Zdjęcie autorstwaIwan BanduraNAUnsplash
Zespół chińskich naukowców dokonał przełomowego postępu w oczyszczaniu ścieków dzięki skutecznemu zastosowaniu technologii UV/E-Cl w celu ograniczenia zanieczyszczania membran żelem. Badanie, opublikowane niedawno w czasopiśmie „The Journal of Chemical Sciences”, jest bardzo obiecujące.Komunikacja 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% w porównaniu z systemem E-Cl, 239% w porównaniu z systemem UV i 198% w porównaniu z systemem kontrolnym. Sugeruje to, że UV/E-Cl skutecznie rozbija struktury zanieczyszczające membranę, co prowadzi do poprawy wydajności odwadniania. Wykorzystując system modelowy SA-BSA, naukowcy byli w stanie symulować złożone zachowanie pozakomórkowej substancji polimerycznej (EPS) i potwierdzić znaczenie białek i polisacharydów w odwadnianiu osadów ściekowych (WAS).
Molekularne spojrzenie na mechanizmy zanieczyszczeń
W badaniu zgłębiono interakcje międzycząsteczkowe białek i polisacharydów, ujawniając, że mostkowanie elektrostatyczne między grupami aminowymi i karboksylowymi odgrywa kluczową rolę w zanieczyszczaniu błon. Poprzez analizę widmową FTIR i symulacje z wykorzystaniem teorii funkcjonału gęstości (DFT), naukowcy zidentyfikowali trzy tryby wiązania molekularnego, wskazujące na silną preferencję dla konformacji liniowych, które sprzyjają sieciowaniu polimerów. Odkrycia te pozwalają zrozumieć na poziomie molekularnym, w jaki sposób UV/E-Cl zakłóca te interakcje, prowadząc do zmniejszenia lepkości, zwiększenia rozmiarów kłaczków i lepszego 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 rozkładzie zanieczyszczeń membranowych. Proces ten nie tylko rozdrobnił struktury SA-BSA na mniejsze cząsteczki, ale także znacząco zmniejszył ich lepkość i zdolność do hydratacji, osłabiając tym samym żelową warstwę zanieczyszczeń.
Spostrzeżenia termodynamiczne: stan występowania wody jako kluczowy czynnik
Badania dodatkowo zgłębiły termodynamikę zanieczyszczania membran, potwierdzając, że to stany występowania wody – a nie konwencjonalne czynniki porowatości czy przepuszczalności – decydują o zanieczyszczaniu 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, co ostatecznie zmniejszyło opór filtracji i poprawiło wydajność filtracji.
W kierunku praktycznych zastosowań
Mając na uwadze te przekonujące wyniki, naukowcy sugerują optymalizację parametrów reaktora, w tym materiału elektrody, intensywności promieniowania UV i czasu trwania procesu, w celu zwiększenia skalowalności procesu. W badaniu zaproponowano również integrację UV/E-Cl z innymi utleniaczami, takimi jak nadtlenek wodoru, w celu dalszego zwiększenia generacji rodników i poprawy wydajności procesu. Ponadto naukowcy podkreślają potencjał wykorzystania 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 z wykorzystaniem WAS, jego wyniki mają dalekosiężne implikacje wykraczające poza oczyszczanie ścieków. Uznanie stanów wody za dominujący czynnik w ograniczaniu zanieczyszczeń membranowych ma uniwersalne znaczenie w różnych procesach membranowych i reaktorach o różnej skali. To przełomowe odkrycie toruje drogę do bardziej wydajnych i zrównoważonych technologii filtracji w branży uzdatniania wody na całym świecie.
W obliczu rosnącego globalnego zapotrzebowania na efektywne zarządzanie ściekami, technologia UV/E-Cl stanowi obiecujące rozwiązanie, które wydłuża żywotność membran, obniża koszty operacyjne i poprawia ogólną wydajność oczyszczania. Wraz z udoskonalaniem i zwiększaniem skali tego innowacyjnego podejścia przez naukowców, przyszłość oczyszczania ścieków staje się coraz bardziej wydajna i zrównoważona.
Więcej szczegółów można znaleźć w pełnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Wydajne i przyjazne dla środowiska odwadnianie osadów dzięki technologii Holly’ego
W dziedzinie uzdatniania wody, Holly dokłada wszelkich starań, aby dostarczać naszym klientom innowacyjne rozwiązania w zakresie odwadniania osadów. Nasza wielotarczowa prasa ślimakowa do odwadniania osadów ściekowych HLDS, dzięki unikalnej konstrukcji zapobiegającej zatykaniu i zaawansowanej funkcji samoczyszczenia, znacznie obniża koszty budowy oczyszczalni ścieków. Urządzenie to wykorzystuje automatyczny system sterowania PLC, łączący ślimak i ruchome pierścienie do samoczyszczenia, co może zastąpić tradycyjne prasy filtracyjne, takie jak prasa taśmowa i ramowa. W porównaniu z wirówkami, prasa HLDS zużywa mniej 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 gałęziach przemysłu. Jest również skuteczna w oczyszczaniu obornika mlecznego, osadów z oleju palmowego, osadów z szamb i innych. Nasze urządzenia zostały sprawdzone w licznych zastosowaniach praktycznych, wykazując wyjątkową wydajność i korzyści ekonomiczne, pomagając firmom obniżyć koszty operacyjne, jednocześnie realizując cele środowiskowe.
Wraz z ciągłym rozwojem technologii uzdatniania wody, innowacyjne rozwiązania Holly zapewniają klientom na całym świecie bardziej wydajny i ekonomiczny sprzęt, przyczyniając się do zrównoważonego rozwoju branży odwadniania osadów i uzdatniania wody. Łącząc najnowocześniejszą technologię z wieloletnim doświadczeniem w branży, Holly dokłada wszelkich starań, aby oferować najnowocześniejszy sprzęt do oczyszczania ścieków, napędzając rozwój branży i zrównoważony rozwój środowiska.
Czas publikacji: 03-04-2025