Фото:Иван БандуранаUnsplash
Группа китайских исследователей добилась новаторского прогресса в очистке сточных вод, успешно применив технологию UV/E-Cl для уменьшения загрязнения мембранного геля. Исследование, недавно опубликованное вПрирода Коммуникации, освещает новый подход к повышению эффективности обезвоживания и производительности мембранной фильтрации в процессах очистки сточных вод.
Повышенная эффективность обезвоживания
Исследование показало, что применение УФ/E-Cl значительно улучшило поток воды в экспериментах по обезвоживанию, достигнув потоков до 138% от системы E-Cl, 239% от системы УФ и 198% от контроля. Это говорит о том, что УФ/E-Cl эффективно разрушает структуры загрязнения мембраны, что приводит к повышению эффективности обезвоживания. Используя модельную систему SA-BSA, исследователи смогли смоделировать поведение сложного внеклеточного полимерного вещества (EPS) и подтвердить значимость белков и полисахаридов в обезвоживании осадка сточных вод (WAS).
Молекулярные исследования механизмов загрязнения
Исследование углублялось в межмолекулярные взаимодействия белков и полисахаридов, показывая, что электростатическое связывание между амино- и карбоксильными группами играет решающую роль в загрязнении мембран. С помощью спектрального анализа FTIR и моделирования теории функционала плотности (DFT) исследователи определили три режима молекулярного связывания, что указывает на сильное предпочтение линейных конформаций, которые способствуют сшивке полимеров. Эти результаты дают понимание на молекулярном уровне того, как УФ/E-Cl нарушает эти взаимодействия, что приводит к снижению вязкости, увеличению размеров хлопьев и повышению высвобождения воды.
Синергетическая роль радикалов Cl в уменьшении загрязнения
Дальнейший анализ показал, что радикалы хлора (Cl•) играют доминирующую роль в деградации BSA и SA, внося более 90% вклада в их распад. Исследование показало исключительно высокие константы скорости реакции для взаимодействия Cl• с этими макромолекулами, подтверждающие эффективность УФ/E-Cl в разложении мембранных загрязнений. Этот процесс не только фрагментировал структуры SA-BSA на более мелкие частицы, но и значительно снизил их вязкость и гидратационную способность, тем самым ослабив гелеобразный слой загрязнения.
Термодинамические идеи: состояние воды как ключевой фактор
Исследование далее изучило термодинамику загрязнения мембран, подтвердив, что состояния наличия воды, а не обычные факторы пористости или проницаемости, доминируют в поведении загрязнения геля. Термогравиметрический анализ показал, что содержание связанной воды в контрольных слоях загрязнения составляло почти 80%, тогда как обработка UV/E-Cl снизила его до менее чем 10%. Этот сдвиг позволил облегчить высвобождение воды, в конечном итоге снизив сопротивление фильтрации и повысив эффективность фильтрации.
На пути к практическому применению
С этими убедительными результатами исследователи предлагают оптимизировать параметры реактора, включая материал электрода, интенсивность УФ-излучения и продолжительность обработки, чтобы повысить масштабируемость процесса. Исследование также предлагает интеграцию УФ/E-Cl с другими окислителями, такими как перекись водорода, для дальнейшего усиления генерации радикалов и повышения эффективности обработки. Кроме того, исследователи подчеркивают потенциал использования растворов NaCl с более низкой концентрацией, таких как морская вода, для достижения устойчивой и экономически эффективной очистки сточных вод.
Универсальный прорыв в мембранной технологии
Хотя это исследование проводилось с использованием WAS, его результаты имеют далеко идущие последствия, выходящие за рамки очистки сточных вод. Признание состояний наличия воды как доминирующего фактора в смягчении загрязнения мембран имеет универсальное значение для различных мембранных процессов и масштабов реакторов. Этот прорыв прокладывает путь для более эффективных и устойчивых технологий фильтрации в отраслях водоподготовки по всему миру.
С ростом мирового спроса на эффективное управление сточными водами технология UV/E-Cl представляет собой многообещающее решение для повышения долговечности мембран, снижения эксплуатационных расходов и повышения общей эффективности очистки. Поскольку исследователи продолжают совершенствовать и масштабировать этот инновационный подход, будущее очистки сточных вод выглядит все 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 помощью технологии Холли
В области очистки воды компания Holly стремится предоставлять инновационные решения по обезвоживанию шлама нашим клиентам. Наш многодисковый винтовой пресс для обезвоживания шлама HLDS с его уникальной конструкцией без засоров и усовершенствованной функцией самоочистки значительно снижает затраты на строительство очистных сооружений. Это оборудование использует автоматическую систему управления PLC, объединяющую шнек и подвижные кольца для самоочистки, что может заменить традиционные фильтр-прессы, такие как ленточный пресс и рамный пресс. По сравнению с центрифугами, HLDS работает с меньшим потреблением электроэнергии и воды, что делает его более эффективным и экологически чистым.
Винтовой пресс для обезвоживания осадка HLDS широко используется в различных системах очистки сточных вод, включая муниципальные, нефтехимические, химические, целлюлозно-бумажные, фармацевтические, кожевенные и другие промышленные секторы очистки воды. Он также эффективен для обработки навоза молочных ферм, шлама пальмового масла, септического шлама и многого другого. Наше оборудование было проверено в многочисленных реальных приложениях, демонстрируя исключительную производительность и экономические преимущества, помогая предприятиям сокращать эксплуатационные расходы и при этом достигать экологических целей.
Поскольку технология очистки воды продолжает развиваться, инновационные решения Holly предоставляют клиентам по всему миру более эффективное и экономичное оборудование, способствуя устойчивому развитию отраслей обезвоживания шлама и очистки воды. Благодаря сочетанию передовых технологий и многолетнего опыта в отрасли, Holly стремится предлагать самое передовое оборудование для очистки сточных вод, способствуя прогрессу отрасли и экологической устойчивости.
Время публикации: 03.04.2025