Το Web of Science (SCI) πρόσθεσε πρόσφατα 5 άρθρα σχετικά με την επεξεργασία νερού με κεραμική μεμβράνη.
1. Μετατροπή φίλτρων αποβλήτων σε νερό: Μίνι-Επισκόπηση κεραμικών μεμβρανών από ανακυκλωμένα υλικά
Περιοδικό: Απόβλητα
Η παγκόσμια κρίση του νερού συνεχίζει να επιδεινώνεται και τα βιομηχανικά και αστικά απόβλητα συνεχίζουν να συσσωρεύονται με μη βιώσιμο τρόπο, απαιτώντας επειγόντως καινοτόμες λύσεις που συνάδουν με την έννοια της κυκλικής οικονομίας. Αυτή η ανασκόπηση διερευνά το δυναμικό μετασχηματισμού των-κεραμικών μεμβρανών με βάση τα απόβλητα-χρησιμοποιώντας τις ως μια βιώσιμη στρατηγική καθαρισμού του νερού για την ταυτόχρονη αντιμετώπιση των διπλών προκλήσεων της χρήσης των αποβλήτων και της λειψυδρίας καθαρού νερού. Οι παραδοσιακές κεραμικές μεμβράνες παρασκευάζονται από ανόργανα υλικά υψηλής{4}καθαρότητας και είναι γνωστές για την εξαιρετική τους αντοχή στη χημική διάβρωση, τη θερμική σταθερότητα και την αντοχή τους. Πρόσφατη έρευνα δείχνει ότι τα βιομηχανικά υποπροϊόντα όπως η κόκκινη λάσπη, η ιπτάμενη τέφρα, η σκωρία υψικαμίνου, το κάρβουνο και τα απόβλητα κυλίνδρων κλιβάνων μπορούν όλα να μετατραπούν αποτελεσματικά σε υλικά φίλτρων που συνδυάζουν χαμηλό κόστος και υψηλή απόδοση. Αυτό το άρθρο εξετάζει συστηματικά τη διαδικασία παρασκευής, τις ιδιότητες των υλικών και τους δείκτες απόδοσης κεραμικών μεμβρανών-με βάση τα απόβλητα, καταδεικνύοντας τη σκοπιμότητα αυτής της προσέγγισης: η μετατροπή των βιομηχανικών απορριμμάτων σε λειτουργικά υλικά φίλτρων μπορεί όχι μόνο να μειώσει την περιβαλλοντική ρύπανση αλλά και να παρέχει ισχυρή υποστήριξη για την παγκόσμια ασφάλεια των υδάτων και τη βιώσιμη ανάπτυξη.
2. Κεραμική μεμβράνη TiO2/Al2O3 με δυνατότητα διαβροχής-και φωτο{2}}αυτοκαθαριζόμενη
Περιοδικό: ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΚΑΙ ΔΙΕΦΕΡΕΙΣ
Η ρύπανση της μεμβράνης και η αποσύνθεση ροής κατά τη διάρκεια-μακροπρόθεσμης διήθησης είναι οι βασικές προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι τεχνολογίες διαχωρισμού γαλακτώματος νερού με βάση τη μεμβράνη-ελαίου-. Αυτή η μελέτη ετοίμασε μια πολυλειτουργική κεραμική μεμβράνη με υδρόφιλη διαπερατότητα, ελαιοφοβία και φωτοκαταλυτικές ιδιότητες αυτοκαθαρισμού-για την ανακούφιση αυτών των προβλημάτων. Αυτή η μεμβράνη παρασκευάστηκε με στάγδην-επικάλυψη μιας επίστρωσης νανο-διοξειδίου του τιτανίου (TiO2) σε ένα υπόστρωμα πορώδους αλουμίνας (Al2O3) που ακολουθείται από φρύξη. Δομικές, μορφολογικές και αναλύσεις σύνθεσης με χρήση διάθλασης ακτίνων Χ (XRD), ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM), φασματοσκοπίας ακτίνων διασποράς ενέργειας (EDX) και στοιχειακής χαρτογράφησης επιβεβαίωσαν το σχηματισμό ενός ομοιόμορφου και πυκνού TiO23 στο λεπτότερο στρώμα της επιφάνειας. κρυσταλλική δομή ή πρόκληση απόφραξης πόρων.
Ο χαρακτηρισμός επιφανειακής διαβρεξιμότητας της επικαλυμμένης μεμβράνης Al2O3 με νανο-TiO2 αποκάλυψε υπερυδρόφιλες και υπερελαιόφιλες ιδιότητες στον αέρα, ενώ παρουσίαζε υπερελαιόφοβες ιδιότητες κάτω από το νερό. Αυτή η μοναδική συμπεριφορά διαβροχής πηγάζει από την υψηλή επιφανειακή ενέργεια του ίδιου του TiO2 και τη συνεργιστική επίδραση της ιεραρχικής δομής τραχύτητας νανο/μικρών στην επιφάνεια της μεμβράνης.
Οι δοκιμές απόδοσης του διαχωρισμού γαλακτώματος λαδιού-υδατικού γαλακτώματος κάτω από ένα σύστημα φιλτραρίσματος διασταυρούμενης-ροής έδειξαν ότι η ροή διείσδυσης της μεμβράνης αυξήθηκε περίπου γραμμικά με την αύξηση της πίεσης λειτουργίας και η απόδοση διαχωρισμού παρέμεινε σταθερή πάνω από 99% εντός του εύρους πίεσης 0,5–2 bar. Η μακροπρόθεσμη-δοκιμή σταθερότητας μετά από 840 λεπτά συνεχούς λειτουργίας έδειξε ότι, επηρεασμένη από οργανική μόλυνση (ελαίου), η ροή του διηθήματος μειώθηκε περίπου στο 70% της αρχικής της τιμής, αλλά η απόδοση διαχωρισμού δεν παρουσίασε σημαντικές διακυμάνσεις. Το πιο σημαντικό, αξιοποιώντας τις εγγενείς φωτοκαταλυτικές ιδιότητες αυτοκαθαρισμού του TiO2, χρειάστηκαν μόνο 45 λεπτά ακτινοβολίας UV για την αποτελεσματική αποικοδόμηση των συσσωρευμένων οργανικών ρύπων στην επιφάνεια της μεμβράνης, αποκαθιστώντας τη ροή περίπου στο 90% της αρχικής της τιμής.
3. Ανάκτηση νερού πλυντηρίων με χρήση βιώσιμης κεραμικής μεμβράνης από σκόνη μαρμάρου: Απόδοση, ανάλυση ρύπανσης
Περιοδικό: Περιβαλλοντική Έρευνα
Η ταχεία αστικοποίηση και η ταχεία ανάπτυξη των αναδυόμενων οικονομιών έχουν οδηγήσει σε υπερ-εκμετάλλευση των υδάτινων πόρων. Αν και η γεωργία και η βιομηχανία αντιπροσωπεύουν πάνω από το 60% της συνολικής κατανάλωσης νερού, η οικιακή χρήση νερού είναι επίσης σημαντική πηγή λυμάτων-σχεδόν το 50%–80% των λυμάτων που απορρίπτονται προέρχονται από οικιακές δραστηριότητες. Η συνεχής αύξηση του πληθυσμού και η αστικοποίηση αυξάνουν άμεσα τη ζήτηση για πλυντήρια ρούχων, με αποτέλεσμα σημαντικές ποσότητες λυμάτων πλυντηρίων.
Αυτή η μελέτη χρησιμοποιεί μια βιώσιμη κεραμική μεμβράνη που έχει παρασκευαστεί από άχρηστη μαρμαρόσκονη για την επεξεργασία των λυμάτων πλυντηρίων ρούχων, σε συνδυασμό με ένα σύστημα φιλτραρίσματος{0}}αδιεξόδου- με βαρύτητα, με αποτέλεσμα χαμηλό συνολικό κόστος διαδικασίας. Η απόδοση της μεμβράνης αξιολογήθηκε με βάση δύο διαστάσεις: αφαίρεση ρύπων και ικανότητα αντιρρύπανσης. Κάτω από λειτουργία χαμηλής-πίεσης μόνο στα 0,05 bar, η μεμβράνη πέτυχε ποσοστά αφαίρεσης 88% για τη χημική ζήτηση οξυγόνου (COD), 98% για τα μικροπλαστικά (MPs) και 99% για τη θολότητα. Οι συγκεντρώσεις COD και MP σε ακατέργαστο νερό ήταν 1265 mg/L και 2,88 × 106 σωματίδια/L, αντίστοιχα. μετά τη θεραπεία, η COD μειώθηκε στα 145 mg/L, πληρώντας τα πρότυπα αποδοχής για μη{14}}πόσιμη χρήση. Ταυτόχρονα, η μεμβράνη επέδειξε εξαιρετική αντιρρυπαντική απόδοση, με ρυθμό ανάκτησης ροής (FRR) 81%.
Η ανάλυση του μηχανισμού ρύπανσης έδειξε ότι η ρύπανση της μεμβράνης κυριαρχούνταν από τα συνδυασμένα αποτελέσματα πλήρους απόφραξης πόρων και διήθησης κέικ. Αυτή η μεμβράνη συνδυάζει υψηλή απόδοση απομάκρυνσης ρύπων με εξαιρετικές αντιρρυπαντικές ιδιότητες, καθιστώντας την ιδανική για την επεξεργασία των λυμάτων πλυντηρίου, με το παραγόμενο νερό να επαναχρησιμοποιείται άμεσα σε μη{1}}πόσιμες εφαρμογές.
4. Απολύμανση UV-C LED απολύμανσης αντιβιοτικού-Ανθεκτικής Escherichia coli σε νερό: Ενσωμάτωση με φίλτρο κεραμικής μεμβράνης
Εφημερίδα: ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ
Η εξάπλωση της αντοχής στα αντιβιοτικά έχει γίνει ένα παγκόσμιο πρόβλημα που απειλεί τη δημόσια υγεία και την ασφάλεια των οικοσυστημάτων. Η ανάπτυξη νέων τεχνολογιών απολύμανσης είναι μια σημαντική κατεύθυνση για την αντιμετώπιση αυτής της πρόκλησης. Αυτή η μελέτη χρησιμοποίησε διόδους εκπομπής βαθιών υπεριώδους φωτός- (UV-C LED) για να επικυρώσει την αδρανοποίηση της-ανθεκτικής Escherichia coli που απομονώθηκε από πραγματικά-υδατικά περιβάλλοντα του κόσμου (συμπεριλαμβανομένου θαλασσινού νερού, επιφανειακών υδάτων και επεξεργασμένου δημοτικού νερού).
Το πείραμα επέλεξε δύο τυπικά μήκη κύματος UV-C, 255 nm και 265 nm, και εφάρμοσε δόσεις ακτινοβολίας UV 1–7 mJ/cm² σε ρυθμιστικά διαλύματα φωσφορικών που εμβολιάστηκαν με μικτή βακτηριακή καλλιέργεια 10 στελεχών E. coli. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι σε δόση ακτινοβολίας 2 mJ/cm², και τα δύο μήκη κύματος πέτυχαν περίπου πέντε τάξεις μεγέθους βακτηριακής λογαριθμικής αδρανοποίησης. Η παρατήρηση με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) δεν αποκάλυψε σημαντικές αλλαγές στη μορφολογία των βακτηρίων μετά από ακτινοβολία UV, αλλά παρατηρήθηκε ποσοτική ανίχνευση του σχηματισμού διμερούς πυριμιδίνης{10}}περίπου 40 ng/mL διμερών κυκλοβουτανεπυριμιδίνης, επιβεβαίωσε ότι η ζημιά στο πρωτεύον μήκος κύματος m2/cm2 DNA ήταν μηχανισμός αδρανοποίησης.
Η μελέτη εξέτασε επίσης την απόδοση επεξεργασίας νερού της κεραμικής επίπεδης μεμβράνης καρβιδίου του πυριτίου: το μέσο ποσοστό απόρριψης τόσο για τα συνολικά κολοβακτηρίδια όσο και για το E. coli έφτασε το 99,9%. Σε συνδυασμό με την τεχνολογία UV-C LED και την τεχνολογία κεραμικής μεμβράνης, μπορεί να επιτευχθεί βαθιά απολύμανση του συμπυκνώματος μεμβράνης, με ποσοστό αδρανοποίησης 99,985% ή υψηλότερο, αποδεικνύοντας πλήρως τις δυνατότητες εφαρμογής αυτού του συνδυασμού τεχνολογίας στον τομέα της αποτελεσματικής απολύμανσης νερού. Εικών
5. Η αποτελεσματικότητα των κεραμικών μεμβρανών νανο-αλογονίτη στην απομάκρυνση του μολύβδου από το μολυσμένο νερό.
Περιοδικό: Water Science and Technology
Αυτή η μελέτη παρασκεύασε κεραμικές νανοσύνθετες μεμβράνες εμποτισμένες με νανοσωλήνες αλογονίτη (HNTs) και νανοσωματίδια τετροξειδίου του μαγγανίου (Mn3O4) και αξιολόγησε συστηματικά την απόδοση αφαίρεσης μολύβδου στο νερό. Έξι τύποι κεραμικών νανοσύνθετων μεμβρανών παρασκευάστηκαν με ρύθμιση της περιεκτικότητας σε HNT (75, 80, 85 wt.%) και της θερμοκρασίας πυροσυσσωμάτωσης (900, 1000 βαθμοί), ενώ διατηρήθηκε σταθερή η προσθήκη κλίνκερ (8 wt.%) και Mn3O4 doping.
Τα αποτελέσματα της δοκιμής ροής νερού έδειξαν ότι η μεμβράνη H85-900 (που περιέχει 85% HNT, πυροσυσσωματωμένη στους 900 βαθμούς) είχε την καλύτερη διαπερατότητα, με ροή 390 L/(m²·h) σε πίεση 5 bar. Σε δοκιμές συντιθέμενων υδατικών διαλυμάτων που περιέχουν μόλυβδο, η μεμβράνη H80-1000 (που περιέχει 80% HNT, πυροσυσσωματωμένη στους 1000 βαθμούς) έδειξε τον υψηλότερο ρυθμό απομάκρυνσης μολύβδου, φθάνοντας το 99,84%. Σε πραγματικές δοκιμές αιχμής υπόγειων υδάτων, αυτή η μεμβράνη διατήρησε υψηλή απόδοση αφαίρεσης 99,16%.
Αυτή η μελέτη συνέθεσε νανοσωματίδια Mn3O4 χρησιμοποιώντας μια μέθοδο συν-καθίζησης και πραγματοποίησε πολυδιάστατο χαρακτηρισμό: Η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) έδειξε ομοιόμορφη κρυστάλλωση σωματιδίων με μέγεθος 30-40 nm. Η φασματοσκοπία φθορισμού ακτίνων Χ (XRF) επιβεβαίωσε καθαρότητα Mn3O4 95,2%. Η περίθλαση ακτίνων Χ (XRD) έδειξε τετραγωνικό κρυσταλλικό σύστημα. και η φασματοσκοπία UV-Vis έδειξε χαρακτηριστικές κορυφές απορρόφησης στα 220 nm (μεταφορά φορτίου O2--Mn2+/Mn3+) και 350 nm (d-d μετάπτωση κρυσταλλικού πεδίου). Αυτά τα αποτελέσματα καταδεικνύουν ότι οι κεραμικές μεμβράνες που χρησιμοποιούν τοπικό αλοϋσίτη έχουν καλές δυνατότητες εφαρμογής στον τομέα της αποκατάστασης βαρέων μετάλλων στην επεξεργασία του νερού.
