Фотография предоставленаИван БандуранаUnsplash
Группа китайских исследователей совершила прорыв в области очистки сточных вод, успешно применив технологию УФ/Э-ХЛ для уменьшения загрязнения мембранного геля. Исследование, недавно опубликованное в журнале [название журнала],Nature CommunicationsВ статье представлен 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 контрольного значения. Это свидетельствует 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 сложное поведение внеклеточных полимерных веществ (ВПВ) и подтвердить роль белков и полисахаридов в обезвоживании осадка сточных вод.
Молекулярные аспекты механизмов обрастания
Исследование изучало межмолекулярные взаимодействия белков и полисахаридов, выявив, что электростатическое связывание между амино- и карбоксильными группами играет решающую роль в загрязнении мембран. С помощью ИК-спектроскопии и моделирования методом теории функционала плотности (DFT) исследователи выявили три способа молекулярного связывания, указывающие на сильную предпочтительность линейных конформаций, способствующих сшиванию полимеров. Эти результаты позволяют понять на молекулярном уровне, как УФ-излучение/E-Cl нарушает эти взаимодействия, приводя к снижению вязкости, увеличению размера хлопьев и усилению высвобождения воды.
Синергетическая роль радикалов хлора в снижении образования отложений.
Дальнейший анализ показал, что хлорные радикалы (Cl•) играют доминирующую роль в разложении БСА и СА, обеспечивая более 90% их распада. В исследовании были получены исключительно высокие константы скорости реакции взаимодействия Cl• с этими макромолекулами, что подтверждает эффективность УФ/Э-ХЛ в разложении загрязнений мембран. Этот процесс не только фрагментировал структуры СА-БСА на более мелкие частицы, но и значительно снизил их вязкость и гидратационную способность, тем самым ослабив гелеобразный слой загрязнений.
Термодинамические аспекты: состояние зарождения воды как ключевой фактор
В ходе исследования были дополнительно изучены термодинамические аспекты загрязнения мембран, подтвердив, что именно наличие воды, а не традиционные факторы пористости или проницаемости, определяет характер загрязнения геля. Термогравиметрический анализ показал, что содержание связанной воды в контрольных слоях загрязнений составляло почти 80%, в то время как обработка УФ-излучением/электрохимическим хлором снизила его до менее чем 10%. Это изменение позволило легче высвобождать воду, что в конечном итоге снизило сопротивление фильтрации и повысило эффективность фильтрации.
На пути к практическому применению
На основании этих убедительных результатов исследователи предлагают оптимизировать параметры реактора, включая материал электродов, интенсивность УФ-излучения и продолжительность обработки, для повышения масштабируемости процесса. В исследовании также предлагается интеграция УФ/E-Cl с другими окислителями, такими как перекись водорода, для дальнейшего увеличения генерации радикалов и повышения эффективности очистки. Кроме того, исследователи подчеркивают потенциал использования растворов NaCl с более низкой концентрацией, например, морской воды, для достижения устойчивой и экономически эффективной очистки сточных вод.
Универсальный прорыв в мембранных технологиях
Хотя данное исследование проводилось с использованием активного ила, его результаты имеют далеко идущие последствия, выходящие за рамки очистки сточных вод. Признание того, что состояние воды является доминирующим фактором в снижении загрязнения мембран, имеет универсальное значение для различных мембранных процессов и масштабов реакторов. Этот прорыв открывает путь к более эффективным и устойчивым технологиям фильтрации в водоочистной промышленности по всему миру.
В условиях растущего мирового спроса на эффективное управление сточными водами технология UV/E-Cl представляет собой перспективное 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 выглядит все более эффективным и устойчивым.
Для получения более подробной информации ознакомьтесь с полным текстом исследования, опубликованного в журнале Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Эффективное и экологичное обезвоживание осадка с помощью технологии Holly's.
В области водоочистки компания Holly стремится предоставлять своим клиентам инновационные решения для обезвоживания осадка. Наш многодисковый шнековый пресс для обезвоживания осадка HLDS, благодаря своей уникальной конструкции, предотвращающей засорение, и усовершенствованной функции самоочистки, значительно снижает затраты на строительство очистных сооружений. Это оборудование использует автоматическую систему управления ПЛК, сочетая шнек и подвижные кольца для самоочистки, что позволяет заменить традиционные фильтр-прессы, такие как ленточные и рамные прессы. По сравнению с центрифугами, HLDS работает с меньшим энергопотреблением и потреблением воды, что делает его более эффективным и экологичным.
Шнековый пресс для обезвоживания осадка HLDS широко используется в различных системах очистки сточных вод, включая муниципальные, нефтехимические, химические, волокнистые, целлюлозно-бумажные, фармацевтические, кожевенные и другие промышленные отрасли водоочистки. Он также эффективен для обработки навоза молочных ферм, осадка пальмового масла, септического осадка и многого другого. Наше оборудование доказало свою эффективность в многочисленных реальных условиях эксплуатации, демонстрируя исключительную производительность и экономические преимущества, помогая предприятиям снижать эксплуатационные расходы и одновременно достигать экологических целей.
По мере развития технологий водоочистки инновационные решения Holly предоставляют клиентам по всему миру более эффективное и экономичное оборудование, способствуя устойчивому развитию отраслей обезвоживания осадка и водоочистки. Сочетая передовые технологии и многолетний опыт работы в отрасли, Holly стремится предлагать самое современное оборудование для очистки сточных вод, способствуя прогрессу отрасли и экологической устойчивости.
Дата публикации: 03.04.2025