Foto avIvan BandurapåUnsplash
Et team av kinesiske forskere har gjort banebrytende fremskritt innen avløpsrensing med vellykket bruk av UV/E-Cl-teknologi for å redusere membrangelforurensning. Studien, som nylig ble publisert iNaturkommunikasjon, fremhever en ny tilnærming for å forbedre avvanningseffektiviteten og membranfiltreringsytelsen i avløpsrenseprosesser.
Forbedret avvanningseffektivitet
Studien viste at bruk av UV/E-Cl forbedret vannstrømmen betydelig i avvanningseksperimenter, og oppnådde strømninger på opptil 138 % av E-Cl-systemet, 239 % av UV-systemet og 198 % av kontrollen. Dette tyder på at UV/E-Cl effektivt forstyrrer membranforurensningsstrukturer, noe som fører til forbedret avvanningsytelse. Ved å bruke et SA-BSA-modellsystem kunne forskere simulere oppførselen til komplekse ekstracellulære polymere stoffer (EPS) og bekrefte relevansen av proteiner og polysakkarider i avvanning av avløpsslam (WAS).
Molekylær innsikt i tilsmussingsmekanismer
Studien fordypet seg i de intermolekylære interaksjonene mellom proteiner og polysakkarider, og avslørte at elektrostatisk brobygging mellom amino- og karboksylgrupper spiller en avgjørende rolle i membranforurensning. Gjennom FTIR-spektralanalyse og simuleringer med tetthetsfunksjonsteori (DFT) identifiserte forskere tre molekylære bindingsmåter, noe som indikerer en sterk preferanse for lineære konformasjoner som fremmer polymertverrbinding. Disse funnene gir en molekylær forståelse av hvordan UV/E-Cl forstyrrer disse interaksjonene, noe som fører til redusert viskositet, større flokkstørrelser og forbedret vannfrigjøring.
Synergistisk rolle av Cl-radikaler i begrensning av tilsmussing
Videre analyse viste at klorradikaler (Cl•) spiller en dominerende rolle i nedbrytningen av BSA og SA, og bidrar med over 90 % til nedbrytningen deres. Studien rapporterte eksepsjonelt høye reaksjonshastighetskonstanter for Cl•-interaksjoner med disse makromolekylene, noe som støtter effektiviteten til UV/E-Cl i nedbrytning av membranforurensninger. Denne prosessen fragmenterte ikke bare SA-BSA-strukturene i mindre partikler, men reduserte også viskositeten og hydreringskapasiteten betydelig, og svekket dermed det gellignende forurensningslaget.
Termodynamisk innsikt: Vannforekomsttilstand som nøkkelfaktor
Forskningen utforsket videre termodynamikken til membranforurensning, og bekreftet at vannforekomsttilstander – snarere enn konvensjonelle porøsitets- eller permeabilitetsfaktorer – dominerer gelforurensningsatferden. Termogravimetrisk analyse viste at bundet vanninnhold i kontrollforurensningslagene var nesten 80 %, mens UV/E-Cl-behandling reduserte det til under 10 %. Dette skiftet muliggjorde enklere vannfrigjøring, noe som til slutt reduserte filtreringsmotstanden og forbedret filtreringseffektiviteten.
Mot praktiske anvendelser
Med disse overbevisende resultatene foreslår forskerne å optimalisere reaktorparametrene, inkludert elektrodemateriale, UV-intensitet og behandlingsvarighet, for å forbedre prosessens skalerbarhet. Studien foreslår også integrering av UV/E-Cl med andre oksidanter, som hydrogenperoksid, for ytterligere å øke radikalgenereringen og forbedre behandlingseffektiviteten. I tillegg understreker forskerne potensialet for å bruke NaCl-løsninger med lavere konsentrasjon – som sjøvann – for å oppnå bærekraftig og kostnadseffektiv avløpsrensing.
Et universelt gjennombrudd innen membranteknologi
Selv om denne studien ble utført ved hjelp av WAS, har funnene vidtrekkende implikasjoner utover avløpsrensing. Anerkjennelsen av vannforekomsttilstander som den dominerende faktoren i reduksjon av membranforurensning har universell betydning på tvers av ulike membranprosesser og reaktorskalaer. Dette gjennombruddet baner vei for mer effektive og bærekraftige filtreringsteknologier i vannbehandlingsindustrier over hele verden.
Med økende global etterspørsel etter effektiv avløpsvannshåndtering, presenterer UV/E-Cl-teknologi en lovende løsning for å forbedre membranenes levetid, redusere driftskostnader og forbedre den generelle behandlingsytelsen. Etter hvert som forskere fortsetter å forbedre og skalere opp denne innovative tilnærmingen, ser fremtiden for avløpsvannsrensing stadig mer effektiv og bærekraftig ut.
For mer informasjon, se hele studien publisert i Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Effektiv og miljøvennlig slamavvanning med Holly's Technology
Innen vannbehandling er Holly forpliktet til å tilby innovative slamavvanningsløsninger til kundene våre. Vår HLDS flerskives slamavvanningsskruepresse, med sin unike tilstoppingsfrie design og avanserte selvrensende funksjon, reduserer byggekostnadene for kloakkanlegg betydelig. Dette utstyret bruker et automatisk PLS-kontrollsystem, som kombinerer en skrue og bevegelige ringer for selvrensing, og kan erstatte tradisjonelle filterpresser som båndpresse og rammepresse. Sammenlignet med sentrifuger opererer HLDS med lavere strøm- og vannforbruk, noe som gjør den mer effektiv og miljøvennlig.
HLDS slamavvanningsskruepresse er mye brukt i ulike avløpsrensesystemer, inkludert kommunale, petrokjemiske, kjemiske fibre, papirproduksjon, farmasøytiske, lær- og andre industrielle vannbehandlingssektorer. Den er også effektiv for behandling av gjødsel fra melkegårder, palmeoljeslam, septikt slam og mer. Utstyret vårt har blitt utprøvd i en rekke praktiske applikasjoner, og viser eksepsjonell ytelse og økonomiske fordeler, noe som hjelper bedrifter med å redusere driftskostnader samtidig som de oppfyller miljømål.
Etter hvert som vannbehandlingsteknologien fortsetter å utvikle seg, gir Hollys innovative løsninger kunder over hele verden mer effektivt og kostnadseffektivt utstyr, noe som bidrar til bærekraftig utvikling av slamavvannings- og vannbehandlingsindustrien. Med en kombinasjon av banebrytende teknologi og mange års bransjeerfaring er Holly dedikert til å tilby det mest avanserte avløpsrenseutstyret, som driver frem bransjens fremgang og miljømessig bærekraft.
Publisert: 03.04.2025