A Web of Science (SCI) a közelmúltban 5, a kerámia membrános vízkezeléssel kapcsolatos cikket adott hozzá.
1. Hulladék átalakítása vízszűrőkké: mini{1}}áttekintés az újrahasznosított anyagokból származó kerámia membránokról
Journal: Hulladék
A globális vízválság tovább súlyosbodik, az ipari és települési hulladék pedig továbbra is fenntarthatatlanul halmozódik fel, ami sürgősen innovatív megoldásokat igényel, amelyek megfelelnek a körforgásos gazdaság koncepciójának. Ez az áttekintés a hulladék{1}}alapú kerámia membránok-transzformációs potenciálját vizsgálja, és fenntartható víztisztítási stratégiaként használja őket, hogy egyszerre kezelje a hulladékforrások felhasználásának és a tiszta víz hiányának kettős kihívását. A hagyományos kerámia membránokat nagy-tisztaságú szervetlen anyagokból készítik, és kiváló vegyi korrózióállóságukról, hőstabilitásukról és tartósságukról ismertek. A legújabb kutatások azt mutatják, hogy az olyan ipari melléktermékek, mint a vörösiszap, pernye, nagyolvasztó salak, széngumó és kemencehengerhulladék, mind hatékonyan átalakíthatók olyan szűrőanyagokká, amelyek egyesítik az alacsony költséget és a nagy teljesítményt. Ez a cikk szisztematikusan áttekinti a hulladék-alapú kerámia membránok előkészítési folyamatát, anyagtulajdonságait és teljesítménymutatóit, bemutatva ennek a megközelítésnek a megvalósíthatóságát: az ipari hulladék funkcionális szűrőanyaggá alakítása nemcsak a környezetszennyezést csökkentheti, hanem a globális vízbiztonságot és a fenntartható fejlődést is erőteljesen támogatja.
2. Felület-nedvesítő -vezérelt és foto-katalitikus öntisztító-TiO₂/Al2O3 kerámia membrán olajos szennyvíztisztításhoz
Folyóirat: FELÜLETEK ÉS INTERFÉSZEK
A membrán elszennyeződése és a fluxus bomlása a hosszú távú-szűrés során a membrán-alapú olaj-víz-emulziós elválasztási technológiák fő kihívásai. Ez a tanulmány egy többfunkciós kerámia membránt készített hidrofil permeabilitással, oleofób tulajdonságokkal és fotokatalitikus öntisztító tulajdonságokkal, hogy enyhítse ezeket a problémákat. Ezt a membránt úgy állítottuk elő, hogy egy nano-titán-dioxid (TiO₂) bevonatot egy porózus alumínium-oxid (Al2O3) szubsztrátumra cseppentettük, majd kalcináltuk. A röntgendiffrakcióval (XRD), pásztázó elektronmikroszkópiával (SEM), energia-diszperzív röntgenspektroszkópiával (EDX) és elemtérképezéssel végzett szerkezeti, morfológiai és összetételi elemzések megerősítették az egyenletes és sűrű TiO2 vékonyréteg kialakulását az Al₂O₃-al₂O₃-képződéssel járó kristályfelületen.
A nano{0}}TiO₂ bevonatú Al2O3 membrán felületi nedvesíthetőségének jellemzése szuperhidrofil és szuperoleofil tulajdonságokat mutatott ki levegőben, míg víz alatt szuperoleofób tulajdonságokat mutatott. Ez az egyedülálló nedvesítési viselkedés magának a TiO₂ nagy felületi energiájából és a hierarchikus nano/mikron érdesség szerkezetének a membrán felületére gyakorolt szinergikus hatásából adódik.
A keresztáramú szűrőrendszerben végzett olaj-víz-emulziós elválasztás teljesítménytesztjei azt mutatták, hogy a membrán permeátum fluxusa megközelítőleg lineárisan nőtt az üzemi nyomás növekedésével, és az elválasztási hatékonyság stabilan 99% felett maradt a 0,5–2 bar nyomástartományban. A 840 perces folyamatos működés utáni hosszú távú stabilitási teszt kimutatta, hogy a szerves (olajos) szennyeződés hatására a permeátum fluxus körülbelül a kezdeti érték 70%-ára csökkent, de az elválasztás hatékonysága nem ingadozott jelentősen. Ennél is fontosabb, hogy a TiO₂ belső fotokatalitikus öntisztító tulajdonságait kihasználva mindössze 45 perc UV-besugárzásra volt szükség a membrán felületén felhalmozódott szerves szennyeződések hatékony lebontásához, és a fluxus visszaállítása a kezdeti érték körülbelül 90%-ára.
3. Mosodai víz visszanyerése fenntartható kerámia membrán használatával hulladék márványporból: Teljesítmény, szennyeződés elemzés
Folyóirat: Environmental Research
A felgyorsult urbanizáció és a feltörekvő gazdaságok gyors fejlődése a vízkészletek túlzott{0}}kiaknázásához vezetett. Bár a mezőgazdaság és az ipar adja a teljes vízfogyasztás több mint 60%-át, a lakossági vízhasználat is jelentős szennyvízforrás-a kibocsátott szennyvíz közel 50-80%-a háztartási tevékenységekből származik. A népesség folyamatos növekedése és az urbanizáció közvetlenül növeli a mosodai keresletet, ami jelentős mennyiségű szennyvizet eredményez.
Ez a tanulmány hulladék márványporból előállított, fenntartható kerámia membránt használ a mosodai szennyvíz kezelésére, kombinálva egy gravitációs-meghajtott-zsákutca szűrőrendszerrel, ami alacsony teljes folyamatköltséget eredményez. A membrán teljesítményét két dimenzió alapján értékelték: szennyezőanyag-eltávolító és lerakódásgátló képesség alapján. Alacsony-nyomású, mindössze 0,05 bar-os működés mellett a membrán 88%-os eltávolítási arányt ért el a kémiai oxigénigény (COD), 98%-os a mikroműanyagok (MP) és 99%-os a zavarosság tekintetében. A nyersvíz KOI és MP koncentrációja 1265 mg/l, illetve 2,88 × 106 részecske/l volt; a kezelés után a KOI 145 mg/l-re csökkent, ami megfelel a nem ivóvízre vonatkozó elfogadási szabványoknak. Ezzel egyidejűleg a membrán kiváló lerakódásgátló teljesítményt mutatott, 81%-os fluxus-visszanyerési arány (FRR) mellett.
A szennyeződési mechanizmus elemzése azt mutatta, hogy a membrán eltömődését a teljes póruselzáródás és a pogácsa szűrés együttes hatása uralja. Ez a membrán a magas szennyezőanyag-eltávolítási hatékonyságot kiváló korhadásgátló tulajdonságokkal ötvözi, így ideális a mosodai szennyvíz kezelésére, és az előállított víz közvetlenül újrafelhasználható nem-ivóvízben.
4. Antibiotikumok UV-C LED-fertőtlenítése-Rezisztens Escherichia coli vízben: integráció kerámia membránszűréssel
Folyóirat: FOLYAMATOK
Az antibiotikum-rezisztencia terjedése globális problémává vált, amely veszélyezteti a közegészséget és az ökoszisztéma biztonságát. Az újszerű fertőtlenítési technológiák fejlesztése fontos irány e kihívás kezelésében. Ez a tanulmány mély ultraibolya fényt kibocsátó-diódákat (UV-C LED-eket) használt a valódi vízi környezetből (beleértve a tengervizet, a felszíni vizet és a kezelt települési visszanyert vizet) izolált, antibiotikum--rezisztens Escherichia coli inaktiválására-.
A kísérletben két tipikus UV-C hullámhosszt, 255 nm-t és 265 nm-t választottak ki, és 1-7 mJ/cm² UV-sugárzást alkalmaztak 10 E. coli törzsből álló vegyes baktériumtenyészettel beoltott foszfátpufferoldatokra. Az eredmények azt mutatták, hogy 2 mJ/cm² besugárzási dózis mellett mindkét hullámhossz körülbelül öt nagyságrendű bakteriális logaritmikus inaktivációt ért el. A pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) megfigyelés nem mutatott ki szignifikáns változást a baktériumok morfológiájában UV besugárzás után, de a pirimidin dimer képződés kvantitatív kimutatása volt megfigyelhető -mindkét hullámhosszon kb. 40 ng/ml ciklobutánpirimidin dimer keletkezett, 2 mJ/cm² dózisban, ami azt igazolja, hogy a DNS károsodás elsődleges mechanizmusa 2 mJ/cm².
A tanulmány a szilícium-karbid kerámia lapos lemezmembrán vízkezelési teljesítményét is tesztelte: az átlagos kilökődési arány mind az összes coliform, mind az E. coli esetében elérte a 99,9 %-ot. Az UV-C LED technológiával és a kerámia membrántechnológiával párosítva a membránkoncentrátum mély fertőtlenítése érhető el, 99,985%-os vagy magasabb inaktiválási arány mellett, teljes mértékben bizonyítva ennek a technológiai kombinációnak az alkalmazási lehetőségeit a hatékony vízfertőtlenítés területén. Kép
5. A nano-halloysite kerámia membránok hatékonysága az ólom eltávolításában a szennyezett vízből.
Folyóirat: Water Science and Technology
Ez a vizsgálat kerámia nanokompozit membránokat készített halloysite nanocsövekkel (HNT-kkel) és mangán-tetroxid (Mn₃O4) nanorészecskékkel, és szisztematikusan értékelte azok ólomeltávolítási teljesítményét vízben. Hatféle kerámia nanokompozit membránt állítottunk elő a HNT tartalom (75, 80, 85 tömeg%) és szinterezési hőmérséklet (900, 1000 fok) beállításával, miközben a klinker hozzáadását (8 tömeg%) és a Mn3O4 adalékolást állandó értéken tartottuk.
A vízáram-teszt eredményei azt mutatták, hogy a H85-900 membrán (85% HNT-t tartalmaz, 900 fokon szinterezve) rendelkezett a legjobb áteresztőképességgel, 390 L/(m²·h) fluxussal 5 bar nyomáson. A szintetizált ólomtartalmú vizes oldatok tesztjei során a H80-1000 membrán (80% HNT-t tartalmaz, 1000 fokon szinterezve) mutatta a legmagasabb ólomeltávolítási arányt, elérte a 99,84%-ot. A tényleges talajvíz-tesztekben ez a membrán magas, 99,16%-os eltávolítási hatékonyságot tartott fenn.
Ebben a tanulmányban Mn₃O4 nanorészecskéket szintetizáltak ko-kicsapási módszerrel, és több-dimenziós jellemzést végeztek: a pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) egyenletes, 30–40 nm-es szemcsekristályosodást mutatott ki; A röntgenfluoreszcencia spektroszkópia (XRF) 95,2%-os Mn3O4 tisztaságot igazolt; A röntgendiffrakció (XRD) tetragonális kristályrendszert jelez; és UV-Vis spektroszkópia jellemző abszorpciós csúcsokat mutatott 220 nm-en (O²⁻-Mn²⁺/Mn³⁺ töltésátvitel) és 350 nm-en (d-d kristálytérátmenet). Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a helyi forrásból származó halloysitet használó kerámia membránok jó alkalmazási potenciállal rendelkeznek a vízkezelésben a nehézfém-remediáció területén.
