Foto autorsIvans BanduraieslēgtsUnsplash
Ķīnas pētnieku komanda ir panākusi revolucionāru progresu notekūdeņu attīrīšanā, veiksmīgi pielietojot UV/E-Cl tehnoloģiju, lai mazinātu membrānas gēla piesārņojumu. Pētījums, kas nesen publicēts žurnālā ...Dabas komunikācijas, izceļ jaunu pieeju atūdeņošanas efektivitātes un membrānas filtrācijas veiktspējas uzlabošanai notekūdeņu attīrīšanas procesos.
Uzlabota atūdeņošanas efektivitāte
Pētījumā tika pierādīts, ka UV/E-Cl pielietošana ievērojami uzlaboja ūdens plūsmu atūdeņošanas eksperimentos, sasniedzot plūsmas līdz pat 138% no E-Cl sistēmas, 239% no UV sistēmas un 198% no kontroles. Tas liecina, ka UV/E-Cl efektīvi izjauc membrānas piesārņojuma struktūras, tādējādi uzlabojot atūdeņošanas veiktspēju. Izmantojot SA-BSA modeļa sistēmu, pētnieki spēja simulēt sarežģītas ekstracelulāras polimēru vielas (EPS) uzvedību un apstiprināt olbaltumvielu un polisaharīdu nozīmi notekūdeņu dūņu (WAS) atūdeņošanā.
Molekulārā ieskata piesārņojuma mehānismos
Pētījumā tika padziļināti pētīta olbaltumvielu un polisaharīdu starpmolekulārā mijiedarbība, atklājot, ka elektrostatiskajai tiltu veidošanai starp aminoskābju un karboksilgrupām ir izšķiroša nozīme membrānas piesārņošanā. Izmantojot FTIR spektrālo analīzi un blīvuma funkcionālās teorijas (DFT) simulācijas, pētnieki identificēja trīs molekulārās saistīšanās veidus, kas norāda uz spēcīgu priekšroku lineārām konformācijām, kas veicina polimēru šķērssaistīšanos. Šie atklājumi sniedz molekulārā līmeņa izpratni par to, kā UV/E-Cl pārtrauc šo mijiedarbību, kā rezultātā samazinās viskozitāte, palielinās floku izmēri un palielinās ūdens izdalīšanās.
Cl radikāļu sinerģiskā loma piesārņojuma mazināšanā
Turpmākā analīze parādīja, ka hlora radikāļiem (Cl•) ir dominējoša loma BSA un SA noārdīšanā, veidojot vairāk nekā 90% no to sadalīšanās. Pētījumā tika ziņots par ārkārtīgi augstām Cl• mijiedarbības reakcijas ātruma konstantēm ar šīm makromolekulām, kas apstiprina UV/E-Cl efektivitāti membrānu piesārņotāju sadalīšanā. Šis process ne tikai sadrumstaloja SA-BSA struktūras mazākās daļiņās, bet arī ievērojami samazināja to viskozitāti un hidratācijas spēju, tādējādi vājinot želejveida piesārņojuma slāni.
Termodinamiskās atziņas: ūdens klātbūtnes stāvoklis kā galvenais faktors
Pētījumā tālāk tika pētīta membrānas piesārņojuma termodinamika, apstiprinot, ka ūdens klātbūtnes stāvokļi, nevis tradicionālie porainības vai caurlaidības faktori, dominē želejas piesārņojuma uzvedībā. Termogravimetriskā analīze atklāja, ka saistītā ūdens saturs kontroles piesārņojuma slāņos bija gandrīz 80%, savukārt UV/E-Cl apstrāde to samazināja līdz mazāk nekā 10%. Šī nobīde ļāva vieglāk atbrīvot ūdeni, galu galā samazinot filtrācijas pretestību un uzlabojot filtrācijas efektivitāti.
Ceļā uz praktiskiem pielietojumiem
Ar šiem pārliecinošajiem rezultātiem pētnieki iesaka optimizēt reaktora parametrus, tostarp elektrodu materiālu, UV intensitāti un apstrādes ilgumu, lai uzlabotu procesa mērogojamību. Pētījumā arī ierosināts integrēt UV/E-Cl ar citiem oksidētājiem, piemēram, ūdeņraža peroksīdu, lai vēl vairāk veicinātu radikāļu veidošanos un uzlabotu attīrīšanas efektivitāti. Turklāt pētnieki uzsver potenciālu izmantot zemākas koncentrācijas NaCl šķīdumus, piemēram, jūras ūdeni, lai panāktu ilgtspējīgu un rentablu notekūdeņu attīrīšanu.
Universāls izrāviens membrānu tehnoloģijā
Lai gan šis pētījums tika veikts, izmantojot ūdens attīrīšanas sistēmu (WAS), tā atklājumiem ir tālejošas sekas ne tikai notekūdeņu attīrīšanā. Ūdens klātbūtnes stāvokļu atzīšanai par dominējošo faktoru membrānu piesārņojuma mazināšanā ir universāla nozīme dažādos membrānu procesos un reaktoru mērogos. Šis sasniegums paver ceļu efektīvākām un ilgtspējīgākām filtrācijas tehnoloģijām ūdens attīrīšanas nozarēs visā pasaulē.
Pieaugot globālajam pieprasījumam pēc efektīvas notekūdeņu apsaimniekošanas, UV/E-Cl tehnoloģija piedāvā daudzsološu risinājumu membrānu ilgmūžības uzlabošanai, ekspluatācijas izmaksu samazināšanai un kopējās attīrīšanas veiktspējas uzlabošanai. Pētniekiem turpinot pilnveidot un paplašināt šo inovatīvo pieeju, notekūdeņu attīrīšanas nākotne izskatās arvien efektīvāka un ilgtspējīgāka.
Sīkāku informāciju skatiet pilnajā pētījumā, kas publicēts žurnālā Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Efektīva un videi draudzīga dūņu atūdeņošana ar Holly's tehnoloģiju
Ūdens attīrīšanas jomā Holly ir apņēmusies nodrošināt mūsu klientiem inovatīvus dūņu atūdeņošanas risinājumus. Mūsu HLDS daudzdisku dūņu atūdeņošanas skrūves prese ar savu unikālo neaizsērējošo konstrukciju un uzlaboto pašattīrīšanās funkciju ievērojami samazina notekūdeņu attīrīšanas iekārtu būvniecības izmaksas. Šī iekārta izmanto automātisku PLC vadības sistēmu, apvienojot skrūvi un kustīgus gredzenus pašattīrīšanai, kas var aizstāt tradicionālās filtrpreses, piemēram, lentes presi un rāmja presi. Salīdzinot ar centrifūgām, HLDS darbojas ar mazāku enerģijas un ūdens patēriņu, padarot to efektīvāku un videi draudzīgāku.
HLDS dūņu atūdeņošanas skrūves prese tiek plaši izmantota dažādās notekūdeņu attīrīšanas sistēmās, tostarp pašvaldību, naftas ķīmijas, ķīmiskās šķiedras, papīra ražošanas, farmācijas, ādas un citās rūpnieciskās ūdens attīrīšanas nozarēs. Tā ir arī efektīva piena lopkopības mēslu, palmu eļļas dūņu, septisko dūņu un citur apstrādei. Mūsu iekārtas ir pierādījušas savu efektivitāti daudzos reālos pielietojumos, demonstrējot izcilu veiktspēju un ekonomiskos ieguvumus, palīdzot uzņēmumiem samazināt ekspluatācijas izmaksas, vienlaikus sasniedzot vides mērķus.
Tā kā ūdens attīrīšanas tehnoloģijas turpina attīstīties, Holly inovatīvie risinājumi nodrošina klientus visā pasaulē ar efektīvāku un rentablāku aprīkojumu, veicinot dūņu atūdeņošanas un ūdens attīrīšanas nozaru ilgtspējīgu attīstību. Apvienojot jaunākās tehnoloģijas un daudzu gadu pieredzi nozarē, Holly ir apņēmies piedāvāt vismodernākās notekūdeņu attīrīšanas iekārtas, veicinot nozares progresu un vides ilgtspējību.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 3. aprīlis