów, ujawniając, że mostkowanie elektrostatyczne między grupami aminowymi i karboksylowymi odgrywa kluczową rolę w zanieczyszczaniu błony. Poprzez analizę widmową FTIR i symulacje teorii funkcjonału gęstości (DFT) naukowcy zidentyfikowali trzy tryby wiązania molekularnego, wskazując na silne preferowanie konformacji liniowych, które promują sieciowanie polimerów. Odkrycia te dostarczają zrozumienia na poziomie molekularnym, w jaki sposób UV/E-Cl zakłóca te interakcje, co prowadzi do zmniejszenia lepkości, większych rozmiarów kłaczków i zwiększonego uwalniania wody.
Synergiczna rola rodników Cl w łagodzeniu zanieczyszczeń
Dalsza analiza wykazała, że rodniki chloru (Cl•) odgrywają dominującą rolę w degradacji BSA i SA, przyczyniając się do ponad 90% ich rozpadu. Badanie wykazało wyjątkowo wysokie stałe szybkości reakcji dla interakcji Cl• z tymi makrocząsteczkami, co potwierdza skuteczność UV/E-Cl w rozkładaniu zanieczyszczeń membranowych. Proces ten nie tylko rozdrobnił struktury SA-BSA na mniejsze cząsteczki, ale także znacznie zmniejszył ich lepkość i zdolność hydratacji, osłabiając tym samym żelową warstwę zanieczyszczeń.
Wgląd w termodynamikę: stan występowania wody jako kluczowy czynnik
Badania dalej eksplorowały termodynamikę zanieczyszczania membran, potwierdzając, że stany występowania wody — a nie konwencjonalne czynniki porowatości lub przepuszczalności — dominują w zachowaniu zanieczyszczania żelu. Analiza termograwimetryczna wykazała, że zawartość wody związanej w kontrolnych warstwach zanieczyszczeń wynosiła prawie 80%, podczas gdy obróbka UV/E-Cl zmniejszyła ją do mniej niż 10%. Ta zmiana umożliwiła łatwiejsze uwalnianie wody, ostatecznie obniżając opór filtracji i poprawiając wydajność filtracji.
Ku praktycznym zastosowaniom
Mając te przekonujące wyniki, badacze sugerują optymalizację parametrów reaktora, w tym materiału elektrody, intensywności UV i czasu trwania obróbki, w celu zwiększenia skalowalności procesu. Badanie proponuje również integrację UV/E-Cl z innymi utleniaczami, takimi jak nadtlenek wodoru, w celu dalszego zwiększenia generacji rodników i poprawy wydajności obróbki. Ponadto badacze podkreślają potencjał stosowania roztworów NaCl o niższym stężeniu — takich jak woda morska — w celu osiągnięcia zrównoważonego i ekonomicznego oczyszczania ścieków.
Uniwersalny przełom w technologii membranowej
Chociaż badanie przeprowadzono przy użyciu WAS, jego wyniki mają daleko idące implikacje wykraczające poza oczyszczanie ścieków. Uznanie stanów występowania wody za dominujący czynnik w łagodzeniu zanieczyszczeń membranowych ma uniwersalne znaczenie w różnych procesach membranowych i skalach reaktorów. To przełomowe odkrycie otwiera drogę do bardziej wydajnych i zrównoważonych technologii filtracji w przemyśle uzdatniania wody na całym świecie.
Wraz ze wzrostem globalnego popytu na wydajne zarządzanie ściekami, technologia UV/E-Cl stanowi obiecujące rozwiązanie w zakresie poprawy żywotności membran, redukcji kosztów operacyjnych i poprawy ogólnej wydajności oczyszczania. W miarę jak naukowcy nadal udoskonalają i zwiększają skalę tego innowacyjnego podejścia, przyszłość oczyszczania ścieków wydaje się coraz bardziej wydajna i zrównoważona.
Aby uzyskać więcej szczegółów, zapoznaj się z pełnym badaniem opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Efektywne i przyjazne dla środowiska odwadnianie osadów dzięki technologii Holly
W dziedzinie uzdatniania wody Holly zobowiązuje się do dostarczania naszym klientom innowacyjnych rozwiązań w zakresie odwadniania osadów. Nasza wielotarczowa prasa ślimakowa do odwadniania osadów HLDS, dzięki unikalnej konstrukcji bez zapychania i zaawansowanej funkcji samoczyszczenia, znacznie obniża koszty budowy oczyszczalni ścieków. Sprzęt ten wykorzystuje automatyczny system sterowania PLC, łączący ślimak i ruchome pierścienie do samoczyszczenia, co może zastąpić tradycyjne prasy filtracyjne, takie jak prasa taśmowa i rama. W porównaniu do wirówek, HLDS działa przy niższym zużyciu energii i wody, co czyni ją bardziej wydajną i przyjazną dla środowiska.
Prasa ślimakowa do odwadniania osadów HLDS jest szeroko stosowana w różnych systemach oczyszczania ścieków, w tym w sektorze komunalnym, petrochemicznym, włókienniczym, papierniczym, farmaceutycznym, skórzanym i innych przemysłowych sektorach uzdatniania wody. Jest również skuteczna w oczyszczaniu obornika mlecznego, osadu oleju palmowego, osadu septycznego i innych. Nasz sprzęt został sprawdzony w licznych zastosowaniach w świecie rzeczywistym, wykazując wyjątkową wydajność i korzyści ekonomiczne, pomagając przedsiębiorstwom obniżyć koszty operacyjne przy jednoczesnym spełnieniu celów środowiskowych.
W miarę rozwoju technologii uzdatniania wody innowacyjne rozwiązania Holly zapewniają klientom na całym świecie bardziej wydajny i opłacalny sprzęt, przyczyniając się do zrównoważonego rozwoju branży odwadniania osadów i uzdatniania wody. Dzięki połączeniu najnowocześniejszej technologii i wieloletniego doświadczenia w branży Holly poświęca się oferowaniu najbardziej zaawansowanego sprzętu do oczyszczania ścieków, napędzając postęp branży i zrównoważony rozwój środowiska.
Czas publikacji: 03-kwi-2025