วรรณกรรมบำบัดน้ำเมมเบรนเซรามิกเอ็กซ์เพรส

Web of Science (SCI) เพิ่งเพิ่ม 5 บทความที่เกี่ยวข้องกับการบำบัดน้ำเมมเบรนเซรามิก

1. การเปลี่ยนของเสียเป็นเครื่องกรองน้ำ: -บทวิจารณ์สั้นๆ เกี่ยวกับเมมเบรนเซรามิกจากวัสดุที่นำกลับมาใช้ใหม่
วารสาร: ขยะ

วิกฤตน้ำทั่วโลกยังคงเลวร้ายลง และของเสียจากอุตสาหกรรมและของเสียจากชุมชนยังคงสะสมอย่างไม่ยั่งยืน โดยจำเป็นต้องมีการแก้ปัญหาเชิงนวัตกรรมที่สอดคล้องกับแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียนอย่างเร่งด่วน การทบทวนนี้สำรวจศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงของ-เมมเบรนเซรามิกจากของเสีย- โดยใช้เมมเบรนเป็นกลยุทธ์การทำน้ำให้บริสุทธิ์อย่างยั่งยืน เพื่อจัดการกับความท้าทายสองประการพร้อมกันในการใช้ทรัพยากรของเสียและการขาดแคลนน้ำสะอาด เมมเบรนเซรามิกแบบดั้งเดิมเตรียมจากวัสดุอนินทรีย์ที่มีความบริสุทธิ์สูง- และเป็นที่รู้จักในด้านความต้านทานการกัดกร่อนของสารเคมี ความเสถียรทางความร้อน และความทนทานที่ยอดเยี่ยม การวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นว่าผลพลอยได้ทางอุตสาหกรรม เช่น โคลนแดง เถ้าลอย ตะกรันเตาหลอม gangue ถ่านหิน และของเสียจากลูกกลิ้งเตาเผา ล้วนสามารถเปลี่ยนเป็นวัสดุกรองที่ผสมผสานต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ บทความนี้จะทบทวนกระบวนการเตรียมการ คุณสมบัติของวัสดุ และตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของเมมเบรนเซรามิกที่มีของเสีย-อย่างเป็นระบบ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของแนวทางนี้: การเปลี่ยนของเสียทางอุตสาหกรรมให้เป็นวัสดุกรองที่ใช้งานได้ไม่เพียงช่วยลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังให้การสนับสนุนอย่างมากต่อความมั่นคงทางน้ำทั่วโลกและการพัฒนาที่ยั่งยืนอีกด้วย

2. ความสามารถในการเปียกน้ำของพื้นผิว-ขับเคลื่อนและ-การทำความสะอาดด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยตนเอง-ด้วยเมมเบรนเซรามิก TiO₂/Al₂O₃ สำหรับการบำบัดน้ำเสียที่เป็นน้ำมัน

วารสาร: พื้นผิวและอินเทอร์เฟซ

การปนเปื้อนของเมมเบรนและการสลายตัวของฟลักซ์ในระหว่างการกรอง-ในระยะยาวคือความท้าทายหลักที่เทคโนโลยีการแยกอิมัลชันน้ำ-จากน้ำมันจากเมมเบรน-ต้องเผชิญ การศึกษานี้เตรียมเมมเบรนเซรามิกมัลติฟังก์ชั่นที่มีคุณสมบัติการซึมผ่านของน้ำ ความสามารถในการดูดซับน้ำมัน และการทำความสะอาดตัวเองด้วยโฟโตคะตะไลติก-เพื่อบรรเทาปัญหาเหล่านี้ เมมเบรนนี้เตรียมโดยหยด-การเคลือบนาโน-ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO₂) ลงบนซับสเตรตอะลูมินาที่มีรูพรุน (Al₂O₃) ตามด้วยการเผา การวิเคราะห์โครงสร้าง สัณฐานวิทยา และองค์ประกอบโดยใช้ X-ray diffraction (XRD), กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM), พลังงาน-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) และการทำแผนที่องค์ประกอบยืนยันการก่อตัวของชั้น TiO₂ ที่สม่ำเสมอและหนาแน่นบนพื้นผิว Al₂O₃ โดยไม่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึกของสารตั้งต้นหรือทำให้เกิดการอุดตันของรูพรุน

การแสดงลักษณะเฉพาะของความสามารถในการเปียกของพื้นผิวของเมมเบรน Al₂O₃ ที่เคลือบด้วยนาโน-TiO₂ เผยให้เห็นคุณสมบัติซุปเปอร์ไฮโดรฟิลิกและซูเปอร์โพลิโอฟิลิกในอากาศ ขณะเดียวกันก็แสดงคุณสมบัติซูเปอร์โอเลโอโฟบิกใต้น้ำ พฤติกรรมการทำให้เปียกที่เป็นเอกลักษณ์นี้เกิดขึ้นจากพลังงานพื้นผิวที่สูงของ TiO₂ เอง และผลการทำงานร่วมกันของโครงสร้างความหยาบระดับนาโน/ไมครอนแบบลำดับชั้นบนพื้นผิวเมมเบรน

การทดสอบประสิทธิภาพของการแยกน้ำมัน-อิมัลชันน้ำภายใต้ระบบการกรองแบบไหลข้าม- แสดงให้เห็นว่าฟลักซ์การซึมผ่านของเมมเบรนเพิ่มขึ้นประมาณเชิงเส้นตามแรงดันใช้งานที่เพิ่มขึ้น และประสิทธิภาพการแยกยังคงมีเสถียรภาพเหนือ 99% ภายในช่วงแรงดัน 0.5–2 บาร์ การทดสอบความเสถียรในระยะยาว-หลังจากการทำงานต่อเนื่องเป็นเวลา 840 นาทีแสดงให้เห็นว่า ฟลักซ์ของเพอมิเอตได้รับผลกระทบจากการปนเปื้อนของสารอินทรีย์ (น้ำมัน) ลดลงเหลือประมาณ 70% ของค่าเริ่มต้น แต่ประสิทธิภาพในการแยกสารไม่ผันผวนอย่างมีนัยสำคัญ ที่สำคัญกว่านั้น ด้วยการใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการทำความสะอาดด้วยโฟโตคะตะไลติกในตัว-ของ TiO₂ ทำให้การฉายรังสี UV เพียง 45 นาทีเป็นสิ่งจำเป็นในการย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์ที่สะสมอยู่บนพื้นผิวเมมเบรนได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยฟื้นฟูฟลักซ์ให้เหลือประมาณ 90% ของค่าเริ่มต้น

3. การนำน้ำซักผ้ากลับมาใช้ใหม่โดยใช้เมมเบรนเซรามิกที่ยั่งยืนจากฝุ่นหินอ่อนที่เหลือ: ประสิทธิภาพ การวิเคราะห์ความเปรอะเปื้อน
วารสาร: การวิจัยด้านสิ่งแวดล้อม
การขยายตัวของเมืองที่เร่งขึ้นและการพัฒนาอย่างรวดเร็วของประเทศเศรษฐกิจเกิดใหม่ได้นำไปสู่การ-แสวงหาประโยชน์จากทรัพยากรน้ำมากเกินไป แม้ว่าการเกษตรและอุตสาหกรรมคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 60% ของการใช้น้ำทั้งหมด แต่การใช้น้ำในที่อยู่อาศัยก็เป็นแหล่งน้ำเสียที่สำคัญเช่นกัน-น้ำเสียที่ปล่อยออกมาเกือบ 50%–80% มาจากกิจกรรมในครัวเรือน การเติบโตของประชากรอย่างต่อเนื่องและการขยายตัวของเมืองส่งผลให้ความต้องการซักรีดเพิ่มขึ้นโดยตรง ส่งผลให้เกิดน้ำเสียจากการซักรีดจำนวนมาก

การศึกษานี้ใช้เมมเบรนเซรามิกแบบยั่งยืนที่เตรียมจากฝุ่นหินอ่อนเหลือทิ้งเพื่อบำบัดน้ำเสียจากการซักรีด รวมกับระบบกรองแบบตายตัวที่-ขับเคลื่อนด้วยแรงโน้มถ่วง- ส่งผลให้ต้นทุนกระบวนการโดยรวมต่ำ ประสิทธิภาพของเมมเบรนได้รับการประเมินตามสองมิติ: ความสามารถในการกำจัดสารมลพิษและความสามารถในการกันเพรียง ภายใต้การทำงานด้วยแรงดันต่ำ-ที่เพียง 0.05 บาร์ เมมเบรนสามารถบรรลุอัตราการขจัดความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) 88% ไมโครพลาสติก (MPs) 98% และความขุ่น 99% ความเข้มข้นของซีโอดีของน้ำดิบและ MP อยู่ที่ 1265 มก./ลิตร และ 2.88 × 10⁶ อนุภาค/ลิตร ตามลำดับ หลังการรักษา COD ลดลงเหลือ 145 มก./ลิตร ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานการยอมรับสำหรับ-การบริโภคที่ไม่สามารถดื่มได้ ในขณะเดียวกัน เมมเบรนก็แสดงประสิทธิภาพการป้องกันเพรียงที่ดีเยี่ยม โดยมีอัตราการคืนสภาพของฟลักซ์ (FRR) อยู่ที่ 81%

การวิเคราะห์กลไกการเปรอะเปื้อนแสดงให้เห็นว่าการเปรอะเปื้อนของเมมเบรนมีอิทธิพลเหนือผลรวมของการอุดตันรูพรุนและการกรองเค้กอย่างสมบูรณ์ เมมเบรนนี้ผสมผสานประสิทธิภาพการกำจัดมลพิษสูงเข้ากับคุณสมบัติป้องกันการเพรียงที่ดีเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับการบำบัดน้ำเสียจากการซักผ้า โดยน้ำที่ผลิตขึ้นสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยตรงในการใช้งานที่ไม่สามารถ-ดื่มได้

4. การฆ่าเชื้อด้วยแสง UV-C LED ของยาปฏิชีวนะ-ที่ต้านทาน Escherichia coli ในน้ำ: การบูรณาการกับการกรองเมมเบรนแบบเซรามิก
วารสาร: กระบวนการ

การแพร่กระจายของการดื้อยาปฏิชีวนะกลายเป็นปัญหาระดับโลกที่คุกคามสุขภาพของประชาชนและความมั่นคงของระบบนิเวศ การพัฒนาเทคโนโลยีการฆ่าเชื้อแบบใหม่ถือเป็นทิศทางสำคัญในการจัดการกับความท้าทายนี้ การศึกษานี้ใช้ไดโอดเปล่งแสงอัลตราไวโอเลตลึก- (ไฟ LED UV- C) เพื่อตรวจสอบการปิดใช้งาน-เชื้อ Escherichia coli ที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะ ซึ่งแยกได้จากสภาพแวดล้อมทางน้ำที่แท้จริง-ในโลก (รวมถึงน้ำทะเล น้ำผิวดิน และน้ำที่ได้รับการบำบัดจากเทศบาล)

การทดลองเลือกความยาวคลื่น UV-C โดยทั่วไปสองช่วง คือ 255 นาโนเมตรและ 265 นาโนเมตร และใช้ปริมาณการฉายรังสี UV ที่ 1–7 mJ/cm² กับสารละลายบัฟเฟอร์ฟอสเฟตที่ฉีดเชื้อด้วยการเพาะเลี้ยงแบคทีเรียผสมของ E. coli 10 สายพันธุ์ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าที่ปริมาณรังสีที่ 2 mJ/cm² ความยาวคลื่นทั้งสองสามารถบรรลุระดับการยับยั้งลอการิทึมของแบคทีเรียได้ประมาณห้าระดับ การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ไม่ได้เปิดเผยการเปลี่ยนแปลงที่มีนัยสำคัญในลักษณะสัณฐานวิทยาของแบคทีเรียหลังจากการฉายรังสี UV แต่ตรวจพบเชิงปริมาณของการก่อตัวของไพริมิดีน ไดเมอร์-ประมาณ 40 ng/mL ของไซโคลบิวเทนไพริมิดีนถูกสร้างขึ้นที่ความยาวคลื่นทั้งสองที่ขนาด 2 mJ/cm² ซึ่งยืนยันว่าความเสียหายของ DNA เป็นกลไกการยับยั้งหลัก

การศึกษายังได้ทดสอบประสิทธิภาพการบำบัดน้ำของเมมเบรนแผ่นแบนเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์: อัตราการปฏิเสธโดยเฉลี่ยสำหรับทั้งโคลิฟอร์มทั้งหมดและเชื้อ E. coli อยู่ที่ 99.9% เมื่อใช้ร่วมกับเทคโนโลยี UV-C LED และเทคโนโลยีเมมเบรนเซรามิก ทำให้สามารถฆ่าเชื้อเมมเบรนเข้มข้นได้อย่างล้ำลึกด้วยอัตราการยับยั้ง 99.985% หรือสูงกว่า ซึ่งแสดงให้เห็นศักยภาพการใช้งานของการผสมผสานเทคโนโลยีนี้อย่างเต็มที่ในด้านของการฆ่าเชื้อในน้ำอย่างมีประสิทธิภาพ ภาพ

5. ประสิทธิผลของเมมเบรนเซรามิกฮัลลอยไซต์นาโน-ในการกำจัดตะกั่วออกจากน้ำที่ปนเปื้อน

วารสาร: วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทางน้ำ

การศึกษานี้เตรียมเมมเบรนนาโนคอมโพสิตเซรามิกที่เจือด้วยอนุภาคนาโน Halloysite (HNTs) และแมงกานีสเทตรอกไซด์ (Mn₃O₄) และประเมินประสิทธิภาพการกำจัดตะกั่วในน้ำอย่างเป็นระบบ เมมเบรนนาโนคอมโพสิตเซรามิกหกประเภทถูกเตรียมโดยการปรับปริมาณ HNT (75, 80, 85 wt.%) และอุณหภูมิการเผาผนึก (900, 1,000 องศา ) ขณะเดียวกันก็รักษาการเติมปูนเม็ด (8 wt.%) และ Mn₃O₄ ให้คงที่

ผลการทดสอบการไหลของน้ำแสดงให้เห็นว่าเมมเบรน H85-900 (ประกอบด้วย 85% HNT เผาที่ 900 องศา ) มีความสามารถในการซึมผ่านได้ดีที่สุด โดยมีฟลักซ์ 390 ลิตร/(ตร.ม.·ชม.) ที่แรงดัน 5 บาร์ ในการทดสอบสารละลายน้ำที่มีตะกั่วสังเคราะห์ เมมเบรน H80-1000 (ที่มี HNT 80% เผาผนึกที่ 1000 องศา ) แสดงอัตราการกำจัดตะกั่วสูงสุดที่ 99.84% ในการทดสอบการเติมน้ำบาดาลจริง เมมเบรนนี้รักษาประสิทธิภาพในการกำจัดได้สูงถึง 99.16%

การศึกษานี้สังเคราะห์อนุภาคนาโน Mn₃O₄ โดยใช้วิธีตกตะกอนร่วม- และดำเนินการแสดงคุณลักษณะหลาย- มิติ: กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) แสดงการตกผลึกของอนุภาคสม่ำเสมอด้วยขนาด 30–40 นาโนเมตร; X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) ยืนยันความบริสุทธิ์ของ Mn₃O₄ ที่ 95.2%; การเลี้ยวเบนรังสี X- (XRD) บ่งชี้ระบบคริสตัลเตตระโกนัล และ UV-Vis ​​spectroscopy แสดงค่าการดูดกลืนแสงที่เป็นคุณลักษณะสูงสุดที่ 220 นาโนเมตร (O²⁻-Mn²⁺/Mn³⁺ การถ่ายโอนประจุ) และ 350 นาโนเมตร (การเปลี่ยนผ่านของสนามคริสตัล d-d) ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเมมเบรนเซรามิกที่ใช้ฮอลลอยไซต์จากท้องถิ่นมีศักยภาพในการใช้งานที่ดีในด้านการบำบัดโลหะหนักในการบำบัดน้ำ