Foto afIvan BandurapåUnsplash
Et team af kinesiske forskere har gjort banebrydende fremskridt inden for spildevandsrensning med succesfuld anvendelse af UV/E-Cl-teknologi til at mindske membranforurening. Undersøgelsen, der for nylig blev offentliggjort iNaturkommunikation, fremhæver en ny tilgang til forbedring af afvandingseffektivitet og membranfiltreringsydelse i spildevandsbehandlingsprocesser.
Forbedret afvandingseffektivitet
Undersøgelsen viste, at anvendelsen af UV/E-Cl signifikant forbedrede vandfluxen i afvandingsforsøg, hvor der opnåedes flux på op til 138 % af E-Cl-systemet, 239 % af UV-systemet og 198 % af kontrolgruppen. Dette tyder på, at UV/E-Cl effektivt forstyrrer membranforurenende strukturer, hvilket fører til forbedret afvandingsydelse. Ved at anvende et SA-BSA-modelsystem var forskerne i stand til at simulere komplekse ekstracellulære polymere stoffers (EPS) adfærd og bekræfte relevansen af proteiner og polysaccharider i afvanding af spildevandsslam (WAS).
Molekylær indsigt i tilsmudsningsmekanismer
Undersøgelsen dykkede ned i de intermolekylære interaktioner mellem proteiner og polysaccharider og afslørede, at elektrostatisk brodannelse mellem amino- og carboxylgrupper spiller en afgørende rolle i membranforurening. Gennem FTIR-spektralanalyse og simuleringer med tæthedsfunktionsteori (DFT) identificerede forskerne tre molekylære bindingsmåder, hvilket indikerer en stærk præference for lineære konformationer, der fremmer polymertværbinding. Disse fund giver en molekylær forståelse af, hvordan UV/E-Cl forstyrrer disse interaktioner, hvilket fører til reduceret viskositet, større flokkestørrelser og forbedret vandfrigivelse.
Synergistisk rolle af Cl-radikaler i bekæmpelse af tilsmudsning
Yderligere analyse viste, at klorradikaler (Cl•) spiller en dominerende rolle i nedbrydningen af BSA og SA og bidrager med over 90% til deres nedbrydning. Undersøgelsen rapporterede usædvanligt høje reaktionshastighedskonstanter for Cl•-interaktioner med disse makromolekyler, hvilket understøtter effektiviteten af UV/E-Cl i nedbrydningen af membranforurenende stoffer. Denne proces fragmenterede ikke kun SA-BSA-strukturerne i mindre partikler, men reducerede også deres viskositet og hydreringskapacitet betydeligt, hvorved det gellignende forureningslag svækkedes.
Termodynamiske indsigter: Vandforekomsttilstand som nøglefaktor
Forskningen udforskede yderligere termodynamikken bag membrantilsmudsning og bekræftede, at vandforekomsttilstande – snarere end konventionelle porøsitets- eller permeabilitetsfaktorer – dominerer geltilsmudsningsadfærden. Termogravimetrisk analyse viste, at indholdet af bundet vand i kontrollagene af tilsmudsningsstoffer var næsten 80 %, mens UV/E-Cl-behandling reducerede det til under 10 %. Dette skift muliggjorde lettere vandfrigivelse, hvilket i sidste ende sænkede filtreringsmodstanden og forbedrede filtreringseffektiviteten.
Mod praktiske anvendelser
Med disse overbevisende resultater foreslår forskerne at optimere reaktorparametre, herunder elektrodemateriale, UV-intensitet og behandlingsvarighed, for at forbedre processens skalerbarhed. Undersøgelsen foreslår også integration af UV/E-Cl med andre oxidanter, såsom hydrogenperoxid, for yderligere at øge radikalgenereringen og forbedre behandlingseffektiviteten. Derudover understreger forskerne potentialet for at bruge NaCl-opløsninger med lavere koncentration - såsom havvand - for at opnå bæredygtig og omkostningseffektiv spildevandsbehandling.
Et universelt gennembrud inden for membranteknologi
Selvom denne undersøgelse blev udført ved hjælp af WAS, har dens resultater vidtrækkende implikationer ud over spildevandsbehandling. Anerkendelsen af vandforekomsttilstande som den dominerende faktor i reduktion af membranforurening har universel betydning på tværs af forskellige membranprocesser og reaktorskalaer. Dette gennembrud baner vejen for mere effektive og bæredygtige filtreringsteknologier i vandbehandlingsindustrier verden over.
Med den stigende globale efterspørgsel efter effektiv spildevandshåndtering præsenterer UV/E-Cl-teknologi en lovende løsning til at forbedre membranernes levetid, reducere driftsomkostninger og forbedre den samlede behandlingsydelse. Efterhånden som forskere fortsætter med at forfine og opskalere denne innovative tilgang, ser fremtiden for spildevandsbehandling stadig mere effektiv og bæredygtig ud.
For yderligere oplysninger, se hele undersøgelsen offentliggjort i Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Effektiv og miljøvenlig slamafvanding med Holly's teknologi
Inden for vandbehandling er Holly dedikeret til at levere innovative slamafvandingsløsninger til vores kunder. Vores HLDS flerskivs slamafvandingsskruepresse reducerer med sit unikke tilstopningsfri design og avancerede selvrensende funktion betydeligt byggeomkostningerne for spildevandsanlæg. Dette udstyr anvender et automatisk PLC-styringssystem, der kombinerer en snegl og bevægelige ringe til selvrensning, hvilket kan erstatte traditionelle filterpresser som båndpresser og rammepresser. Sammenlignet med centrifuger fungerer HLDS med lavere strøm- og vandforbrug, hvilket gør den mere effektiv og miljøvenlig.
HLDS slamafvandingsskruepressen anvendes i vid udstrækning i forskellige spildevandsrensningssystemer, herunder kommunale, petrokemiske, kemiske fibre, papirfremstilling, farmaceutiske, læder- og andre industrielle vandbehandlingssektorer. Den er også effektiv til behandling af gødning fra mælkeproduktion, palmeolieslam, septikslam og mere. Vores udstyr er blevet afprøvet i adskillige praktiske applikationer og har demonstreret enestående ydeevne og økonomiske fordele, hvilket hjælper virksomheder med at reducere driftsomkostningerne og samtidig opfylde miljømål.
I takt med at vandbehandlingsteknologien fortsætter med at udvikle sig, giver Hollys innovative løsninger kunder verden over mere effektivt og omkostningseffektivt udstyr, hvilket bidrager til en bæredygtig udvikling af slamafvandings- og vandbehandlingsindustrien. Med en kombination af banebrydende teknologi og mange års brancheerfaring er Holly dedikeret til at tilbyde det mest avancerede spildevandsbehandlingsudstyr, der fremmer branchens fremskridt og miljømæssig bæredygtighed.
Udsendelsestidspunkt: 3. april 2025