Web of Science (SCI) nesen pievienoja 5 rakstus, kas saistīti ar keramikas membrānas ūdens attīrīšanu.
1. Atkritumu pārveide par ūdens filtriem: neliels-pārskats par keramikas membrānām no pārstrādātiem materiāliem
Žurnāls: Atkritumi
Globālā ūdens krīze turpina saasināties, un rūpnieciskie un sadzīves atkritumi turpina neilgtspējīgi uzkrāties, tādēļ steidzami nepieciešami inovatīvi risinājumi, kas atbilst aprites ekonomikas koncepcijai. Šajā pārskatā tiek pētīts atkritumu{1}}keramisko membrānu-pārveidošanas potenciāls, izmantojot tās kā ilgtspējīgu ūdens attīrīšanas stratēģiju, lai vienlaikus risinātu dubultās problēmas — atkritumu resursu izmantošanu un tīra ūdens trūkumu. Tradicionālās keramikas membrānas ir izgatavotas no augstas-tīrības neorganiskiem materiāliem, un tās ir pazīstamas ar izcilo ķīmisko izturību pret koroziju, termisko stabilitāti un izturību. Jaunākie pētījumi liecina, ka tādus rūpnieciskos blakusproduktus kā sarkanie dubļi, vieglie pelni, domnas izdedžus, akmeņogļu slāņus un krāsns veltņu atkritumus var efektīvi pārveidot par filtru materiāliem, kas apvieno zemas izmaksas un augstu veiktspēju. Šajā rakstā ir sistemātiski apskatīts keramikas membrānu, kuru pamatā ir atkritumi, sagatavošanas process, materiālu īpašības un veiktspējas rādītāji, parādot šīs pieejas iespējamību: rūpniecisko atkritumu pārveidošana funkcionālos filtru materiālos var ne tikai samazināt vides piesārņojumu, bet arī sniegt spēcīgu atbalstu globālajai ūdens drošībai un ilgtspējīgai attīstībai.
2. TiO₂/Al₂O₃ keramikas membrāna ar virsmas mitrināšanu, -vadāma un foto-katalītiskā pašattīrošā-tiO₂/Al₂O₃ eļļaina notekūdeņu attīrīšanai.
Žurnāls: VIRSMAS UN INTERFESES
Membrānas piesārņojums un plūsmas samazināšanās ilgstošas{0}}filtrēšanas laikā ir galvenās problēmas, ar kurām saskaras membrānas-eļļas-ūdens emulsijas atdalīšanas tehnoloģijas. Šajā pētījumā tika sagatavota daudzfunkcionāla keramikas membrāna ar hidrofilu caurlaidību, oleofobitāti un fotokatalītiskām pašattīrīšanās īpašībām, lai mazinātu šīs problēmas. Šī membrāna tika sagatavota, ar pilienu -pārklājumu nano-titāna dioksīda (TiO₂) pārklājumam uz poraina alumīnija oksīda (Al2O3) substrāta, kam sekoja kalcinēšana. Strukturālās, morfoloģiskās un kompozīcijas analīzes, izmantojot rentgenstaru difrakciju (XRD), skenējošo elektronu mikroskopiju (SEM), enerģētisko-dispersīvo rentgenstaru spektroskopiju (EDX) un elementu kartēšanu, apstiprināja viendabīga un blīva TiO₂ plāna slāņa veidošanos uz Al₂O₃ virsmas, neizraisot kristāliskā bloka veidošanos.
Ar nano-TiO₂ pārklātās Al₂O3 membrānas virsmas mitrināšanas raksturojums atklāja superhidrofilas un superoleofīlas īpašības gaisā, bet uzrāda superoleofobiskas īpašības zem ūdens. Šī unikālā mitrināšanas izturēšanās izriet no paša TiO₂ augstās virsmas enerģijas un hierarhiskās nano/mikronu raupjuma struktūras sinerģiskās ietekmes uz membrānas virsmu.
Eļļas -ūdens emulsijas atdalīšanas veiktspējas testi šķērsplūsmas-filtrācijas sistēmā parādīja, ka membrānas caurlaidības plūsma palielinājās aptuveni lineāri, palielinoties darba spiedienam, un atdalīšanas efektivitāte saglabājās stabila virs 99% 0,5–2 bar spiediena diapazonā. Ilgtermiņa stabilitātes pārbaude pēc 840 minūšu nepārtrauktas darbības parādīja, ka organiskā (eļļas) piesārņojuma ietekmē caurlaidības plūsma samazinājās līdz aptuveni 70% no sākotnējās vērtības, bet atdalīšanas efektivitāte būtiski nesvārstījās. Vēl svarīgāk ir tas, ka, izmantojot TiO₂ raksturīgās fotokatalītiskās pašattīrošās{10}}īpašības, bija nepieciešamas tikai 45 minūšu UV starojums, lai efektīvi noārdītu uz membrānas virsmas uzkrātos organiskos piesārņotājus, atjaunojot plūsmu līdz aptuveni 90% no sākotnējās vērtības.
3. Veļas ūdens atgūšana, izmantojot ilgtspējīgu keramikas membrānu no atkritumu marmora putekļiem: veiktspēja, piesārņojuma analīze
Žurnāls: Vides pētījumi
Paātrinātā urbanizācija un strauji augošo ekonomiku attīstība ir novedusi pie pārmērīgas{0}}ūdens resursu izmantošanas. Lai gan lauksaimniecība un rūpniecība veido vairāk nekā 60% no kopējā ūdens patēriņa, dzīvojamo māju ūdens patēriņš ir arī nozīmīgs notekūdeņu avots-gandrīz 50–80% no novadītajiem notekūdeņiem rodas no mājsaimniecībām. Nepārtraukta iedzīvotāju skaita palielināšanās un urbanizācija tieši palielina pieprasījumu pēc veļas, kā rezultātā rodas ievērojams veļas notekūdeņu daudzums.
Šajā pētījumā tiek izmantota ilgtspējīga keramikas membrāna, kas sagatavota no marmora putekļiem, lai attīrītu veļas notekūdeņus, apvienojumā ar gravitācijas -darba strupceļa-filtrēšanas sistēmu, kā rezultātā ir zemas kopējās procesa izmaksas. Membrānas veiktspēja tika novērtēta, pamatojoties uz divām dimensijām: piesārņotāju noņemšanas un pretapaugšanas spējas. Zema -spiediena režīmā tikai pie 0,05 bāriem membrāna sasniedza 88% ķīmiskā skābekļa pieprasījuma (ĶSP), 98% mikroplastmasas (MP) noņemšanas ātrumu un 99% duļķainību. Neapstrādātā ūdens ĶSP un MP koncentrācija bija attiecīgi 1265 mg/l un 2,88 × 106 daļiņas/l; pēc apstrādes ĶSP samazinājās līdz 145 mg/l, kas atbilst akceptēšanas standartiem lietošanai ne-dzeramā veidā. Vienlaikus membrānai bija lieliska pretapaugšanas veiktspēja ar plūsmas atgūšanas ātrumu (FRR) 81%.
Piesārņojuma mehānisma analīze parādīja, ka membrānas piesārņojumā dominēja pilnīgas poru bloķēšanas un kūkas filtrēšanas kombinācija. Šī membrāna apvieno augstu piesārņotāju noņemšanas efektivitāti ar lieliskām pretapaugšanas īpašībām, padarot to ideāli piemērotu veļas notekūdeņu attīrīšanai, un saražoto ūdeni var tieši atkārtoti izmantot ne-dzeramajos lietojumos.
4. UV-C LED dezinfekcija pret antibiotiku-rezistentu Escherichia coli ūdenī: integrācija ar keramikas membrānas filtrāciju
Žurnāls: PROCESSES
Antibiotiku rezistences izplatība ir kļuvusi par globālu problēmu, kas apdraud sabiedrības veselību un ekosistēmu drošību. Jaunu dezinfekcijas tehnoloģiju izstrāde ir svarīgs virziens šīs problēmas risināšanā. Šajā pētījumā tika izmantotas dziļās ultravioletās gaismas diodes (UV-C gaismas diodes), lai apstiprinātu pret antibiotikām-rezistentu Escherichia coli inaktivāciju, kas izolēta no reālās ūdens vides (tostarp jūras ūdens, virszemes ūdens un attīrīts komunālais reģenerēts ūdens).
Eksperimentā tika atlasīti divi tipiski UV-C viļņu garumi, 255 nm un 265 nm, un fosfāta buferšķīdumiem, kas inokulēti ar jauktu 10 E. coli celmu baktēriju kultūru, tika izmantotas UV starojuma devas 1–7 mJ/cm². Rezultāti parādīja, ka pie apstarošanas devas 2 mJ/cm² abi viļņu garumi sasniedza aptuveni piecas lieluma kārtas baktēriju logaritmiskās inaktivācijas. Skenējošās elektronu mikroskopijas (SEM) novērojums neatklāja būtiskas izmaiņas baktēriju morfoloģijā pēc UV apstarošanas, taču tika novērota pirimidīna dimēra veidošanās kvantitatīvā noteikšana -abos viļņu garumos tika ražoti aptuveni 40 ng/mL ciklobutāpirimidīna dimēri ar devu 2 mJ/cm², kas apstiprina, ka DNS bojājuma primārais mehānisms bija 2 mJ/cm.
Pētījumā tika pārbaudīta arī silīcija karbīda keramikas plakanās loksnes membrānas ūdens attīrīšanas veiktspēja: vidējais atgrūšanas rādītājs gan kopējām koliformām, gan E. coli sasniedza 99,9%. Apvienojumā ar UV-C LED tehnoloģiju un keramikas membrānas tehnoloģiju var panākt dziļu membrānas koncentrāta dezinfekciju ar inaktivācijas līmeni 99,985% vai lielāku, pilnībā demonstrējot šīs tehnoloģiju kombinācijas pielietojuma potenciālu efektīvas ūdens dezinfekcijas jomā. Attēls
5. Nano-haloysite keramikas membrānu efektivitāte svina noņemšanā no piesārņota ūdens.
Žurnāls: Ūdens zinātne un tehnoloģija
Šajā pētījumā tika sagatavotas keramikas nanokompozītu membrānas, kas leģētas ar halloysite nanocaurulēm (HNT) un mangāna tetroksīda (Mn₃O₄) nanodaļiņām, un sistemātiski novērtēja to svina noņemšanas veiktspēju ūdenī. Sešu veidu keramikas nanokompozītu membrānas tika sagatavotas, pielāgojot HNT saturu (75, 80, 85 masas%) un saķepināšanas temperatūru (900, 1000 grādi), vienlaikus saglabājot konstantu klinkera pievienošanu (8 masas%) un Mn₃O₄ dopingu.
Ūdens plūsmas testa rezultāti parādīja, ka H85-900 membrānai (satur 85% HNT, saķepināta 900 grādu temperatūrā) bija vislabākā caurlaidība ar plūsmu 390 L/(m²·h) pie 5 bāru spiediena. Sintezētu svinu saturošu ūdens šķīdumu testos H80-1000 membrāna (satur 80% HNT, saķepināta 1000 grādu temperatūrā) uzrādīja augstāko svina atdalīšanas ātrumu, sasniedzot 99,84%. Faktiskajos gruntsūdeņu pārbaužu testos šī membrāna saglabāja augstu noņemšanas efektivitāti 99,16%.
Šajā pētījumā tika sintezētas Mn₃O₄ nanodaļiņas, izmantojot ko-nogulsnēšanas metodi, un veikts daudz-dimensiju raksturojums: skenējošā elektronu mikroskopija (SEM) uzrādīja vienmērīgu daļiņu kristalizāciju ar izmēru 30–40 nm; Rentgena fluorescences spektroskopija (XRF) apstiprināja Mn₃O4 tīrību 95,2%; Rentgenstaru difrakcija (XRD) norādīja uz tetragonālu kristālu sistēmu; un UV-Vis spektroskopija uzrādīja raksturīgās absorbcijas maksimumus pie 220 nm (O²⁻-Mn²⁺/Mn³⁺ lādiņa pārnese) un 350 nm (d-d kristāla lauka pāreja). Šie rezultāti parāda, ka keramikas membrānām, kurās izmanto vietēji iegūtu halloysite, ir labs pielietojuma potenciāls smago metālu sanācijas jomā ūdens attīrīšanā.
