Ảnh củaIvan BanduraTRÊNUnsplash
Một nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã đạt được bước tiến đột phá trong xử lý nước thải với việc ứng dụng thành công công nghệ UV/E-Cl để giảm thiểu hiện tượng bám bẩn gel màng. Nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chíTruyền thông thiên nhiên, nêu bật một phương pháp mới để cải thiện hiệu quả tách nước và hiệu suất lọc màng trong các quy trình xử lý nước thải.
Hiệu quả tách nước được cải thiện
Nghiên cứu đã chứng minh rằng việc sử dụng UV/E-Cl đã cải thiện đáng kể lưu lượng nước trong các thí nghiệm tách nước, đạt lưu lượng lên đến 138% ở hệ thống E-Cl, 239% ở hệ thống UV và 198% ở hệ thống đối chứng. Điều này cho thấy UV/E-Cl phá vỡ hiệu quả các cấu trúc bám bẩn của màng, dẫn đến hiệu suất tách nước được cải thiện. Bằng cách sử dụng hệ thống mô hình SA-BSA, các nhà nghiên cứu đã có thể mô phỏng hành vi phức tạp của chất polyme ngoại bào (EPS) và xác nhận sự liên quan của protein và polysaccharides trong quá trình tách nước bùn thải (WAS).
Hiểu biết sâu sắc về cơ chế bám bẩn ở cấp độ phân tử
Nghiên cứu đi sâu vào tương tác liên phân tử giữa protein và polysaccharide, cho thấy cầu nối tĩnh điện giữa nhóm amino và nhóm carboxyl đóng vai trò quan trọng trong quá trình tắc nghẽn màng. Thông qua phân tích phổ FTIR và mô phỏng Lý thuyết Hàm Mật độ (DFT), các nhà nghiên cứu đã xác định được ba chế độ liên kết phân tử, cho thấy sự ưu tiên mạnh mẽ đối với các cấu hình tuyến tính thúc đẩy liên kết ngang polyme. Những phát hiện này cung cấp hiểu biết ở cấp độ phân tử về cách UV/E-Cl phá vỡ các tương tác này, dẫn đến giảm độ nhớt, kích thước bông cặn lớn hơn và tăng cường giải phóng nước.
Vai trò hiệp đồng của gốc Cl trong việc giảm thiểu bám bẩn
Phân tích sâu hơn cho thấy các gốc clo (Cl•) đóng vai trò chủ đạo trong quá trình phân hủy BSA và SA, đóng góp hơn 90% vào quá trình phân hủy của chúng. Nghiên cứu đã báo cáo các hằng số tốc độ phản ứng cực kỳ cao của tương tác Cl• với các đại phân tử này, củng cố hiệu quả của UV/E-Cl trong việc phân hủy các chất bẩn màng. Quá trình này không chỉ phân mảnh cấu trúc SA-BSA thành các hạt nhỏ hơn mà còn làm giảm đáng kể độ nhớt và khả năng hydrat hóa của chúng, do đó làm suy yếu lớp bám bẩn dạng gel.
Hiểu biết về nhiệt động lực học: Trạng thái xuất hiện của nước là yếu tố chính
Nghiên cứu tiếp tục khám phá nhiệt động lực học của hiện tượng bám bẩn màng, xác nhận rằng trạng thái xuất hiện của nước - chứ không phải các yếu tố độ xốp hoặc độ thấm thông thường - chi phối hành vi bám bẩn gel. Phân tích nhiệt trọng lượng cho thấy hàm lượng nước liên kết trong các lớp bám bẩn đối chứng đạt gần 80%, trong khi xử lý UV/E-Cl giảm hàm lượng này xuống dưới 10%. Sự thay đổi này cho phép nước thoát ra dễ dàng hơn, cuối cùng làm giảm sức cản lọc và cải thiện hiệu quả lọc.
Hướng tới ứng dụng thực tế
Với những kết quả thuyết phục này, các nhà nghiên cứu đề xuất tối ưu hóa các thông số lò phản ứng, bao gồm vật liệu điện cực, cường độ tia UV và thời gian xử lý, để nâng cao khả năng mở rộng quy trình. Nghiên cứu cũng đề xuất tích hợp UV/E-Cl với các chất oxy hóa khác, chẳng hạn như hydro peroxide, để thúc đẩy hơn nữa quá trình tạo gốc tự do và cải thiện hiệu quả xử lý. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu nhấn mạnh tiềm năng sử dụng dung dịch NaCl nồng độ thấp hơn - chẳng hạn như nước biển - để đạt được quy trình xử lý nước thải bền vững và tiết kiệm chi phí.
Một bước đột phá toàn cầu trong công nghệ màng
Mặc dù nghiên cứu này được thực hiện bằng WAS, những phát hiện của nó có ý nghĩa sâu rộng vượt ra ngoài phạm vi xử lý nước thải. Việc công nhận trạng thái nước là yếu tố chủ đạo trong việc giảm thiểu tắc nghẽn màng có ý nghĩa phổ quát trên các quy trình màng và quy mô lò phản ứng khác nhau. Bước đột phá này mở đường cho các công nghệ lọc hiệu quả và bền vững hơn trong ngành xử lý nước trên toàn thế giới.
Với nhu cầu ngày càng tăng trên toàn cầu về quản lý nước thải hiệu quả, công nghệ UV/E-Cl mang đến một giải pháp đầy hứa hẹn giúp cải thiện tuổi thọ màng, giảm chi phí vận hành và nâng cao hiệu suất xử lý tổng thể. Khi các nhà nghiên cứu tiếp tục cải tiến và mở rộng quy mô phương pháp tiếp cận sáng tạo này, tương lai của ngành xử lý nước thải dường như ngày càng hiệu quả và bền vững.
Để biết thêm chi tiết, hãy tham khảo nghiên cứu đầy đủ được công bố trên Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Công nghệ tách nước bùn hiệu quả và thân thiện với môi trường của Holly
Trong lĩnh vực xử lý nước, Holly cam kết cung cấp các giải pháp tách nước bùn tiên tiến cho khách hàng. Máy ép trục vít tách nước bùn đa đĩa HLDS của chúng tôi, với thiết kế chống tắc nghẽn độc đáo và chức năng tự làm sạch tiên tiến, giúp giảm đáng kể chi phí xây dựng nhà máy xử lý nước thải. Thiết bị này sử dụng hệ thống điều khiển PLC tự động, kết hợp trục vít và vòng di chuyển để tự làm sạch, có thể thay thế các máy ép lọc truyền thống như máy ép băng tải và máy ép khung. So với máy ly tâm, HLDS hoạt động với mức tiêu thụ điện năng và nước thấp hơn, hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường hơn.
Máy ép trục vít tách nước bùn HLDS được sử dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống xử lý nước thải, bao gồm đô thị, hóa dầu, sợi hóa học, sản xuất giấy, dược phẩm, da thuộc và các ngành công nghiệp khác. Máy cũng hiệu quả trong việc xử lý phân chuồng, bùn dầu cọ, bùn bể phốt, v.v. Thiết bị của chúng tôi đã được chứng minh trong nhiều ứng dụng thực tế, chứng minh hiệu suất vượt trội và lợi ích kinh tế, giúp doanh nghiệp giảm chi phí vận hành đồng thời đạt được các mục tiêu về môi trường.
Với công nghệ xử lý nước liên tục phát triển, các giải pháp tiên tiến của Holly mang đến cho khách hàng trên toàn thế giới những thiết bị hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp tách nước bùn và xử lý nước. Với sự kết hợp giữa công nghệ tiên tiến và kinh nghiệm lâu năm trong ngành, Holly cam kết cung cấp thiết bị xử lý nước thải tiên tiến nhất, thúc đẩy sự phát triển của ngành và tính bền vững của môi trường.
Thời gian đăng: 03-04-2025