Foto odIvan BanduranaUnsplash
Tým čínských vědců dosáhl průlomového pokroku v čištění odpadních vod díky úspěšné aplikaci technologie UV/E-Cl ke zmírnění znečištění membránových gelů. Studie, nedávno publikovaná v ...Přírodní komunikace, zdůrazňuje nový přístup ke zlepšení účinnosti odvodňování a výkonu membránové filtrace v procesech čištění odpadních vod.
Zvýšená účinnost odvodňování
Studie prokázala, že aplikace UV/E-Cl významně zlepšila tok vody v odvodňovacích experimentech, přičemž dosáhla toků až 138 % u systému E-Cl, 239 % u UV systému a 198 % u kontroly. To naznačuje, že UV/E-Cl účinně narušuje membránové struktury znečištění, což vede ke zlepšení odvodňovacího výkonu. Využitím modelového systému SA-BSA byli vědci schopni simulovat chování komplexních extracelulárních polymerních látek (EPS) a potvrdit význam proteinů a polysacharidů při odvodňování kalů z odpadních vod (WAS).
Molekulární poznatky o mechanismech znečištění
Studie se zaměřila na intermolekulární interakce proteinů a polysacharidů a odhalila, že elektrostatické můstky mezi aminovými a karboxylovými skupinami hrají klíčovou roli v zanášení membrán. Prostřednictvím FTIR spektrální analýzy a simulací pomocí teorie funkcionálu hustoty (DFT) vědci identifikovali tři molekulární vazebné módy, což naznačuje silnou preferenci lineárních konformací, které podporují zesíťování polymerů. Tato zjištění poskytují molekulární pochopení toho, jak UV/E-Cl narušuje tyto interakce, což vede ke snížené viskozitě, větším velikostem vloček a zvýšenému uvolňování vody.
Synergická role radikálů Cl při zmírňování znečištění
Další analýza ukázala, že radikály chloru (Cl•) hrají dominantní roli v degradaci BSA a SA a přispívají k jejich rozkladu z více než 90 %. Studie uvádí mimořádně vysoké reakční konstanty pro interakce Cl• s těmito makromolekulami, což podporuje účinnost UV/E-Cl při rozkladu membránových znečišťujících látek. Tento proces nejen fragmentoval struktury SA-BSA na menší částice, ale také významně snížil jejich viskozitu a hydratační kapacitu, čímž oslabil gelovitou vrstvu znečištění.
Termodynamické poznatky: Stav výskytu vody jako klíčový faktor
Výzkum dále zkoumal termodynamiku membránového znečištění a potvrdil, že stav výskytu vody – spíše než konvenční faktory pórovitosti nebo propustnosti – dominuje chování gelového znečištění. Termogravimetrická analýza ukázala, že obsah vázané vody v kontrolních vrstvách znečištění byl téměř 80 %, zatímco ošetření UV/E-Cl jej snížilo na méně než 10 %. Tato změna umožnila snadnější uvolňování vody, což v konečném důsledku snížilo filtrační odpor a zlepšilo účinnost filtrace.
Směrem k praktickým aplikacím
Vzhledem k těmto přesvědčivým výsledkům vědci navrhují optimalizovat parametry reaktoru, včetně materiálu elektrod, intenzity UV záření a doby trvání úpravy, aby se zvýšila škálovatelnost procesu. Studie rovněž navrhuje integraci UV/E-Cl s dalšími oxidanty, jako je peroxid vodíku, pro další zvýšení tvorby radikálů a zlepšení účinnosti úpravy. Vědci dále zdůrazňují potenciál použití roztoků NaCl s nižší koncentrací – například mořské vody – k dosažení udržitelného a nákladově efektivního čištění odpadních vod.
Univerzální průlom v membránové technologii
Ačkoli byla tato studie provedena s využitím metody WAS, její zjištění mají dalekosáhlé důsledky nad rámec čištění odpadních vod. Uznání výskytu vody jako dominantního faktoru při zmírňování znečištění membrán má univerzální význam napříč různými membránovými procesy a reaktorovými měřítky. Tento průlom otevírá cestu pro efektivnější a udržitelnější filtrační technologie v odvětvích úpravy vody po celém světě.
Vzhledem k rostoucí celosvětové poptávce po efektivním hospodaření s odpadními vodami představuje technologie UV/E-Cl slibné řešení pro zlepšení životnosti membrán, snížení provozních nákladů a zvýšení celkového výkonu čištění. Vzhledem k tomu, že vědci tento inovativní přístup dále zdokonalují a rozšiřují, budoucnost čištění odpadních vod se jeví jako stále efektivnější a udržitelnější.
Pro více informací se podívejte na celou studii publikovanou v časopise Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Efektivní a ekologické odvodňování kalů s technologií Holly
V oblasti úpravy vody se společnost Holly zavázala poskytovat svým zákazníkům inovativní řešení pro odvodňování kalů. Náš vícediskový šnekový lis na odvodňování kalů HLDS s unikátní konstrukcí bez ucpávání a pokročilou funkcí samočištění výrazně snižuje náklady na výstavbu čistíren odpadních vod. Toto zařízení využívá automatický řídicí systém PLC, který kombinuje šnekový lis a pohyblivé prstence pro samočištění a může tak nahradit tradiční filtrační lisy, jako jsou pásové a rámové lisy. Ve srovnání s odstředivkami pracuje HLDS s nižší spotřebou energie a vody, díky čemuž je efektivnější a šetrnější k životnímu prostředí.
Šnekový lis na odvodňování kalů HLDS se široce používá v různých systémech čištění odpadních vod, včetně komunálního, petrochemického, chemicko-vláknitého, papírenského, farmaceutického, kožedělného a dalších průmyslových odvětví. Je také účinný pro čištění hnoje z mléčných farem, kalů z palmového oleje, septických kalů a dalších. Naše zařízení se osvědčilo v mnoha reálných aplikacích a prokázalo výjimečný výkon a ekonomické výhody, které pomáhají podnikům snižovat provozní náklady a zároveň plnit environmentální cíle.
S neustálým vývojem technologií úpravy vody poskytují inovativní řešení společnosti Holly zákazníkům po celém světě efektivnější a cenově výhodnější zařízení, která přispívají k udržitelnému rozvoji odvětví odvodňování kalů a úpravy vody. Díky kombinaci špičkových technologií a dlouholetých zkušeností v oboru se společnost Holly věnuje nabídce nejmodernějších zařízení pro čištění odpadních vod, což je hnací silou pokroku v tomto odvětví a environmentální udržitelnosti.
Čas zveřejnění: 3. dubna 2025