Fotografia odIvan BanduranaUnsplash
Tím čínskych výskumníkov dosiahol prelomový pokrok v čistení odpadových vôd úspešnou aplikáciou technológie UV/E-Cl na zmiernenie znečistenia membránovým gélom. Štúdia, nedávno publikovaná v ...Prírodná komunikácia, zdôrazňuje nový prístup k zlepšeniu účinnosti odvodňovania a výkonu membránovej filtrácie v procesoch čistenia odpadových vôd.
Zvýšená účinnosť odvodňovania
Štúdia preukázala, že aplikácia UV/E-Cl významne zlepšila tok vody v odvodňovacích experimentoch, pričom dosiahla tok až do 138 % v systéme E-Cl, 239 % v UV systéme a 198 % v kontrole. To naznačuje, že UV/E-Cl účinne narúša štruktúry zanášania membrán, čo vedie k zlepšenému odvodňovaciemu výkonu. Použitím modelového systému SA-BSA boli výskumníci schopní simulovať správanie komplexných extracelulárnych polymérnych látok (EPS) a potvrdiť relevantnosť proteínov a polysacharidov pri odvodňovaní kalov z odpadových vôd (WAS).
Molekulárne poznatky o mechanizmoch znečistenia
Štúdia sa zamerala na intermolekulárne interakcie proteínov a polysacharidov a odhalila, že elektrostatické premostenie medzi aminoskupinami a karboxylovými skupinami zohráva kľúčovú úlohu pri znečisťovaní membrán. Prostredníctvom spektrálnej analýzy FTIR a simulácií teórie funkcionálu hustoty (DFT) výskumníci identifikovali tri molekulárne väzbové režimy, čo naznačuje silnú preferenciu lineárnych konformácií, ktoré podporujú zosieťovanie polymérov. Tieto zistenia poskytujú molekulárne pochopenie toho, ako UV/E-Cl narúša tieto interakcie, čo vedie k zníženej viskozite, väčším veľkostiam vločiek a zvýšenému uvoľňovaniu vody.
Synergická úloha radikálov Cl pri zmierňovaní znečistenia
Ďalšia analýza ukázala, že chlórové radikály (Cl•) hrajú dominantnú úlohu v degradácii BSA a SA, pričom prispievajú k ich rozpadu viac ako 90 %. Štúdia zaznamenala mimoriadne vysoké reakčné konštanty pre interakcie Cl• s týmito makromolekulami, čo podporuje účinnosť UV/E-Cl pri rozklade membránových znečisťujúcich látok. Tento proces nielen fragmentoval štruktúry SA-BSA na menšie častice, ale tiež významne znížil ich viskozitu a hydratačnú kapacitu, čím oslabil gélovitú vrstvu znečistenia.
Termodynamické poznatky: Stav výskytu vody ako kľúčový faktor
Výskum ďalej skúmal termodynamiku zanášania membrán a potvrdil, že pri zanášaní gélu dominujú skôr stavy výskytu vody ako konvenčné faktory pórovitosti alebo priepustnosti. Termogravimetrická analýza ukázala, že obsah viazanej vody v kontrolných vrstvách zanášania bol takmer 80 %, zatiaľ čo UV/E-Cl ošetrenie ho znížilo na menej ako 10 %. Táto zmena umožnila ľahšie uvoľňovanie vody, čo v konečnom dôsledku znížilo filtračný odpor a zlepšilo účinnosť filtrácie.
Smerom k praktickým aplikáciám
Vzhľadom na tieto presvedčivé výsledky výskumníci navrhujú optimalizovať parametre reaktora vrátane materiálu elektród, intenzity UV žiarenia a trvania úpravy, aby sa zvýšila škálovateľnosť procesu. Štúdia tiež navrhuje integráciu UV/E-Cl s inými oxidantmi, ako je peroxid vodíka, s cieľom ďalej zvýšiť tvorbu radikálov a zlepšiť účinnosť úpravy. Vedci navyše zdôrazňujú potenciál použitia roztokov NaCl s nižšou koncentráciou – ako je morská voda – na dosiahnutie udržateľného a nákladovo efektívneho čistenia odpadových vôd.
Univerzálny prielom v membránovej technológii
Hoci táto štúdia bola vykonaná s použitím WAS, jej zistenia majú ďalekosiahle dôsledky presahujúce rámec čistenia odpadových vôd. Uznanie výskytu vody ako dominantného faktora pri zmierňovaní znečistenia membrán má univerzálny význam v rôznych membránových procesoch a reaktorových mierkach. Tento prielom otvára cestu pre efektívnejšie a udržateľnejšie filtračné technológie v odvetviach úpravy vody na celom svete.
Vzhľadom na rastúci globálny dopyt po efektívnom hospodárení s odpadovými vodami predstavuje technológia UV/E-Cl sľubné riešenie na zlepšenie životnosti membrán, zníženie prevádzkových nákladov a zlepšenie celkového výkonu čistenia. Keďže výskumníci tento inovatívny prístup neustále zdokonaľujú a rozširujú, budúcnosť čistenia odpadových vôd sa javí ako čoraz efektívnejšia a udržateľnejšia.
Viac informácií nájdete v celej štúdii publikovanej v časopise Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Efektívne a ekologické odvodňovanie kalov s technológiou Holly's
V oblasti úpravy vody sa spoločnosť Holly zaviazala poskytovať našim zákazníkom inovatívne riešenia odvodňovania kalov. Náš viacdiskový závitovkový lis na odvodňovanie kalov HLDS s jedinečným dizajnom bez upchávania a pokročilou funkciou samočistenia výrazne znižuje náklady na výstavbu čistiarní odpadových vôd. Toto zariadenie využíva automatický riadiaci systém PLC, ktorý kombinuje závitovku a pohyblivé krúžky pre samočistenie a dokáže nahradiť tradičné filtračné lisy, ako sú pásové a rámové lisy. V porovnaní s odstredivkami pracuje HLDS s nižšou spotrebou energie a vody, vďaka čomu je efektívnejší a šetrnejší k životnému prostrediu.
Závitovkový lis na odvodňovanie kalov HLDS sa široko používa v rôznych systémoch čistenia odpadových vôd vrátane komunálneho, petrochemického, chemického, papierenského, farmaceutického, kožiarskeho a iných priemyselných odvetví čistenia vody. Je tiež účinný pri čistení hnoja z mliečnych fariem, kalov z palmového oleja, septických kalov a ďalších. Naše zariadenie sa osvedčilo v mnohých reálnych aplikáciách a preukázalo výnimočný výkon a ekonomické výhody, čím pomáha podnikom znižovať prevádzkové náklady a zároveň plniť environmentálne ciele.
S neustálym vývojom technológií úpravy vody poskytujú inovatívne riešenia spoločnosti Holly zákazníkom na celom svete efektívnejšie a nákladovo efektívnejšie zariadenia, čím prispievajú k udržateľnému rozvoju odvetví odvodňovania kalov a úpravy vody. Vďaka kombinácii najmodernejších technológií a dlhoročných skúseností v tomto odvetví sa spoločnosť Holly venuje ponúkaniu najmodernejších zariadení na čistenie odpadových vôd, čím podporuje pokrok v tomto odvetví a environmentálnu udržateľnosť.
Čas uverejnenia: 3. apríla 2025