Web of Science (SCI) нещодавно додав 5 статей, пов’язаних з очищенням води з керамічної мембрани.
1. Перетворення відходів у фільтри для води: міні-огляд керамічних мембран із перероблених матеріалів
Журнал: Відходи
Глобальна водна криза продовжує загострюватися, а промислові та муніципальні відходи продовжують нестабільно накопичуватися, що терміново потребує інноваційних рішень, які відповідають концепції циркулярної економіки. У цьому огляді досліджується потенціал трансформації-керамічних мембран на основі відходів-, використовуючи їх як сталу стратегію очищення води для одночасного вирішення подвійних проблем утилізації відходів і дефіциту чистої води. Традиційні керамічні мембрани виготовляються з -неорганічних матеріалів високої чистоти та відомі своєю чудовою стійкістю до хімічної корозії, термостабільністю та довговічністю. Нещодавні дослідження показують, що промислові побічні продукти, такі як червоний шлам, зола-винесення, доменний шлак, кам’яна порода вугілля та відходи валків печі, можуть бути ефективно перетворені на фільтрувальні матеріали, які поєднують низьку вартість і високу продуктивність. У цій статті систематично розглядається процес підготовки, властивості матеріалів і показники продуктивності керамічних мембран із-відходів, демонструючи здійсненність цього підходу: перетворення промислових відходів у функціональні фільтрувальні матеріали може не лише зменшити забруднення навколишнього середовища, але й забезпечити надійну підтримку глобальної водної безпеки та сталого розвитку.
2. Керамічна мембрана TiO₂/Al₂O₃, що керується-змочуваністю поверхні та фото{2}}каталітичною{3}}самоочищенням, для очищення масляних стічних вод
Журнал: ПОВЕРХНІ ТА ІНТЕРФЕЙСИ
Забруднення мембрани та розпад потоку під час тривалої-фільтрації є основними проблемами, з якими стикаються технології розділення емульсій на основі мембранної-олії-води. Це дослідження підготувало багатофункціональну керамічну мембрану з гідрофільною проникністю, олеофобністю та фотокаталітичними властивостями само-самоочищення, щоб полегшити ці проблеми. Цю мембрану було виготовлено краплинним-нанесенням покриття з нано-діоксиду титану (TiO₂) на пористу підкладку з оксиду алюмінію (Al2O3) з подальшим прожарюванням. Структурний, морфологічний і композиційний аналіз із застосуванням дифракції рентгенівських променів (XRD), скануючої електронної мікроскопії (SEM), енергетичної -дисперсійної рентгенівської -спектроскопії (EDX) і картування елементів підтвердив утворення рівномірного та щільного тонкого шару TiO₂ на поверхні Al₂O₃ без зміни кристалічної структури підкладки або викликаючи закупорку пор.
Характеристика змочуваності поверхні мембрани Al₂O₃, покритої нано-TiO₂, виявила супергідрофільні та суперолеофільні властивості на повітрі, водночас демонструючи суперолеофобні властивості під водою. Ця унікальна поведінка змочування пов’язана з високою поверхневою енергією самого TiO₂ і синергічним ефектом ієрархічної нано/мікронної шорсткості на поверхні мембрани.
Випробування продуктивності розділення масляної-водної емульсії в системі фільтрації з перехресним-потоком показали, що потік пермеату через мембрану зростав приблизно лінійно зі збільшенням робочого тиску, а ефективність розділення залишалася стабільною на рівні понад 99% у діапазоні тиску 0,5–2 бар. Довготривале -тестування стабільності після 840 хвилин безперервної роботи показало, що під впливом органічного (нафтового) забруднення потік пермеату зменшився приблизно до 70% від початкового значення, але ефективність розділення суттєво не коливалася. Що ще важливіше, завдяки використанню властивих TiO₂ фотокаталітичних властивостей само{10}}самоочищення потрібно лише 45 хвилин УФ-опромінення, щоб ефективно розщепити накопичені органічні забруднювачі на поверхні мембрани, відновивши потік приблизно до 90% початкового значення.
3. Регенерація води для пральні з використанням стійкої керамічної мембрани з відходів мармурового пилу: продуктивність, аналіз забруднення
Журнал: Екологічні дослідження
Прискорена урбанізація та швидкий розвиток економік, що розвиваються, призвели до надмірної-експлуатації водних ресурсів. Хоча на сільське господарство та промисловість припадає понад 60% загального споживання води, використання води в житлових приміщеннях також є значним джерелом стічних вод-майже 50%–80% стічних вод, що скидаються, походять від побутової діяльності. Постійне зростання населення та урбанізація безпосередньо підвищують попит на білизну, що призводить до значної кількості стічних вод пральні.
У цьому дослідженні використовується стійка керамічна мембрана, виготовлена з відходів мармурового пилу, для очищення стічних вод пральні в поєднанні з гравітаційною-системою тупикової-фільтрації, що призводить до низької загальної вартості процесу. Ефективність мембрани оцінювалася на основі двох параметрів: видалення забруднювачів і здатність проти обростання. Під низьким -тиском лише 0,05 бар мембрана досягла рівня видалення 88% для хімічної потреби в кисні (COD), 98% для мікропластику (MP) і 99% для каламутності. Концентрації ХПК сирої води та MP становили 1265 мг/л та 2,88 × 10⁶ частинок/л відповідно; після лікування ГПК знизився до 145 мг/л, відповідаючи стандартам прийнятності для не-питного використання. Водночас мембрана продемонструвала чудові властивості проти обростання, зі швидкістю відновлення потоку (FRR) 81%.
Аналіз механізму забруднення показав, що забруднення мембрани було спричинено комбінованим ефектом повного блокування пор і фільтрації кека. Ця мембрана поєднує в собі високу ефективність видалення забруднюючих речовин із чудовими властивостями проти обростання, що робить її ідеальною для очищення стічних вод пральні, причому отриману воду можна повторно використовувати в -непитних цілях.
4. УФ{1}}C світлодіодна дезінфекція стійкої-кишкової палички у воді: інтеграція з керамічною мембранною фільтрацією
Журнал: ПРОЦЕСИ
Поширення стійкості до антибіотиків стало глобальною проблемою, яка загрожує громадському здоров’ю та безпеці екосистеми. Розробка нових технологій дезінфекції є важливим напрямком для вирішення цієї проблеми. У цьому дослідженні використовувалися діоди, що випромінюють- ультрафіолетове світло (УФ-C світлодіоди), щоб перевірити інактивацію стійкої до антибіотиків-кишкової палички, виділеної з реальних-водних середовищ (включно з морською водою, поверхневою водою та очищеною муніципальною відновленою водою).
Під час експерименту було вибрано дві типові довжини хвилі УФ-C, 255 нм і 265 нм, і застосовано УФ-опромінення в дозах 1–7 мДж/см² до фосфатних буферних розчинів, засіяних змішаною бактеріальною культурою з 10 штамів E. coli. Результати показали, що при дозі опромінення 2 мДж/см² обидві довжини хвилі досягли приблизно п’яти порядків величини бактеріальної логарифмічної інактивації. Спостереження за допомогою скануючої електронної мікроскопії (SEM) не виявило значних змін у морфології бактерій після УФ-опромінення, але спостерігалося кількісне виявлення утворення піримідинового димеру-приблизно 40 нг/мл циклобутанпіримідинових димерів утворювалося на обох довжинах хвилі при дозі 2 мДж/см², підтверджуючи, що пошкодження ДНК було основним механізм інактивації.
Дослідження також перевіряло ефективність обробки води керамічною плоскою листовою мембраною з карбіду кремнію: середній рівень відторгнення як для загальної кількості кишкової палички, так і для E. coli досяг 99,9%. У поєднанні з технологією UV-C LED і технологією керамічної мембрани можна досягти глибокої дезінфекції концентрату мембрани зі швидкістю інактивації 99,985% або вище, що повністю демонструє потенціал застосування цієї комбінації технологій у сфері ефективної дезінфекції води. Зображення
5. Ефективність нано-галоізитових керамічних мембран у видаленні свинцю із забрудненої води.
Журнал: Наука про воду та технології
У цьому дослідженні були виготовлені керамічні нанокомпозитні мембрани, леговані галлуазитовими нанотрубками (HNTs) і наночастинками чотириокису марганцю (Mn₃O₄), а також систематично оцінювалася їх ефективність видалення свинцю у воді. Шість типів керамічних нанокомпозитних мембран було виготовлено шляхом регулювання вмісту HNT (75, 80, 85 мас.%) і температури спікання (900, 1000 градусів), зберігаючи додавання клінкеру (8 мас.%) і допування Mn3O4 постійними.
Результати випробування потоку води показали, що мембрана H85-900 (містить 85% HNT, спечена при 900 градусах) має найкращу проникність, з потоком 390 л/(м²·год) при тиску 5 бар. У випробуваннях синтезованих водних розчинів, що містять свинець, мембрана H80-1000 (містить 80% HNT, спечена при 1000 градусах) показала найвищий рівень видалення свинцю, досягаючи 99,84%. У фактичних випробуваннях підземних вод ця мембрана підтримувала високу ефективність видалення 99,16%.
У цьому дослідженні було синтезовано наночастинки Mn₃O₄ за допомогою методу спів-осадження та виконано багато-вимірну характеристику: скануюча електронна мікроскопія (SEM) показала однорідну кристалізацію частинок розміром 30–40 нм; Рентгенівська флуоресцентна спектроскопія (XRF) підтвердила чистоту Mn₃O₄ 95,2%; Рентгенівська дифракція (XRD) показала тетрагональну кристалічну систему; та UV-Vis спектроскопія показала характерні піки поглинання при 220 нм (перенесення заряду O²⁻-Mn²⁺/Mn³⁺) і 350 нм (d-d перехід кристалічного поля). Ці результати демонструють, що керамічні мембрани з використанням місцевого галлуазиту мають хороший потенціал для застосування в області відновлення важких металів при очищенні води.
