Фота аўтараІван БандуранаUnsplash
Каманда кітайскіх даследчыкаў дасягнула рэвалюцыйнага прагрэсу ў ачыстцы сцёкавых вод, паспяхова прымяніўшы тэхналогію УФ/ЭХЛ для памяншэння забруджвання мембран гелем. Даследаванне, нядаўна апублікаванае ўПрырода Камунікацыі, падкрэслівае новы падыход да павышэння эфектыўнасці абязводжвання і прадукцыйнасці мембраннай фільтрацыі ў працэсах ачысткі сцёкавых вод.
Павышаная эфектыўнасць абязводжвання
Даследаванне паказала, што прымяненне УФ/Э-Хл значна палепшыла паток вады ў эксперыментах па абязводжванні, дасягнуўшы патокаў да 138% для сістэмы Э-Хл, 239% для УФ-сістэмы і 198% ад кантрольнага ўзору. Гэта сведчыць аб тым, што УФ/Э-Хл эфектыўна разбурае структуры мембранных абрастанняў, што прыводзіць да паляпшэння прадукцыйнасці абязводжвання. Выкарыстоўваючы мадэльную сістэму SA-BSA, даследчыкі змаглі мадэляваць паводзіны складаных пазаклеткавых палімерных рэчываў (EPS) і пацвердзіць важнасць бялкоў і поліцукрыдаў у абязводжванні асадка сцёкавых вод (WAS).
Малекулярныя даследаванні механізмаў абрастання
Даследаванне паглыбілася ў міжмалекулярныя ўзаемадзеянні бялкоў і поліцукрыдаў, і паказала, што электрастатычныя масткі паміж аміна- і карбаксільнымі групамі адыгрываюць вырашальную ролю ў забруджванні мембран. З дапамогай ІЧ-спектральнага аналізу з выкарыстаннем Фур'е і мадэлявання з выкарыстаннем тэорыі функцыяналу шчыльнасці (DFT) даследчыкі вызначылі тры малекулярныя рэжымы звязвання, што сведчыць аб моцнай перавазе лінейных канфармацый, якія спрыяюць зшыванню палімераў. Гэтыя высновы даюць малекулярнае разуменне таго, як УФ/Э-Хл парушае гэтыя ўзаемадзеянні, што прыводзіць да зніжэння глейкасці, павелічэння памераў флокулаў і паляпшэння вызвалення вады.
Сінергічная роля радыкалаў Cl у змякчэнні абрастанняў
Далейшы аналіз паказаў, што радыкалы хлору (Cl•) гуляюць дамінуючую ролю ў дэградацыі BSA і SA, спрыяючы больш чым 90% іх распаду. У даследаванні паведамлялася аб выключна высокіх канстантах хуткасці рэакцыі для ўзаемадзеяння Cl• з гэтымі макрамалекуламі, што пацвярджае эфектыўнасць УФ/Э-Cl у раскладанні мембранных забруджвальнікаў. Гэты працэс не толькі фрагментаваў структуры SA-BSA на больш дробныя часціцы, але і значна знізіў іх глейкасць і гідратную здольнасць, тым самым аслабляючы гелепадобны пласт забруджвання.
Тэрмадынамічныя аспекты: стан залягання вады як ключавы фактар
У даследаванні далей вывучалася тэрмадынаміка абрастання мембран, і пацвердзілася, што стан наяўнасці вады, а не звычайныя фактары парыстасці або пранікальнасці, дамінуюць у паводзінах абрастання геля. Тэрмагравіметрычны аналіз паказаў, што ўтрыманне звязанай вады ў кантрольных пластах абрастання складала амаль 80%, у той час як апрацоўка УФ/ЭХл знізіла яго да менш чым 10%. Гэты зрух дазволіў лягчэй вызваліць ваду, што ў канчатковым выніку знізіла супраціў фільтрацыі і павысіла эфектыўнасць фільтрацыі.
Да практычнага прымянення
З улікам гэтых пераканаўчых вынікаў даследчыкі прапануюць аптымізаваць параметры рэактара, у тым ліку матэрыял электродаў, інтэнсіўнасць ультрафіялетавага выпраменьвання і працягласць апрацоўкі, для павышэння маштабаванасці працэсу. У даследаванні таксама прапануецца інтэграцыя УФ/Э-Хл з іншымі акісляльнікамі, такімі як перакіс вадароду, для далейшага павелічэння генерацыі радыкалаў і павышэння эфектыўнасці ачысткі. Акрамя таго, даследчыкі падкрэсліваюць патэнцыял выкарыстання раствораў NaCl з меншай канцэнтрацыяй, такіх як марская вада, для дасягнення ўстойлівай і эканамічна эфектыўнай ачысткі сцёкавых вод.
Універсальны прарыў у мембранных тэхналогіях
Нягледзячы на тое, што гэта даследаванне было праведзена з выкарыстаннем метаду WAS, яго вынікі маюць далёка ідучыя наступствы, якія выходзяць за рамкі ачысткі сцёкавых вод. Прызнанне таго, што стан вады з'яўляецца дамінуючым фактарам у змякчэнні забруджвання мембран, мае ўніверсальнае значэнне для розных мембранных працэсаў і маштабаў рэактараў. Гэты прарыў адкрывае шлях да больш эфектыўных і ўстойлівых тэхналогій фільтрацыі ў водаачышчальных галінах па ўсім свеце.
З ростам глабальнага попыту на эфектыўнае кіраванне сцёкавымі водамі, тэхналогія УФ/ЭХл прадстаўляе сабой перспектыўнае рашэнне для падаўжэння тэрміну службы мембран, зніжэння эксплуатацыйных выдаткаў і павышэння агульнай эфектыўнасці ачысткі. Па меры таго, як даследчыкі працягваюць удасканальваць і пашыраць гэты інавацыйны падыход, будучыня ачысткі сцёкавых вод выглядае ўсё больш эфектыўнай і ўстойлівай.
Больш падрабязную інфармацыю можна знайсці ў поўным тэксце даследавання, апублікаваным у часопісе Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Эфектыўнае і экалагічна чыстае абязводжванне асадка з дапамогай тэхналогіі Holly's
У галіне ачысткі вады кампанія Holly імкнецца прадастаўляць сваім кліентам інавацыйныя рашэнні па абязводжванні асадка. Наш шматдыскавы шрубавы прэс для абязводжвання асадка HLDS, дзякуючы сваёй унікальнай канструкцыі, якая не засмечваецца, і пашыранай функцыі самаачышчэння, значна зніжае выдаткі на будаўніцтва ачышчальных станцый. Гэта абсталяванне выкарыстоўвае аўтаматычную сістэму кіравання PLC, якая спалучае шрубу і рухомыя кольцы для самаачышчэння, і можа замяніць традыцыйныя фільтр-прэсы, такія як стужковыя і рамныя прэсы. У параўнанні з цэнтрыфугамі, HLDS працуе з меншым спажываннем энергіі і вады, што робіць яго больш эфектыўным і экалагічна чыстым.
Шнекавы прэс для абязводжвання асадка HLDS шырока выкарыстоўваецца ў розных сістэмах ачысткі сцёкавых вод, у тым ліку ў камунальнай, нафтахімічнай, хімічнай, папяровай, фармацэўтычнай, скураной і іншых прамысловых сектарах ачысткі вады. Ён таксама эфектыўны для ачысткі гною малочных ферм, асадка пальмавага алею, септычнага асадка і іншых. Наша абсталяванне праверыла сваю эфектыўнасць у шматлікіх рэальных умовах, дэманструючы выключную прадукцыйнасць і эканамічныя перавагі, дапамагаючы прадпрыемствам знізіць эксплуатацыйныя выдаткі, адначасова дасягаючы экалагічных мэтаў.
Па меры таго, як тэхналогіі ачысткі вады працягваюць развівацца, інавацыйныя рашэнні Holly забяспечваюць кліентаў па ўсім свеце больш эфектыўнае і эканамічна выгаднае абсталяванне, што спрыяе ўстойліваму развіццю галін абязводжвання асадка і ачысткі вады. Спалучаючы перадавыя тэхналогіі і шматгадовы вопыт работы ў галіне, Holly імкнецца прапанаваць самае перадавое абсталяванне для ачысткі сцёкавых вод, спрыяючы прагрэсу галіны і экалагічнай устойлівасці.
Час публікацыі: 03 красавіка 2025 г.