Svolta in a mitigazione di l'incrostazioni di e membrane: a tecnulugia UV/E-Cl rivoluziona u trattamentu di l'acque reflue

Foto diIvan BanduranantuUnsplash 

Una squadra di circadori chinesi hà fattu un avanzamentu rivoluzionariu in u trattamentu di l'acque residue cù l'applicazione riescita di a tecnulugia UV/E-Cl per mitigà l'incrostazioni di gel di membrana. U studiu, publicatu pocu fà inCumunicazioni di Natura, mette in risaltu un novu approcciu per migliurà l'efficienza di disidratazione è e prestazioni di filtrazione à membrana in i prucessi di trattamentu di l'acque residue.

Efficienza di disidratazione migliorata

U studiu hà dimustratu chì l'applicazione di UV/E-Cl hà migliuratu significativamente u flussu d'acqua in l'esperimenti di disidratazione, ottenendu flussi finu à u 138% di u sistema E-Cl, 239% di u sistema UV è 198% di u cuntrollu. Questu suggerisce chì UV/E-Cl interrompe efficacemente e strutture di incrostazione di a membrana, purtendu à prestazioni di disidratazione migliorate. Utilizendu un sistema mudellu SA-BSA, i circadori sò stati capaci di simulà u cumpurtamentu cumplessu di e sostanze polimeriche extracellulari (EPS) è cunfirmà a rilevanza di e proteine ​​è di i polisaccaridi in a disidratazione di i fanghi di l'acque reflue (WAS).

Approfondimenti Moleculari nantu à i Meccanismi di Fouling

U studiu hà studiatu l'interazzione intermolecolari di e proteine ​​è di i polisaccaridi, rivelendu chì u ponte elettrostaticu trà i gruppi aminichi è carbossilici ghjoca un rolu cruciale in l'incrostazioni di e membrane. Attraversu l'analisi spettrale FTIR è e simulazioni di a Teoria Funzionale di a Densità (DFT), i circadori anu identificatu trè modi di ligame moleculare, chì indicanu una forte preferenza per e cunfurmazioni lineari chì prumove a reticolazione di i polimeri. Queste scuperte furniscenu una comprensione à livellu moleculare di cume l'UV/E-Cl interrompe queste interazzione, purtendu à una viscosità ridutta, dimensioni di fiocchi più grandi è un rilasciu d'acqua miglioratu.

Ruolo Sinergicu di i Radicali Cl in a Mitigazione di l'Incrostazioni

Ulteriori analisi anu dimustratu chì i radicali di cloru (Cl•) ghjocanu un rolu dominante in a degradazione di BSA è SA, cuntribuendu più di u 90% à a so degradazione. U studiu hà riportatu costanti di velocità di reazione eccezziunalmente elevate per l'interazioni Cl• cù queste macromolecule, chì sustenenu l'efficacia di UV/E-Cl in i materiali di incrostazione di membrana in decomposizione. Stu prucessu ùn hà micca solu frammentatu e strutture SA-BSA in particelle più chjuche, ma hà ancu riduttu significativamente a so viscosità è a so capacità di idratazione, indebulendu cusì u stratu di incrostazione simile à u gel.

Approfondimenti Termodinamichi: U Statu di Presenza di l'Acqua cum'è Fattore Chjave

A ricerca hà ancu esploratu a termodinamica di l'incrostazioni di e membrane, cunfirmendu chì i stati di presenza di l'acqua - piuttostu chè i fattori cunvinziunali di porosità o permeabilità - dominanu u cumpurtamentu di l'incrostazioni di u gel. L'analisi termogravimetrica hà rivelatu chì u cuntenutu d'acqua ligata in i strati di cuntrollu di l'incrostazioni era guasi 80%, mentre chì u trattamentu UV/E-Cl l'hà riduttu à menu di u 10%. Stu cambiamentu hà permessu un rilasciu di l'acqua più faciule, riducendu infine a resistenza à a filtrazione è migliurendu l'efficienza di a filtrazione.

Versu Applicazioni Pratiche

Cù questi risultati interessanti, i circadori suggerenu di ottimizà i parametri di u reattore, cumpresi u materiale di l'elettrodu, l'intensità UV è a durata di u trattamentu, per migliurà a scalabilità di u prucessu. U studiu propone ancu l'integrazione di UV/E-Cl cù altri ossidanti, cum'è u perossidu d'idrogenu, per aumentà ulteriormente a generazione di radicali è migliurà l'efficienza di u trattamentu. Inoltre, i circadori sottolineanu u putenziale per l'usu di suluzioni di NaCl à bassa concentrazione - cum'è l'acqua di mare - per ottene un trattamentu di l'acque reflue sustenibile è economicu.

Una Svolta Universale in a Tecnulugia di e Membrane

Benchì questu studiu sia statu realizatu cù WAS, i so risultati anu implicazioni di vasta portata chì vanu al di là di u trattamentu di l'acque residue. U ricunniscimentu di i stati di presenza di l'acqua cum'è u fattore dominante in a mitigazione di l'incrostazioni di a membrana hà un significatu universale in diversi prucessi di membrana è scale di reattori. Questa scuperta apre a strada à tecnulugie di filtrazione più efficienti è sustenibili in l'industrie di trattamentu di l'acqua in u mondu sanu.

Cù a crescente dumanda mundiale per una gestione efficiente di l'acque reflue, a tecnulugia UV/E-Cl presenta una suluzione promettente per migliurà a longevità di e membrane, riduce i costi operativi è migliurà e prestazioni generali di u trattamentu. Mentre i circadori cuntinueghjanu à affinà è à sviluppà questu approcciu innovativu, u futuru di u trattamentu di l'acque reflue pare sempre più efficiente è sustenibile.

Per più dettagli, riferitevi à u studiu cumpletu publicatu in Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]

Disidratazione di fanghi efficiente è ecologica cù a tecnulugia di Holly

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