Фото отИван БандуранаUnsplash
Группа китайских исследователей совершила революционный прорыв в очистке сточных вод, успешно применив технологию УФ/Э-Cl для уменьшения загрязнения мембран гелем. Исследование, недавно опубликованное в журналеNature Communications, освещает новый подход к повышению эффективности обезвоживания и производительности мембранной фильтрации в процессах очистки сточных вод.
Повышенная эффективность обезвоживания
Исследование показало, что применение УФ/Э-Cl значительно улучшило поток воды в экспериментах по обезвоживанию, достигнув 138% от системы с Э-Cl, 239% от системы с УФ и 198% от контрольной модели. Это свидетельствует о том, что УФ/Э-Cl эффективно разрушает структуры мембранных загрязнений, что приводит к повышению эффективности обезвоживания. Используя модельную систему SA-BSA, исследователи смогли смоделировать поведение сложных внеклеточных полимерных веществ (ЭПС) и подтвердить значимость белков и полисахаридов при обезвоживании осадка сточных вод (ОСВ).
Молекулярное понимание механизмов загрязнения
Исследование, посвященное межмолекулярным взаимодействиям белков и полисахаридов, показало, что электростатические мостики между амино- и карбоксильными группами играют решающую роль в загрязнении мембран. С помощью спектрального анализа ИК-Фурье и моделирования на основе теории функционала плотности (DFT) исследователи выявили три типа молекулярного связывания, указывающие на явное предпочтение линейных конформаций, способствующих сшивке полимеров. Эти результаты позволяют на молекулярном уровне понять, как УФ-облучение/ионизация хлором разрушает эти взаимодействия, что приводит к снижению вязкости, увеличению размера хлопьев и повышению водоотдачи.
Синергетическая роль радикалов Cl в уменьшении загрязнения
Дальнейший анализ показал, что радикалы хлора (Cl•) играют доминирующую роль в деградации БСА и СА, составляя более 90% от их распада. В исследовании отмечены исключительно высокие константы скорости реакции взаимодействия Cl• с этими макромолекулами, что подтверждает эффективность УФ/Э-Cl в разложении мембранных загрязнений. Этот процесс не только фрагментирует структуры СА-БСА на более мелкие частицы, но и значительно снижает их вязкость и гидратационную способность, тем самым ослабляя гелеобразный слой загрязнения.
Термодинамические идеи: состояние воды как ключевой фактор
Исследование дополнительно изучило термодинамику загрязнения мембран, подтвердив, что определяющим фактором в поведении геля является наличие воды, а не традиционные факторы пористости или проницаемости. Термогравиметрический анализ показал, что содержание связанной воды в контрольных слоях загрязнения составляло почти 80%, тогда как обработка УФ-излучением/ионным хлором снизила его до менее 10%. Это изменение позволило облегчить отвод воды, что в конечном итоге снизило сопротивление фильтрации и повысило её эффективность.
На пути к практическим приложениям
Учитывая эти убедительные результаты, исследователи предлагают оптимизировать параметры реактора, включая материал электродов, интенсивность УФ-излучения и продолжительность обработки, для повышения масштабируемости процесса. В исследовании также предлагается интегрировать УФ/Э-Cl с другими окислителями, такими как перекись водорода, для дальнейшего усиления генерации радикалов и повышения эффективности очистки. Кроме того, исследователи подчёркивают потенциал использования растворов NaCl низкой концентрации, например, морской воды, для достижения устойчивой и экономически эффективной очистки сточных вод.
Универсальный прорыв в мембранной технологии
Хотя это исследование проводилось с использованием метода WAS, его результаты имеют далеко идущие последствия, выходящие за рамки очистки сточных вод. Признание состояния воды как доминирующего фактора в борьбе с загрязнением мембран имеет универсальное значение для различных мембранных процессов и масштабов реакторов. Этот прорыв открывает путь к более эффективным и устойчивым технологиям фильтрации в водоочистных сооружениях по всему миру.
В связи с растущим глобальным спросом на эффективное управление сточными водами технология УФ/Э-Cl представляет собой многообещающее решение для увеличения срока службы мембран, снижения эксплуатационных расходов и повышения общей эффективности очистки. По мере того, как исследователи продолжают совершенствовать и масштабировать этот инновационный подход, будущее очистки сточных вод представляется всё более эффективным и устойчивым.
Более подробную информацию можно найти в полном исследовании, опубликованном в Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Эффективное и экологичное обезвоживание осадка с использованием технологии Holly
В области водоподготовки компания Holly стремится предоставлять своим клиентам инновационные решения по обезвоживанию осадка. Наш многодисковый винтовой пресс для обезвоживания осадка HLDS благодаря уникальной конструкции, исключающей засорение, и усовершенствованной функции самоочистки значительно снижает затраты на строительство очистных сооружений. Это оборудование использует автоматическую систему управления на базе ПЛК, сочетающую шнек и подвижные кольца для самоочистки, что позволяет заменить традиционные фильтр-прессы, такие как ленточные и рамные. По сравнению с центрифугами, HLDS потребляет меньше электроэнергии и воды, что делает его более эффективным и экологичным.
Шнековый пресс для обезвоживания осадка HLDS широко используется в различных системах очистки сточных вод, включая коммунальное хозяйство, нефтехимическую промышленность, производство химических волокон, бумаги, фармацевтику, кожевенное производство и другие промышленные отрасли. Он также эффективен для обработки навоза молочных ферм, шлама пальмового масла, септического ила и других отходов. Наше оборудование отлично зарекомендовало себя в многочисленных реальных условиях эксплуатации, демонстрируя исключительную производительность и экономическую эффективность, помогая предприятиям снижать эксплуатационные расходы и достигать экологических целей.
По мере развития технологий очистки воды инновационные решения Holly обеспечивают клиентов по всему миру более эффективным и экономичным оборудованием, способствуя устойчивому развитию отраслей обезвоживания осадка и водоподготовки. Сочетая передовые технологии и многолетний опыт в отрасли, Holly стремится предлагать самое современное оборудование для очистки сточных вод, способствуя прогрессу отрасли и экологической устойчивости.
Время публикации: 03.04.2025