Web of Science (SCI) a adăugat recent 5 articole legate de tratarea apei cu membrane ceramice.
1. Transformarea deșeurilor în filtre de apă: o mini-revizuire a membranelor ceramice din materiale reciclate
Jurnal: Deșeuri
Criza globală a apei continuă să se agraveze, iar deșeurile industriale și municipale continuă să se acumuleze în mod nesustenabil, necesitând de urgență soluții inovatoare care se conformează conceptului de economie circulară. Această recenzie explorează potențialul de transformare al membranelor ceramice-pe bază de deșeuri-, utilizându-le ca strategie durabilă de purificare a apei pentru a aborda simultan provocările duble ale utilizării resurselor de deșeuri și deficitul de apă curată. Membranele ceramice tradiționale sunt preparate din materiale anorganice de-puritate ridicată și sunt cunoscute pentru rezistența lor excelentă la coroziune chimică, stabilitatea termică și durabilitatea. Cercetări recente arată că subprodusele industriale, cum ar fi noroiul roșu, cenușa zburătoare, zgura de furnal, ganga de cărbune și deșeurile de role din cuptor, toate pot fi transformate eficient în materiale filtrante care combină costul scăzut și performanța ridicată. Acest articol analizează sistematic procesul de preparare, proprietățile materialelor și indicatorii de performanță ai membranelor ceramice pe bază de deșeuri-, demonstrând fezabilitatea acestei abordări: transformarea deșeurilor industriale în materiale filtrante funcționale poate nu numai să reducă poluarea mediului, ci și să ofere un sprijin puternic pentru securitatea apei la nivel mondial și dezvoltarea durabilă.
2. O membrană ceramică TiO₂/Al₂O₃ cu autocurățare foto{-catalitică și foto-condusă la umectarea-de suprafață pentru remedierea apelor uzate uleioase
Jurnal: SUPRAFEȚE ȘI INTERFEȚE
Încrustarea membranei și degradarea fluxului în timpul-filtrării pe termen lung sunt provocările de bază cu care se confruntă tehnologiile de separare a emulsiilor de apă-pe bază de ulei-membrană. Acest studiu a pregătit o membrană ceramică multifuncțională cu permeabilitate hidrofilă, oleofobicitate și proprietăți fotocatalitice de auto-curățare pentru a atenua aceste probleme. Această membrană a fost preparată prin picurare-acoperirea unui strat de nano-dioxid de titan (TiO₂) pe un substrat poros de alumină (Al₂O₃), urmată de calcinare. Analizele structurale, morfologice și compoziționale folosind difracția cu raze X (XRD), microscopia electronică cu scanare (SEM), spectroscopia cu raze X-dispersive de energie (EDX) și cartografierea elementară au confirmat formarea unui strat subțire de TiO₂ uniform și dens, fără modificarea stratului subțire al substratului sau al suprafeței de Al₃₃c. provocând blocarea porilor.
Caracterizarea umectabilității suprafeței membranei de Al₂O₃ acoperită cu nano-TiO₂ a dezvăluit proprietăți superhidrofile și superoleofile în aer, în timp ce prezintă proprietăți superoleofobe sub apă. Acest comportament unic de umectare provine din energia de suprafață ridicată a TiO₂ în sine și din efectul sinergic al structurii ierarhice de rugozitate nano/micron pe suprafața membranei.
Testele de performanță ale separării emulsiei de ulei-apă sub un sistem de filtrare cu flux-încrucișat au arătat că fluxul de permeat al membranei a crescut aproximativ liniar odată cu creșterea presiunii de operare, iar eficiența separării a rămas stabilă peste 99% în intervalul de presiune de 0,5–2 bar. Testele de stabilitate pe termen lung-după 840 de minute de funcționare continuă au arătat că, afectat de contaminarea organică (ulei), fluxul de permeat a scăzut la aproximativ 70% din valoarea sa inițială, dar eficiența separării nu a fluctuat semnificativ. Mai important, utilizând proprietățile fotocatalitice intrinseci de auto-curățare ale TiO₂, au fost necesare doar 45 de minute de iradiere UV pentru a degrada în mod eficient poluanții organici acumulați pe suprafața membranei, restabilind fluxul la aproximativ 90% din valoarea sa inițială.
3. Recuperarea apei de spălătorie folosind membrană ceramică durabilă din praful rezidual de marmură: performanță, analiză a murdării
Jurnal: Cercetarea mediului
Urbanizarea accelerată și dezvoltarea rapidă a economiilor emergente au dus la supra-exploatarea resurselor de apă. Deși agricultura și industria reprezintă peste 60% din consumul total de apă, utilizarea apei rezidențiale este, de asemenea, o sursă semnificativă de apă uzată-aproape 50%-80% din apele uzate evacuate provin din activitățile casnice. Creșterea continuă a populației și urbanizarea generează în mod direct cererea de spălătorie, rezultând cantități substanțiale de ape uzate pentru spălătorie.
Acest studiu utilizează o membrană ceramică durabilă preparată din praf de marmură reziduală pentru a trata apele uzate de rufe, combinată cu un sistem de filtrare-funcționat de gravitație-, rezultând un cost global scăzut al procesului. Performanța membranei a fost evaluată pe baza a două dimensiuni: capacitatea de îndepărtare a poluanților și capacitatea de antifouling. În condiții de funcționare la presiune joasă-la doar 0,05 bar, membrana a atins rate de îndepărtare de 88% pentru cererea chimică de oxigen (COD), 98% pentru microplastice (MP) și 99% pentru turbiditate. Concentrațiile de COD și MP în apă brută au fost de 1265 mg/L și, respectiv, 2,88 × 10⁶ particule/L; după tratament, COD a scăzut la 145 mg/L, îndeplinind standardele de acceptare pentru uz non-potabil. Simultan, membrana a prezentat o excelentă performanță antifouling, cu o rată de recuperare a fluxului (FRR) de 81%.
Analiza mecanismului de murdărie a arătat că murdărirea membranei a fost dominată de efectele combinate ale blocării complete a porilor și ale filtrării turtei. Această membrană combină o eficiență ridicată de îndepărtare a poluanților cu proprietăți excelente antifouling, făcând-o ideală pentru tratarea apelor uzate de rufe, apa produsă fiind direct reutilizabilă în aplicații non-potabile.
4. Dezinfecția cu LED-uri UV-C a Escherichia coli rezistentă la antibiotice-în apă: integrare cu filtrarea cu membrană ceramică
Jurnal: PROCESE
Răspândirea rezistenței la antibiotice a devenit o problemă globală care amenință sănătatea publică și securitatea ecosistemului. Dezvoltarea de noi tehnologii de dezinfecție este o direcție importantă pentru abordarea acestei provocări. Acest studiu a folosit diode emițătoare de lumină ultravioletă profundă-(LED-uri UV-C) pentru a valida inactivarea Escherichia coli rezistentă la antibiotice-izolată din mediile acvatice-lumii reale (inclusiv apă de mare, apă de suprafață și apă municipală recuperată tratată).
Experimentul a selectat două lungimi de undă UV-C tipice, 255 nm și 265 nm, și a aplicat doze de iradiere UV de 1–7 mJ/cm² soluțiilor tampon fosfat inoculate cu o cultură bacteriană mixtă de 10 tulpini de E. coli. Rezultatele au arătat că la o doză de iradiere de 2 mJ/cm², ambele lungimi de undă au atins aproximativ cinci ordine de mărime de inactivare logaritmică bacteriană. Observarea la microscopia electronică cu scanare (SEM) nu a evidențiat modificări semnificative ale morfologiei bacteriene după iradierea UV, dar s-a observat detectarea cantitativă a formării dimerilor de pirimidină{10}}aproximativ 40 ng/mL de dimeri de ciclobutanpirimidină au fost produși la ambele lungimi de undă la o doză de activare a ADN-ului confirmat că mecanismul de activare a fost de 2 mJ/cm².
Studiul a testat, de asemenea, performanța de tratare a apei a membranei plate ceramice cu carbură de siliciu: rata medie de respingere atât pentru coliformii totali, cât și pentru E. coli a atins 99,9%. Împreună cu tehnologia UV-C LED și tehnologia cu membrane ceramice, se poate realiza dezinfecția profundă a concentratului membranar, cu o rată de inactivare de 99,985% sau mai mare, demonstrând pe deplin potențialul de aplicare al acestei combinații de tehnologie în domeniul dezinfectării eficiente a apei. Imagine
5. Eficacitatea membranelor ceramice nano-haloysite în îndepărtarea plumbului din apa poluată.
Jurnal: Știința și Tehnologia apei
Acest studiu a pregătit membrane nanocompozite ceramice dopate cu nanotuburi de haloysit (HNT) și nanoparticule de tetroxid de mangan (Mn₃O₄) și a evaluat sistematic performanța lor de îndepărtare a plumbului în apă. S-au preparat șase tipuri de membrane nanocompozite ceramice prin ajustarea conținutului de HNT (75, 80, 85% în greutate) și a temperaturii de sinterizare (900, 1000 grade), menținând în același timp adiția de clincher (8%) și dopajul Mn₃O₄ constant.
Rezultatele testului de flux de apă au arătat că membrana H85-900 (conținând 85% HNT, sinterizat la 900 de grade) a avut cea mai bună permeabilitate, cu un flux de 390 L/(m²·h) la o presiune de 5 bar. În testele cu soluții apoase sintetizate cu conținut de plumb, membrana H80-1000 (conținând 80% HNT, sinterizat la 1000 de grade) a arătat cea mai mare rată de îndepărtare a plumbului, ajungând la 99,84%. În testele efective de stropire a apei subterane, această membrană a menținut o eficiență ridicată de îndepărtare de 99,16%.
Acest studiu a sintetizat nanoparticule de Mn₃O₄ folosind o metodă de co-precipitare și a efectuat o caracterizare multi{-dimensională: microscopia electronică cu scanare (SEM) a arătat o cristalizare uniformă a particulelor cu o dimensiune de 30–40 nm; Spectroscopia de fluorescență cu raze X (XRF) a confirmat o puritate Mn₃O₄ de 95,2%; Difracția cu raze X-(XRD) a indicat un sistem cristalin tetragonal; și spectroscopia UV-Vis a arătat vârfuri de absorbție caracteristice la 220 nm (transfer de sarcină O²⁻{-Mn²⁺/Mn³⁺) și 350 nm (tranziția câmpului cristalin d{{-d). Aceste rezultate demonstrează că membranele ceramice care utilizează haloisit de proveniență locală au un potențial bun de aplicare în domeniul remedierii metalelor grele în tratarea apei.
