Web of Science (SCI) nedavno je dodao 5 članaka koji se odnose na obradu vode keramičkom membranom.
1. Pretvaranje otpada u filtre za vodu: Mini-pregled keramičkih membrana od recikliranih materijala
Časopis: Otpad
Globalna kriza vode nastavlja se pogoršavati, a industrijski i komunalni otpad nastavlja se neodrživo gomilati, što hitno zahtijeva inovativna rješenja koja su u skladu s konceptom kružnog gospodarstva. Ovaj pregled istražuje transformacijski potencijal-keramičkih membrana na bazi otpada-koristeći ih kao održivu strategiju pročišćavanja vode za istovremeno rješavanje dvostrukih izazova iskorištavanja otpadnih resursa i nestašice čiste vode. Tradicionalne keramičke membrane izrađene su od anorganskih materijala visoke -čistoće i poznate su po svojoj izvrsnoj otpornosti na kemijsku koroziju, toplinskoj stabilnosti i izdržljivosti. Nedavna istraživanja pokazuju da se industrijski nusproizvodi poput crvenog mulja, letećeg pepela, troske iz visokih peći, kamenog ugljena i otpada od valjaka peći mogu učinkovito pretvoriti u materijale za filtriranje koji kombiniraju nisku cijenu i visoku učinkovitost. Ovaj članak sustavno daje pregled procesa pripreme, svojstava materijala i pokazatelja učinkovitosti keramičkih membrana-na bazi otpada, pokazujući izvedivost ovog pristupa: pretvaranje industrijskog otpada u funkcionalne filtarske materijale može ne samo smanjiti onečišćenje okoliša, već i pružiti snažnu podršku globalnoj sigurnosti vode i održivom razvoju.
2. TiO₂/Al₂O₃ keramička membrana-potaknuta foto-katalitičkom samočišćenjem-površinskom vlažnošću za sanaciju zauljenih otpadnih voda
Časopis: POVRŠINE I SUČELJA
Zaprljanje membrane i propadanje fluksa tijekom dugotrajne-filtracije ključni su izazovi s kojima se suočavaju tehnologije odvajanja membranske-uljne-vodene emulzije. Ovo je istraživanje pripremilo višenamjensku keramičku membranu s hidrofilnom propusnošću, oleofobnošću i svojstvima fotokatalitičkog samo-čišćenja za ublažavanje ovih problema. Ova je membrana pripremljena kap-nanošenjem nano-titan dioksida (TiO₂) premaza na porozni aluminijev oksid (Al2O3) supstrat nakon čega je uslijedilo kalciniranje. Strukturne, morfološke i analize sastava pomoću difrakcije X-zraka (XRD), skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM), energetske-disperzivne {-spektroskopije X-zraka (EDX) i elementarnog mapiranja potvrdile su stvaranje jednolikog i gustog tankog sloja TiO₂ na površini Al₂O₃ bez mijenjanja kristalne strukture supstrata ili uzrokujući začepljenje pora.
Karakterizacija površinske močivosti Al₂O₃ membrane obložene nano-TiO₂ otkrila je superhidrofilna i superoleofilna svojstva u zraku, dok pod vodom pokazuje superoleofobna svojstva. Ovo jedinstveno ponašanje vlaženja proizlazi iz visoke površinske energije samog TiO₂ i sinergističkog učinka hijerarhijske strukture nano/mikronske hrapavosti na površini membrane.
Testovi izvedbe odvajanja ulja-vodene emulzije pod sustavom filtracije s poprečnim-protokom pokazali su da se protok propusnosti membrane povećava približno linearno s povećanjem radnog tlaka, a učinkovitost odvajanja ostaje stabilna iznad 99% unutar raspona tlaka od 0,5 do 2 bara. Dugo{6}}testiranje stabilnosti nakon 840 minuta neprekidnog rada pokazalo je da se, pod utjecajem organske (uljne) kontaminacije, protok permeata smanjio na približno 70% svoje početne vrijednosti, ali učinkovitost odvajanja nije značajno fluktuirala. Što je još važnije, koristeći intrinzična fotokatalitička svojstva samočišćenja TiO₂, bilo je potrebno samo 45 minuta UV zračenja za učinkovitu razgradnju akumuliranih organskih zagađivača na površini membrane, vraćajući protok na približno 90% početne vrijednosti.
3. Oporaba vode za pranje rublja korištenjem održive keramičke membrane iz otpadne mramorne prašine: izvedba, analiza onečišćenja
Časopis: Istraživanje okoliša
Ubrzana urbanizacija i brzi razvoj gospodarstava u nastajanju doveli su do prekomjernog-iskorištavanja vodnih resursa. Iako poljoprivreda i industrija čine preko 60% ukupne potrošnje vode, korištenje vode u stambenim objektima također je značajan izvor otpadnih voda-gotovo 50% – 80% ispuštene otpadne vode potječe iz aktivnosti kućanstava. Kontinuirani rast stanovništva i urbanizacija izravno pokreću potražnju za rubljem, što rezultira znatnim količinama otpadnih voda od praonica.
Ova studija koristi održivu keramičku membranu pripremljenu od otpadne mramorne prašine za obradu otpadne vode iz praonice, u kombinaciji s gravitacijski-pokretanim-sustavom filtracije, što rezultira niskim ukupnim troškovima procesa. Učinkovitost membrane procijenjena je na temelju dvije dimenzije: uklanjanja onečišćenja i sposobnosti protiv obraštanja. Pod niskim-tlakom na samo 0,05 bara, membrana je postigla stope uklanjanja od 88% za kemijsku potrošnju kisika (COD), 98% za mikroplastiku (MPs) i 99% za zamućenje. Koncentracije KPK u sirovoj vodi i MP bile su 1265 mg/L odnosno 2,88 × 10⁶ čestica/L; nakon tretmana, KPK se smanjio na 145 mg/L, zadovoljavajući standarde prihvatljivosti za ne-upotrebu za piće. Istovremeno, membrana je pokazala izvrsnu učinkovitost protiv obraštanja, sa stopom oporavka protoka (FRR) od 81%.
Analiza mehanizma onečišćenja pokazala je da su onečišćenjem membrane dominirali kombinirani učinci potpunog začepljenja pora i filtracije kolača. Ova membrana kombinira visoku učinkovitost uklanjanja zagađivača s izvrsnim svojstvima protiv obraštanja, što je čini idealnom za pročišćavanje otpadnih voda od pranja rublja, pri čemu se proizvedena voda može ponovno koristiti u -nepitkim aplikacijama.
4. UV-C LED dezinfekcija Escherichie coli-otporne na antibiotike u vodi: integracija s filtracijom keramičke membrane
Časopis: PROCESI
Širenje otpornosti na antibiotike postalo je globalni problem koji prijeti javnom zdravlju i sigurnosti ekosustava. Razvoj novih tehnologija dezinfekcije važan je smjer za rješavanje ovog izazova. Ova studija koristila je diode koje emitiraju-duboko ultraljubičasto svjetlo (UV-C LED) za provjeru inaktivacije Escherichie coli-otporne na antibiotike izolirane iz-stvarnih vodenih okoliša (uključujući morsku vodu, površinsku vodu i tretiranu komunalnu otpadnu vodu).
U eksperimentu su odabrane dvije tipične valne duljine UV-C, 255 nm i 265 nm, i primijenjene su doze UV zračenja od 1-7 mJ/cm² na otopine fosfatnog pufera inokulirane miješanom bakterijskom kulturom od 10 sojeva E. coli. Rezultati su pokazali da su pri dozi zračenja od 2 mJ/cm² obje valne duljine postigle približno pet redova veličine logaritamske inaktivacije bakterija. Promatranje skenirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM) nije otkrilo značajne promjene u bakterijskoj morfologiji nakon UV zračenja, ali je primijećeno kvantitativno otkrivanje stvaranja dimera pirimidina-otprilike 40 ng/mL dimera ciklobutanpirimidina proizvedeno je na obje valne duljine pri dozi od 2 mJ/cm², potvrđujući da je oštećenje DNA bilo primarno mehanizam inaktivacije.
Studija je također testirala učinak obrade vode keramičke ravne membrane od silicij karbida: prosječna stopa odbacivanja za ukupne koliforme i E. coli dosegla je 99,9%. U kombinaciji s UV-C LED tehnologijom i tehnologijom keramičkih membrana, može se postići dubinska dezinfekcija membranskog koncentrata, sa stopom deaktivacije od 99,985% ili višom, što u potpunosti pokazuje potencijal primjene ove tehnološke kombinacije u području učinkovite dezinfekcije vode. Slika
5. Učinkovitost nano-halozitnih keramičkih membrana u uklanjanju olova iz onečišćene vode.
Časopis: Znanost i tehnologija o vodi
Ova studija pripremila je keramičke nanokompozitne membrane dopirane haloizitnim nanocjevčicama (HNT) i nanočesticama mangan tetroksida (Mn₃O4) i sustavno je procijenila njihovu učinkovitost uklanjanja olova u vodi. Šest tipova keramičkih nanokompozitnih membrana pripremljeno je podešavanjem sadržaja HNT (75, 80, 85 wt.%) i temperature sinteriranja (900, 1000 stupnjeva), uz održavanje konstantnog dodatka klinkera (8 wt.%) i dopiranja Mn3O4.
Rezultati ispitivanja protoka vode pokazali su da membrana H85-900 (sadrži 85% HNT, sinterirana na 900 stupnjeva) ima najbolju propusnost, s protokom od 390 L/(m²·h) pri tlaku od 5 bara. U testovima sintetiziranih vodenih otopina koje sadrže olovo, membrana H80-1000 (koja sadrži 80% HNT, sinterirana na 1000 stupnjeva) pokazala je najveću stopu uklanjanja olova, dosežući 99,84%. U stvarnim testovima podzemne vode, ova je membrana zadržala visoku učinkovitost uklanjanja od 99,16%.
U ovoj studiji sintetizirane su nanočestice Mn3O₄ metodom ko-precipitacije i provedena je više{1}}dimenzionalna karakterizacija: skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM) pokazala je jednoliku kristalizaciju čestica veličine 30-40 nm; X-fluorescentna spektroskopija (XRF) potvrdila je čistoću Mn3O4 od 95,2%; Difrakcija X-zraka (XRD) pokazala je tetragonalni kristalni sustav; i UV-Vis spektroskopija pokazala je karakteristične maksimume apsorpcije na 220 nm (O²⁻-Mn²⁺/Mn³⁺ prijenos naboja) i 350 nm (d-d prijelaz kristalnog polja). Ovi rezultati pokazuju da keramičke membrane koje koriste haloizit lokalnog porijekla imaju dobar potencijal primjene u području remedijacije teških metala u pročišćavanju vode.
