Web of Science (SCI) nedávno přidal 5 článků týkajících se úpravy vody pomocí keramické membrány.
1. Transformace odpadu na vodní filtry: Mini-recenze keramických membrán z upcyklovaných materiálů
Časopis: Odpad
Globální vodní krize se stále zhoršuje a průmyslový a komunální odpad se nadále neudržitelně hromadí, což naléhavě vyžaduje inovativní řešení, která jsou v souladu s konceptem oběhového hospodářství. Tento přehled zkoumá transformační potenciál odpadních -keramických membrán- a využívá je jako udržitelnou strategii čištění vody, která zároveň řeší dvojí problémy, jako je využívání odpadních zdrojů a nedostatek čisté vody. Tradiční keramické membrány se připravují z vysoce čistých anorganických materiálů a jsou známé svou vynikající chemickou odolností proti korozi, tepelnou stabilitou a trvanlivostí. Nedávný výzkum ukazuje, že průmyslové vedlejší produkty, jako je červené bahno, popílek, vysokopecní struska, uhelná hlušina a odpad z pecních válců, lze efektivně přeměnit na filtrační materiály, které kombinují nízkou cenu a vysoký výkon. Tento článek systematicky posuzuje proces přípravy, vlastnosti materiálů a výkonnostní ukazatele keramických membrán na bázi odpadu- a demonstruje proveditelnost tohoto přístupu: přeměna průmyslového odpadu na funkční filtrační materiály může nejen snížit znečištění životního prostředí, ale také poskytnout silnou podporu pro globální zabezpečení vody a udržitelný rozvoj.
2. Keramická membrána TiO₂/Al₂O₃ řízená-a foto-katalytickou samočistící-smáčivostí pro sanaci zaolejovaných odpadních vod
Časopis: SURFACES AND INTERFACES
Znečištění membrán a rozpad tavidla během dlouhodobé{0}}filtrace jsou hlavní problémy, kterým čelí technologie separace emulzí na bázi membrány-olej-vody. Tato studie připravila multifunkční keramickou membránu s hydrofilní permeabilitou, oleofobností a fotokatalytickými samočisticími vlastnostmi ke zmírnění těchto problémů. Tato membrána byla připravena nakapáním nano-oxidu titaničitého (TiO₂) na porézní substrát z oxidu hlinitého (Al2O3) s následnou kalcinací. Strukturální, morfologické a kompoziční analýzy pomocí rentgenové difrakce (XRD), rastrovací elektronové mikroskopie (SEM), energeticky -disperzní rentgenové spektroskopie (EDX) a elementárního mapování, které způsobilo vytvoření jednotné a husté vrstvy TiO₂ na povrchové tenké vrstvě krystalického bloku Al₂ nebo O.₃
Charakterizace povrchové smáčivosti nano-TiO₂ potažené Al₂O3 membrány odhalila superhydrofilní a superoleofilní vlastnosti na vzduchu, zatímco superoleofobní vlastnosti pod vodou. Toto jedinečné smáčivé chování pramení z vysoké povrchové energie samotného TiO₂ a synergického efektu hierarchické struktury nano/mikronové drsnosti na povrchu membrány.
Výkonnostní testy separace emulze oleje-vody pod filtračním systémem s křížovým{1}}průtokem ukázaly, že tok permeátu membránou rostl přibližně lineárně se zvyšujícím se provozním tlakem a účinnost separace zůstala stabilní nad 99 % v rozmezí tlaku 0,5–2 bar. Dlouhodobé-testování stability po 840 minutách nepřetržitého provozu ukázalo, že ovlivněný organickou (olejovou) kontaminací se tok permeátu snížil na přibližně 70 % původní hodnoty, ale účinnost separace výrazně nekolísala. Ještě důležitější je, že při využití vnitřních fotokatalytických samočisticích vlastností TiO₂ bylo zapotřebí pouze 45 minut UV záření k účinnému rozkladu nahromaděných organických znečišťujících látek na povrchu membrány a obnovení toku na přibližně 90 % původní hodnoty.
3. Rekultivace prací vody pomocí udržitelné keramické membrány z odpadního mramorového prachu: Výkon, analýza znečištění
Časopis: Environmental Research
Zrychlená urbanizace a rychlý rozvoj rozvíjejících se ekonomik vedly k nadměrnému-využívání vodních zdrojů. Přestože zemědělství a průmysl představují více než 60 % celkové spotřeby vody, spotřeba vody v domácnostech je také významným zdrojem odpadních vod-téměř 50 %–80 % vypouštěných odpadních vod pochází z činností domácností. Pokračující populační růst a urbanizace přímo zvyšují poptávku po praní, což má za následek značné množství odpadních vod z praní.
Tato studie využívá udržitelnou keramickou membránu připravenou z odpadního mramorového prachu k čištění odpadních vod z prádla v kombinaci s gravitačním -slepým{1}}filtračním systémem, což má za následek nízké celkové náklady na proces. Výkon membrány byl hodnocen na základě dvou dimenzí: odstraňování znečišťujících látek a schopnost proti znečištění. Při provozu za nízkého-tlaku při pouhých 0,05 baru dosáhla membrána rychlosti odstranění 88 % pro chemickou spotřebu kyslíku (CHSK), 98 % pro mikroplasty (MP) a 99 % pro zákal. Koncentrace CHSK a MP surové vody byly 1265 mg/la 2,88 × 10⁶ částic/l; po léčbě se CHSK snížila na 145 mg/l, což odpovídá standardům přijatelnosti pro jiné než-pití. Současně membrána vykazovala vynikající vlastnosti proti znečištění s mírou obnovy toku (FRR) 81 %.
Analýza mechanismu zanášení ukázala, že zanášení membrány bylo ovládáno kombinovanými účinky úplného zablokování pórů a filtrace koláče. Tato membrána spojuje vysokou účinnost odstraňování znečišťujících látek s vynikajícími vlastnostmi proti znečištění, díky čemuž je ideální pro čištění odpadních vod z prádla, přičemž vyrobená voda je přímo znovu použitelná v jiných než-pitných aplikacích.
4. UV-C LED dezinfekce antibiotika-odolné Escherichia coli ve vodě: Integrace s filtrací s keramickou membránou
Časopis: PROCESY
Šíření antibiotické rezistence se stalo globálním problémem ohrožujícím veřejné zdraví a bezpečnost ekosystémů. Vývoj nových dezinfekčních technologií je důležitým směrem k řešení tohoto problému. Tato studie použila diody emitující hluboké ultrafialové světlo- (UV-C LED) k ověření inaktivace antibiotika -rezistentní Escherichia coli izolované ze skutečných-vodních prostředí světa (včetně mořské vody, povrchové vody a upravené komunální regenerované vody).
Experiment vybral dvě typické vlnové délky UV{0}}C, 255 nm a 265 nm, a aplikoval dávky UV záření 1–7 mJ/cm² na roztoky fosfátového pufru naočkované směsnou bakteriální kulturou 10 kmenů E. coli. Výsledky ukázaly, že při dávce ozáření 2 mJ/cm² dosáhly obě vlnové délky přibližně pěti řádů bakteriální logaritmické inaktivace. Pozorování pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (SEM) neodhalilo významné změny v bakteriální morfologii po ozáření UV zářením, ale byla pozorována kvantitativní detekce tvorby pyrimidinových dimerů-přibližně 40 ng/ml cyklobutanpyrimidinových dimerů bylo produkováno na obou vlnových délkách při dávce 2 mJ/cm², což potvrzuje, že došlo k primárnímu aktivačnímu mechanismu poškození DNA.
Studie také testovala účinnost při úpravě vody keramické ploché membrány z karbidu křemíku: průměrná míra odmítnutí pro celkové koliformní bakterie i E. coli dosáhla 99,9 %. Ve spojení s technologií UV-C LED a technologií keramické membrány lze dosáhnout hloubkové dezinfekce membránového koncentrátu s mírou inaktivace 99,985 % nebo vyšší, což plně demonstruje aplikační potenciál této kombinace technologií v oblasti účinné dezinfekce vody. Obraz
5. Účinnost nano-haloysitových keramických membrán při odstraňování olova ze znečištěné vody.
Časopis: Water Science and Technology
Tato studie připravila keramické nanokompozitní membrány dopované halloysitovými nanotrubičkami (HNT) a nanočásticemi oxidu manganitého (Mn₃O₄) a systematicky hodnotila jejich účinnost při odstraňování olova ve vodě. Šest typů keramických nanokompozitních membrán bylo připraveno úpravou obsahu HNT (75, 80, 85 hm. %) a teploty slinování (900, 1000 stupňů), při zachování konstantního přídavku slínku (8 hm. %) a dopování Mn304.
Výsledky testu toku vody ukázaly, že membrána H85-900 (obsahující 85 % HNT, slinutá při 900 stupních ) měla nejlepší propustnost s tokem 390 l/(m²·h) při tlaku 5 barů. Při testech syntetizovaných vodných roztoků obsahujících olovo vykazovala membrána H80-1000 (obsahující 80 % HNT, slinutá při 1000 stupních) nejvyšší míru odstranění olova, dosahující 99,84 %. Při skutečných zkouškách podzemní vody si tato membrána udržela vysokou účinnost odstraňování 99,16 %.
Tato studie syntetizovala nanočástice Mn₃O₄ pomocí ko-precipitační metody a provedla více-rozměrnou charakterizaci: Rastrovací elektronová mikroskopie (SEM) ukázala rovnoměrnou krystalizaci částic o velikosti 30–40 nm; Rentgenová fluorescenční spektroskopie (XRF) potvrdila čistotu Mn304 95,2 %; X-difrakce (XRD) indikovala tetragonální krystalový systém; a UV-Vis spektroskopie ukázala charakteristické absorpční píky při 220 nm (přenos náboje O²⁻-Mn²⁺/Mn3⁺) a 350 nm (d-d přechod krystalového pole). Tyto výsledky prokazují, že keramické membrány využívající lokálně získaný halloysit mají dobrý aplikační potenciál v oblasti sanace těžkých kovů při úpravě vody.
