Web of Science (SCI) lisas hiljuti 5 keraamilise membraani veetöötlusega seotud artiklit.
1. Jäätmete muutmine veefiltriteks: mini{1}}ülevaade ümbertöödeldud materjalidest keraamiliste membraanide kohta
Ajakiri: Jäätmed
Ülemaailmne veekriis süveneb jätkuvalt ning tööstus- ja olmejäätmed kogunevad jätkuvalt ebasäästlikult, mis nõuab kiiresti uuenduslikke lahendusi, mis vastavad ringmajanduse kontseptsioonile. Selles ülevaates uuritakse jäätme{1}}põhiste keraamiliste membraanide-muutmispotentsiaali, kasutades neid säästva veepuhastusstrateegiana, et tegeleda samaaegselt jäätmeressursside kasutamise ja puhta vee nappuse kahe probleemiga. Traditsioonilised keraamilised membraanid valmistatakse kõrge -puhtusastmega anorgaanilistest materjalidest ning on tuntud oma suurepärase keemilise korrosioonikindluse, termilise stabiilsuse ja vastupidavuse poolest. Hiljutised uuringud näitavad, et tööstuslikke kõrvalsaadusi, nagu punane muda, lendtuhk, kõrgahjuräbu, söepudelid ja ahjurullijäätmed, saab tõhusalt muuta filtrimaterjalideks, mis ühendavad madala hinna ja suure jõudlusega. Selles artiklis vaadeldakse süstemaatiliselt jäätmepõhiste keraamiliste membraanide valmistamisprotsessi, materjali omadusi ja toimivusnäitajaid, näidates selle lähenemisviisi teostatavust: tööstusjäätmete muutmine funktsionaalseteks filtrimaterjalideks ei vähenda mitte ainult keskkonnareostust, vaid toetab tugevalt ka ülemaailmset veejulgeolekut ja säästvat arengut.
2. Pinna märguvuse -juhitav ja foto-katalüütiline isepuhastuv- TiO₂/Al₂O₃ keraamiline membraan õlise reovee puhastamiseks
Ajakiri: PINNAD JA LIIDESED
Membraani saastumine ja räbusti lagunemine pikaajalisel{0}}filtreerimisel on peamised väljakutsed, millega membraani-põhiste õli-veeemulsioonide eraldamise tehnoloogiad silmitsi seisavad. Selle uuringu käigus valmistati nende probleemide leevendamiseks ette multifunktsionaalne keraamiline membraan, millel oli hüdrofiilne läbilaskvus, oleofoobsus ja fotokatalüütiline isepuhastuv{4}. See membraan valmistati nano-titaandioksiidi (TiO₂) kattega poorsele alumiiniumoksiidi (Al2O3) substraadile tilk-katmisega, millele järgnes kaltsineerimine. Struktuuri-, morfoloogilised ja koostise analüüsid, milles kasutati röntgendifraktsiooni (XRD), skaneerivat elektronmikroskoopiat (SEM), energia-dispergeerivat röntgenspektroskoopiat (EDX) ja elementide kaardistamist, kinnitasid ühtlase ja tiheda TiO2 substraadiploki moodustumist, mis põhjustas Al₂O₃-pinnale õhukese kihi.
Nano{0}}TiO₂-ga kaetud Al2O3 membraani pinnaniisuvuse iseloomustus näitas õhus superhüdrofiilseid ja superoleofiilseid omadusi, samas kui vee all ilmnesid superoleofoobsed omadused. See ainulaadne märgamiskäitumine tuleneb TiO₂ enda kõrgest pinnaenergiast ja hierarhilise nano/mikroni karedusstruktuuri sünergilisest mõjust membraani pinnale.
Õli-veeemulsioonide eraldamise jõudluskatsed ristvoolu-filtratsioonisüsteemis näitasid, et membraani permeaadi voog suurenes töörõhu suurenedes ligikaudu lineaarselt ja eraldusefektiivsus püsis stabiilselt üle 99% rõhuvahemikus 0,5–2 baari. Pikaajaline stabiilsuse testimine pärast 840-minutilist pidevat töötamist näitas, et orgaanilise (õli) saastatuse mõjul vähenes permeaadi voog ligikaudu 70%-ni selle algväärtusest, kuid eraldusefektiivsus ei kõikunud oluliselt. Veelgi olulisem on see, et TiO₂ olemuslikke fotokatalüütilisi isepuhastuvaid{10}}omadusi kasutades oli membraani pinnale kogunenud orgaaniliste saasteainete tõhusaks lagundamiseks vaja vaid 45-minutilist UV-kiirgust, taastades voo ligikaudu 90%-ni selle algväärtusest.
3. Pesuvee taastamine, kasutades marmoritolmust säästvat keraamilist membraani: jõudlus, saastumise analüüs
Ajakiri: Environmental Research
Kiirenenud linnastumine ja tärkava majandusega riikide kiire areng on viinud veeressursside üle{0}}kasutamiseni. Kuigi põllumajandus ja tööstus moodustavad üle 60% kogu veetarbimisest, on elamute veekasutus ka oluline reoveeallikas-peaaegu 50–80% ärajuhitavast reoveest pärineb majapidamistegevusest. Jätkuv rahvastiku kasv ja linnastumine suurendavad otseselt pesunõudlust, mille tulemuseks on suur hulk pesureovett.
Selles uuringus kasutatakse pesureovee puhastamiseks marmorijäätmetest valmistatud jätkusuutlikku keraamilist membraani, mis on kombineeritud raskusjõuga-juhitava-tupikfiltrisüsteemiga, mille tulemuseks on madalad protsessikulud. Membraani jõudlust hinnati kahe mõõtme alusel: saasteainete eemaldamise ja saastumisvastase võimekuse alusel. Madala -rõhuga, ainult 0,05 baari juures, saavutas membraan keemilise hapnikuvajaduse (COD) eemaldamise määra 88%, mikroplasti (MP) puhul 98% ja hägususe osas 99%. Toorvee COD ja MP kontsentratsioonid olid vastavalt 1265 mg/l ja 2,88 × 106 osakest/l; pärast ravi langes KHT 145 mg/l-ni, mis vastab mitte-{14}}joogitarbimise aktsepteerimisstandarditele. Samal ajal oli membraanil suurepärane saastumisvastane jõudlus, voolu taastumismäär (FRR) oli 81%.
Saastumise mehhanismi analüüs näitas, et membraani saastumises domineerisid täieliku pooride ummistumise ja kooki filtreerimise koosmõju. Selles membraanis on kombineeritud kõrge saasteainete eemaldamise tõhusus suurepäraste saastumisvastaste omadustega, mistõttu on see ideaalne pesureovee puhastamiseks, kuna toodetud vesi on otse taaskasutatav mitte-joogiotstarbelistes rakendustes.
4. Antibiootikumi-resistentse Escherichia coli UV-C LED-desinfitseerimine vees: integreerimine keraamilise membraanfiltriga
Ajakiri: PROTSESSID
Antibiootikumiresistentsuse levikust on saanud ülemaailmne probleem, mis ohustab rahvatervist ja ökosüsteemi turvalisust. Uudsete desinfitseerimistehnoloogiate väljatöötamine on selle väljakutsega tegelemisel oluline suund. Selles uuringus kasutati sügavaid ultraviolettkiirgust kiirgavaid dioode (UV-C LED-id), et kinnitada antibiootikumiresistentse Escherichia coli inaktiveerimist, mis on eraldatud reaalsest veekeskkonnast (sh merevesi, pinnavesi ja puhastatud munitsipaalvesi).
Katses valiti kaks tüüpilist UV-C lainepikkust, 255 nm ja 265 nm, ning rakendati UV-kiirguse doose 1–7 mJ/cm² fosfaatpuhvri lahustele, mis olid nakatatud 10 E. coli tüvest koosneva segabakterikultuuriga. Tulemused näitasid, et kiiritusdoosi 2 mJ/cm² korral saavutasid mõlemad lainepikkused ligikaudu viis suurusjärku bakteriaalset logaritmilist inaktivatsiooni. Skaneeriva elektronmikroskoopia (SEM) vaatlus ei näidanud olulisi muutusi bakterite morfoloogias pärast UV-kiirgust, kuid täheldati pürimidiini dimeeri moodustumise kvantitatiivset tuvastamist -umbes 40 ng/mL tsüklobutaanpürimidiini dimeere tekkis mõlemal lainepikkusel annuses 2 mJ/cm², mis kinnitas, et DNA aktiveerimise mehhanism oli 2 mJ/cm².
Uuringus testiti ka ränikarbiidi keraamilise tasapinnalise lehtmembraani veepuhastusvõimet: nii kogu kolibakterite kui ka E. coli keskmine hülgamismäär ulatus 99,9%-ni. Koos UV-C LED-tehnoloogia ja keraamilise membraanitehnoloogiaga on võimalik saavutada membraanikontsentraadi sügav desinfitseerimine inaktiveerimismääraga 99,985% või rohkem, mis näitab täielikult selle tehnoloogiakombinatsiooni rakenduspotentsiaali tõhusa vee desinfitseerimise valdkonnas. Pilt
5. Nano-halloysite keraamiliste membraanide tõhusus plii eemaldamisel saastunud veest.
Ajakiri: Water Science and Technology
Selles uuringus valmistati keraamilised nanokomposiitmembraanid, mis olid legeeritud halloisiidi nanotorude (HNT) ja mangaantetroksiidi (Mn₃O4) nanoosakestega, ning hinnati süstemaatiliselt nende plii eemaldamist vees. Kuus tüüpi keraamilisi nanokomposiitmembraane valmistati, reguleerides HNT sisaldust (75, 80, 85 massiprotsenti) ja paagutamistemperatuuri (900, 1000 kraadi), hoides klinkri lisamise (8 massiprotsenti) ja Mn3O4 dopingu konstantsena.
Veevoolu testi tulemused näitasid, et membraanil H85-900 (sisaldab 85% HNT-d, paagutatud 900 kraadi juures) oli parim läbilaskvus, vooga 390 l/(m²·h) 5-baarise rõhu juures. Sünteesitud pliid sisaldavate vesilahuste testides näitas H80-1000 membraan (sisaldab 80% HNT-d, paagutatud 1000 kraadi juures) kõrgeimat plii eemaldamise määra, ulatudes 99,84%. Tegelikes põhjavee katsetes säilitas selle membraani eemaldamise kõrge efektiivsuse 99,16%.
Selles uuringus sünteesiti Mn₃O₄ nanoosakesi, kasutades kaas-sadestamise meetodit ja viidi läbi mitmemõõtmeline iseloomustus: skaneeriv elektronmikroskoopia (SEM) näitas osakeste ühtlast kristalliseerumist suurusega 30–40 nm; Röntgenfluorestsentsspektroskoopia (XRF) kinnitas Mn3O4 puhtust 95,2%; X-kiirte difraktsioon (XRD) näitas tetragonaalset kristallisüsteemi; ja UV-Vis-spektroskoopia näitas iseloomulikke neeldumispiike lainepikkustel 220 nm (O²⁻-Mn²⁺/Mn³⁺ laengu ülekanne) ja 350 nm (d-d kristallivälja üleminek). Need tulemused näitavad, et keraamilistel membraanidel, mis kasutavad kohalikku päritolu halloysite, on hea rakenduspotentsiaal raskmetallide tervendamise valdkonnas veetöötluses.
