Web of Science (SCI) la nylig til 5 artikler relatert til keramisk membranvannbehandling.
1. Transforming Waste to Water Filters: En mini-gjennomgang av keramiske membraner fra resirkulerte materialer
Journal: Avfall
Den globale vannkrisen fortsetter å forverres, og industrielt og kommunalt avfall fortsetter å akkumuleres uholdbart, noe som krever et presserende innovative løsninger som er i samsvar med konseptet om en sirkulær økonomi. Denne gjennomgangen utforsker transformasjonspotensialet til avfalls-baserte keramiske membraner-ved å bruke dem som en bærekraftig vannrensestrategi for samtidig å møte de doble utfordringene med avfallsressursutnyttelse og mangel på rent vann. Tradisjonelle keramiske membraner er laget av uorganiske materialer med høy-renhet og er kjent for sin utmerkede kjemiske korrosjonsbestandighet, termiske stabilitet og holdbarhet. Nyere forskning viser at industrielle biprodukter som rødslam, flyveaske, masovnslagg, kullgang og avfall fra ovnsvalser alle effektivt kan omdannes til filtermaterialer som kombinerer lave kostnader og høy ytelse. Denne artikkelen gjennomgår systematisk forberedelsesprosessen, materialegenskaper og ytelsesindikatorer for avfalls-baserte keramiske membraner, og demonstrerer gjennomførbarheten av denne tilnærmingen: Å transformere industriavfall til funksjonelle filtermaterialer kan ikke bare redusere miljøforurensning, men også gi sterk støtte til global vannsikkerhet og bærekraftig utvikling.
2. En overflatefuktbarhet-drevet og foto-katalytisk selv-rensende TiO₂/Al₂O₃ keramisk membran for sanering av oljeholdig avløpsvann
Journal: OVERFLATE OG GRENSESNITT
Membranbegroing og fluksnedbrytning under langvarig-filtrering er kjerneutfordringene som membran-basert olje-vannemulsjonsseparasjonsteknologi står overfor. Denne studien utarbeidet en multifunksjonell keramisk membran med hydrofil permeabilitet, oleofobicitet og fotokatalytiske selvrensende egenskaper- for å lindre disse problemene. Denne membranen ble fremstilt ved å dråpe-belegge et nano-titandioksyd (TiO2)-belegg på et porøst aluminiumoksyd (Al2O3)-substrat etterfulgt av kalsinering. Strukturelle, morfologiske og komposisjonsanalyser ved bruk av røntgendiffraksjon (XRD), skanningelektronmikroskopi (SEM), energi-dispersiv røntgenspektroskopi (EDX), og elementkartlegging bekreftet dannelsen av et jevnt og tett TiO₂ tynt lag på substratoverflaten eller c-forandrende struktur på Al₃-overflaten. forårsaker poreblokkering.
Overflatefuktbarhetskarakterisering av den nano-TiO₂-belagte Al₂O₃-membranen avslørte superhydrofile og superoleofile egenskaper i luft, mens den viste superoleofobe egenskaper under vann. Denne unike fukteoppførselen stammer fra den høye overflateenergien til selve TiO₂ og den synergistiske effekten av den hierarkiske nano/mikronruhetsstrukturen på membranoverflaten.
Ytelsestester av olje-vannemulsjonseparasjon under et kryss-filtreringssystem viste at membranens permeatfluks økte omtrent lineært med økende driftstrykk, og separasjonseffektiviteten holdt seg stabil over 99 % innenfor trykkområdet 0,5–2 bar. Lang-stabilitetstesting etter 840 minutter med kontinuerlig drift viste at, påvirket av organisk (olje) forurensning, sank permeatfluksen til omtrent 70 % av den opprinnelige verdien, men separasjonseffektiviteten fluktuerte ikke signifikant. Enda viktigere, ved å utnytte de iboende fotokatalytiske selvrensende egenskapene til TiO₂, var det bare 45 minutter med UV-bestråling som var nødvendig for å effektivt bryte ned akkumulerte organiske forurensninger på membranoverflaten, og gjenopprette fluksen til omtrent 90 % av den opprinnelige verdien.
3. Gjenvinning av vaskevann ved bruk av bærekraftig keramisk membran fra avfallsmarmorstøv: Ytelse, begroingsanalyse
Tidsskrift: Miljøforskning
Akselerert urbanisering og rask utvikling av fremvoksende økonomier har ført til over-utnyttelse av vannressurser. Selv om landbruk og industri står for over 60 % av det totale vannforbruket, er vannbruk i boliger også en betydelig kilde til avløpsvann-nesten 50–80 % av avløpsvannet som slippes ut kommer fra husholdningsaktiviteter. Fortsatt befolkningsvekst og urbanisering driver direkte opp etterspørselen etter klesvask, noe som resulterer i betydelige mengder vaskevann.
Denne studien bruker en bærekraftig keramisk membran laget av avfallsmarmorstøv for å behandle vaskevannsavløp, kombinert med et tyngdekrafts-drevet blindvei-filtreringssystem, noe som resulterer i lave totale prosesskostnader. Membranytelsen ble evaluert basert på to dimensjoner: fjerning av forurensende stoffer og bunnstoffevne. Under lav-drift ved bare 0,05 bar oppnådde membranen en fjerningshastighet på 88 % for kjemisk oksygenbehov (COD), 98 % for mikroplast (MP) og 99 % for turbiditet. Råvanns-COD- og MP-konsentrasjonene var henholdsvis 1265 mg/L og 2,88 × 106 partikler/L; etter behandling ble COD redusert til 145 mg/L, noe som oppfyller akseptstandarder for ikke-drikkelig bruk. Samtidig viste membranen utmerket bunnstoff-ytelse, med en flux recovery rate (FRR) på 81 %.
Begroingsmekanismeanalyse viste at membranbegroing ble dominert av de kombinerte effektene av fullstendig poreblokkering og kakefiltrering. Denne membranen kombinerer høy effektivitet for fjerning av forurensninger med utmerkede bunnstoffegenskaper, noe som gjør den ideell for behandling av vaskevann, med det produserte vannet direkte gjenbrukbart i ikke-drikkebruk.
4. UV-C LED-desinfeksjon av antibiotika-resistent Escherichia coli i vann: integrering med keramisk membranfiltrering
Journal: PROSESSER
Spredningen av antibiotikaresistens har blitt et globalt problem som truer folkehelsen og økosystemsikkerheten. Utvikling av nye desinfeksjonsteknologier er en viktig retning for å takle denne utfordringen. Denne studien brukte dype ultrafiolett lys-emitterende dioder (UV-C LEDs) for å validere inaktiveringen av antibiotika-resistente Escherichia coli isolert fra virkelige-akvatiske miljøer (inkludert sjøvann, overflatevann og behandlet kommunalt gjenvunnet vann).
Eksperimentet valgte ut to typiske UV-C-bølgelengder, 255 nm og 265 nm, og påførte UV-bestrålingsdoser på 1–7 mJ/cm² til fosfatbufferløsninger inokulert med en blandet bakteriekultur av 10 stammer av E. coli. Resultatene viste at ved en bestrålingsdose på 2 mJ/cm² oppnådde begge bølgelengdene omtrent fem størrelsesordener av bakteriell logaritmisk inaktivering. Skanneelektronmikroskopi (SEM)-observasjon avslørte ikke signifikante endringer i bakteriell morfologi etter UV-bestråling, men kvantitativ påvisning av pyrimidin-dimer-dannelse ble observert -omtrent 40 ng/mL cyklobutanpyrimidin-dimerer ble produsert ved begge dosen av bølgelengdene av² 2 mJ, noe som bekrefter at DNA-bølgelengdene var 2 mJ. inaktiveringsmekanisme.
Studien testet også vannbehandlingsytelsen til silisiumkarbidkeramisk flatplatemembran: den gjennomsnittlige avvisningsraten for både totale kolibakterier og E. coli nådde 99,9 %. Sammen med UV-C LED-teknologi og keramisk membranteknologi, kan dyp desinfeksjon av membrankonsentratet oppnås, med en inaktiveringsgrad på 99,985 % eller høyere, noe som fullt ut viser brukspotensialet til denne teknologikombinasjonen innen effektiv vanndesinfeksjon. Bilde
5. Effektiviteten til nano-halloysite keramiske membraner når det gjelder å fjerne bly fra forurenset vann.
Tidsskrift: Vannvitenskap og teknologi
Denne studien forberedte keramiske nanokomposittmembraner dopet med halloysitt nanorør (HNTs) og mangantetroxide (Mn₃O₄) nanopartikler og evaluerte systematisk deres blyfjerningsevne i vann. Seks typer keramiske nanokomposittmembraner ble fremstilt ved å justere HNT-innholdet (75, 80, 85 vekt%) og sintringstemperatur (900, 1000 grader), mens klinkertilsetningen (8 vekt%) og Mn3O4-doping ble holdt konstant.
Vannflukstestresultater viste at H85-900-membranen (inneholdt 85 % HNT, sintret ved 900 grader) hadde den beste permeabiliteten, med en fluks på 390 L/(m²·h) ved 5 bars trykk. I tester av syntetiserte blyholdige vandige løsninger, viste H80-1000-membranen (som inneholdt 80 % HNT, sintret ved 1000 grader ) den høyeste blyfjerningshastigheten, og nådde 99,84 %. I faktiske grunnvannstester opprettholdt denne membranen en høy fjerningseffektivitet på 99,16 %.
Denne studien syntetiserte Mn₃O₄-nanopartikler ved bruk av en ko-utfellingsmetode og utførte fler-dimensjonal karakterisering: Skanneelektronmikroskopi (SEM) viste jevn partikkelkrystallisering med en størrelse på 30–40 nm; Røntgenfluorescensspektroskopi (XRF) bekreftet en Mn3O4-renhet på 95,2 %; X-strålediffraksjon (XRD) indikerte et tetragonalt krystallsystem; og UV-Vis-spektroskopi viste karakteristiske absorpsjonstopper ved 220 nm (O²⁻-Mn²⁺/Mn³⁺ ladningsoverføring) og 350 nm (d-d krystallfeltovergang). Disse resultatene viser at keramiske membraner som bruker lokalt hentet halloysitt har et godt brukspotensiale innen tungmetallsanering i vannbehandling.
