Веб оф Сциенце (СЦИ) је недавно додао 5 чланака који се односе на третман воде са керамичком мембраном.
1. Претварање отпада у филтере за воду: Мини-преглед керамичких мембрана од рециклираних материјала
Часопис: Отпад
Глобална водна криза наставља да се погоршава, а индустријски и комунални отпад наставља да се акумулира неодрживо, што хитно захтева иновативна решења која су у складу са концептом циркуларне економије. Овај преглед истражује потенцијал трансформације отпадних{1}}керамичких мембрана-користећи их као одрживу стратегију пречишћавања воде како би се истовремено решили двоструки изазови коришћења ресурса отпада и несташице чисте воде. Традиционалне керамичке мембране се припремају од неорганских материјала високе -чистоће и познате су по одличној отпорности на хемијску корозију, термичкој стабилности и издржљивости. Недавна истраживања показују да се индустријски нуспроизводи као што су црвени муљ, летећи пепео, шљака из високих пећи, каменац од угља и отпад од ваљка из пећи могу ефикасно трансформисати у филтерске материјале који комбинују ниску цену и високе перформансе. Овај чланак систематски разматра процес припреме, својства материјала и показатеље учинка керамичких мембрана на бази отпада-, демонстрирајући изводљивост овог приступа: претварање индустријског отпада у функционалне материјале за филтере не само да може да смањи загађење животне средине већ и да пружи снажну подршку глобалној безбедности воде и одрживом развоју.
2. Керамичка мембрана од ТиО₂/Ал₂О₃ са -покретаном и фото-каталитичком самочишћењем- за ремедијацију зауљених отпадних вода
Часопис: ПОВРШИНЕ И ИНТЕРФЕЈС
Запрљавање мембране и распадање тока током-дуготрајне филтрације су основни изазови са којима се суочавају технологије одвајања емулзије воде на бази уља-на мембрани{2}}. Ова студија је припремила мултифункционалну керамичку мембрану са хидрофилном пропустљивошћу, олеофобношћу и фотокаталитичким својствима самочишћења да би се ублажили ови проблеми. Ова мембрана је припремљена кап-превлачењем премаза од нано-титанијум диоксида (ТиО₂) на порозну подлогу од алуминијума (Ал₂О₃), након чега је уследила калцинација. Структурне, морфолошке и композиционе анализе коришћењем Кс-дифракције зрака (КСРД), скенирајуће електронске микроскопије (СЕМ), енергетске-дисперзивне Кс- спектроскопије (ЕДКС) и мапирања елемената потврдиле су формирање униформног и густог ТиО₂ површинског слоја кристалног слоја Ал изазивајући блокаду пора.
Карактеризација површинске влажности нано-ТиО₂ обложене Ал₂О₃ мембране открила је суперхидрофилна и суперолеофилна својства у ваздуху, док је показала суперолеофобна својства под водом. Ово јединствено понашање влажења потиче од високе површинске енергије самог ТиО₂ и синергистичког ефекта хијерархијске нано/микронске структуре храпавости на површини мембране.
Тестови перформанси сепарације уља{0}}водене емулзије под системом филтрације унакрсног{1}}тока показали су да се флукс пермеата мембране повећавао приближно линеарно са повећањем радног притиска, а ефикасност одвајања је остала стабилна изнад 99% у опсегу притиска од 0,5–2 бара. Дугорочно-тестирање стабилности након 840 минута непрекидног рада показало је да је, под утицајем органске (уљне) контаминације, флукс пермеата смањен на приближно 70% своје почетне вредности, али ефикасност одвајања није значајно осцилирала. Што је још важније, коришћењем интринзичних фотокаталитичких својстава самочишћења ТиО₂, било је потребно само 45 минута УВ зрачења да би се ефективно разградили акумулирани органски загађивачи на површини мембране, враћајући флукс на приближно 90% његове почетне вредности.
3. Рекултивација воде за прање веша коришћењем одрживе керамичке мембране од отпадне мермерне прашине: перформансе, анализа зарастања
Часопис: Истраживање животне средине
Убрзана урбанизација и брзи развој привреда у развоју довели су до прекомерне{0}}експлоатације водних ресурса. Иако пољопривреда и индустрија чине преко 60% укупне потрошње воде, употреба воде за становање је такође значајан извор отпадних вода-скоро 50%–80% испуштене отпадне воде потиче од активности у домаћинству. Континуирани раст становништва и урбанизација директно подстичу потражњу за вешом, што резултира значајним количинама отпадних вода за прање веша.
Ова студија користи одрживу керамичку мембрану припремљену од отпадне мермерне прашине за пречишћавање отпадних вода из веша, у комбинацији са гравитационим{0}}мртвим-системом филтрирања, што резултира ниским укупним трошковима процеса. Перформансе мембране су процењене на основу две димензије: уклањање загађивача и способност против обраштања. Под ниским-притиском на само 0,05 бара, мембрана је постигла стопе уклањања од 88% за хемијску потребу за кисеоником (ЦОД), 98% за микропластику (МП) и 99% за замућеност. Концентрације ЦОД у сировој води биле су 1265 мг/Л и 2,88 × 10⁶ честица/Л; након третмана, ЦОД се смањио на 145 мг/Л, испуњавајући стандарде прихватања за употребу која није{14}}питка. Истовремено, мембрана је показала одличне перформансе против обраштања, са стопом обнављања флукса (ФРР) од 81%.
Анализа механизма зарастања показала је да је у загађивању мембране доминирао комбиновани ефекат потпуне блокаде пора и филтрације колача. Ова мембрана комбинује високу ефикасност уклањања загађивача са одличним антивегетативним својствима, што је чини идеалном за пречишћавање отпадних вода за прање веша, при чему се произведена вода може директно поново користити у апликацијама које нису{1}}питке.
4. УВ-Ц ЛЕД дезинфекција антибиотика-отпорне Есцхерицхиа цоли у води: интеграција са керамичком мембранском филтрацијом
Часопис: ПРОЦЕСИ
Ширење резистенције на антибиотике постало је глобални проблем који угрожава јавно здравље и безбедност екосистема. Развој нових технологија дезинфекције је важан правац за решавање овог изазова. Ова студија је користила диоде које емитују дубоку ултраљубичасту{2}}светлост (УВ-Ц ЛЕД диоде) за валидацију инактивације ешерихије коли отпорне на антибиотике-и изоловане из стварног-светског воденог окружења (укључујући морску воду, површинску воду и третирану комуналну воду).
Експеримент је изабрао две типичне УВ-Ц таласне дужине, 255 нм и 265 нм, и применио дозе УВ зрачења од 1–7 мЈ/цм² на растворе фосфатног пуфера инокулисане мешаном бактеријском културом од 10 сојева Е. цоли. Резултати су показали да су при дози зрачења од 2 мЈ/цм² обе таласне дужине постигле приближно пет редова величине бактеријске логаритамске инактивације. Посматрање скенирајућим електронским микроскопом (СЕМ) није открило значајне промене у морфологији бактерија након УВ зрачења, али је уочено квантитативно откривање формирања пиримидинског димера-приближно 40 нг/мЛ димера циклобутанапиримидина је произведено на обе таласне дужине2, што потврђује да је примарно оштећење Ј/цм2 на дози ДНА механизам инактивације.
Студија је такође тестирала учинак третмана воде керамичке мембране од силицијум карбида са равним лимом: просечна стопа одбацивања и за укупне колиформе и за Е. цоли достигла је 99,9%. Заједно са УВ-Ц ЛЕД технологијом и технологијом керамичких мембрана, може се постићи дубинска дезинфекција мембранског концентрата, са стопом инактивације од 99,985% или више, што у потпуности показује потенцијал примене ове комбинације технологије у области ефикасне дезинфекције воде. Слика
5. Ефикасност нано-халоизит керамичких мембрана у уклањању олова из загађене воде.
Часопис: Наука о води и технологија
Ова студија је припремила керамичке нанокомпозитне мембране допиране халоизит наноцевима (ХНТ) и наночестицама манган тетроксида (Мн₃О₄) и систематски процењивала њихов учинак уклањања олова у води. Шест типова керамичких нанокомпозитних мембрана је припремљено подешавањем садржаја ХНТ (75, 80, 85 теж.%) и температуре синтеровања (900, 1000 степени), уз одржавање константног додатка клинкера (8 теж.%) и допинга Мн₃О₄.
Резултати испитивања протока воде показали су да је мембрана Х85-900 (која садржи 85% ХНТ, синтерована на 900 степени) имала најбољу пермеабилност, са флуксом од 390 Л/(м²·х) при притиску од 5 бара. У испитивањима синтетизованих водених раствора који садрже олово, мембрана Х80-1000 (која садржи 80% ХНТ, синтерована на 1000 степени) показала је највећу стопу уклањања олова, која је достигла 99,84%. У стварним тестовима подземних вода, ова мембрана је задржала високу ефикасност уклањања од 99,16%.
Ова студија је синтетизовала наночестице Мн₃О₄ коришћењем методе ко-преципитације и извршила вишедимензионалну карактеризацију: Скенирајућа електронска микроскопија (СЕМ) је показала уједначену кристализацију честица величине 30–40 нм; Кс- флуоресцентна спектроскопија (КСРФ) потврдила је чистоћу Мн3О4 од 95,2%; Дифракција Кс- зрака (КСРД) указује на тетрагонални кристални систем; и УВ-Вис спектроскопија је показала карактеристичне пикове апсорпције на 220 нм (О²⁻-Мн²⁺/Мн³⁺ пренос наелектрисања) и 350 нм (д-д прелаз кристалног поља). Ови резултати показују да керамичке мембране које користе халоизит локалног порекла имају добар потенцијал примене у области ремедијације тешких метала у третману воде.
