Web of Science (SCI) lade nyligen till 5 artiklar relaterade till vattenbehandling av keramiska membran.
1. Transforming Waste to Water Filters: En mini-recension av keramiska membran från återvunna material
Journal: Avfall
Den globala vattenkrisen fortsätter att förvärras, och industri- och kommunalt avfall fortsätter att ackumuleras på ett ohållbart sätt, vilket akut kräver innovativa lösningar som överensstämmer med konceptet med en cirkulär ekonomi. Den här recensionen utforskar omvandlingspotentialen hos avfalls-baserade keramiska membran-och använder dem som en hållbar vattenreningsstrategi för att samtidigt ta itu med de dubbla utmaningarna med utnyttjande av avfallsresurser och brist på rent vatten. Traditionella keramiska membran är framställda av oorganiska material med hög -renhet och är kända för sin utmärkta kemiska korrosionsbeständighet, termiska stabilitet och hållbarhet. Ny forskning visar att industriella biprodukter som röd lera, flygaska, masugnsslagg, kolgang och ugnsvalsavfall alla effektivt kan omvandlas till filtermaterial som kombinerar låg kostnad och hög prestanda. Den här artikeln går systematiskt igenom beredningsprocessen, materialegenskaper och prestandaindikatorer för avfalls-baserade keramiska membran, vilket visar genomförbarheten av detta tillvägagångssätt: att omvandla industriavfall till funktionella filtermaterial kan inte bara minska miljöföroreningarna utan också ge starkt stöd för global vattensäkerhet och hållbar utveckling.
2. Ett ytvätbarhetsdrivet-och foto-katalytiskt själv-självrengörande TiO₂/Al₂O₃-keramiskt membran för sanering av oljehaltigt avloppsvatten
Journal: YTOR OCH GRÄNSSNITT
Membrannedsmutsning och flödessönderfall under långvarig-filtrering är kärnutmaningarna som membran-baserad olje-separationsteknik för vattenemulsion står inför. Denna studie förberedde ett multifunktionellt keramiskt membran med hydrofil permeabilitet, oleofobicitet och fotokatalytiska självrengörande egenskaper- för att lindra dessa problem. Detta membran framställdes genom droppbeläggning av- en nano-titandioxid (TiO2)-beläggning på ett poröst aluminiumoxid (Al2O3)-substrat följt av kalcinering. Strukturella, morfologiska och sammansättningsanalyser med hjälp av röntgendiffraktion (XRD), svepelektronmikroskopi (SEM), energi-dispersiv röntgenspektroskopi (EDX) och elementarkartering bekräftade bildandet av ett enhetligt och tätt TiO₂ tunt skikt på substratets yta eller c:s tunna skikt på Al₃-ytan. orsakar porblockering.
Ytvätbarhetskarakterisering av det nano-TiO₂-belagda Al₂O₃-membranet avslöjade superhydrofila och superoleofila egenskaper i luft, samtidigt som det uppvisade superoleofoba egenskaper under vatten. Detta unika vätningsbeteende härrör från den höga ytenergin hos själva TiO₂ och den synergistiska effekten av den hierarkiska nano/mikron-jämnhetsstrukturen på membranytan.
Prestandatester av olje-vattenemulsionsseparation under ett kors-filtreringssystem visade att membranets permeatflöde ökade ungefär linjärt med ökande driftstryck och separationseffektiviteten förblev stabil över 99 % inom tryckområdet 0,5–2 bar. Lång-stabilitetstestning efter 840 minuters kontinuerlig drift visade att permeatflödet, påverkat av organisk (olje)kontamination, minskade till cirka 70 % av dess initiala värde, men separationseffektiviteten fluktuerade inte nämnvärt. Ännu viktigare, genom att utnyttja TiO₂s inneboende fotokatalytiska självrengörande egenskaper{10}, behövdes endast 45 minuters UV-bestrålning för att effektivt bryta ned ackumulerade organiska föroreningar på membranytan, vilket återställer flödet till cirka 90 % av dess initiala värde.
3. Tvättvattenåtervinning med hållbart keramiskt membran från avfallsmarmordamm: Prestanda, nedsmutsningsanalys
Tidskrift: Miljöforskning
Accelererad urbanisering och snabb utveckling av framväxande ekonomier har lett till över-exploatering av vattenresurser. Även om jordbruk och industri står för över 60 % av den totala vattenförbrukningen, är vattenanvändning i bostäder också en betydande källa till avloppsvatten-nästan 50–80 % av avloppsvattnet kommer från hushållsaktiviteter. Fortsatt befolkningsökning och urbanisering driver direkt upp efterfrågan på tvätt, vilket resulterar i betydande mängder tvättavloppsvatten.
Denna studie använder ett hållbart keramiskt membran framställt av avfallsmarmordamm för att behandla tvättavloppsvatten, kombinerat med ett gravitationsdrivet-drivet återvänds-filtreringssystem, vilket resulterar i en låg total processkostnad. Membranens prestanda utvärderades utifrån två dimensioner: avlägsnande av föroreningar och antifouling-förmåga. Under låg-drift vid endast 0,05 bar, uppnådde membranet avlägsningshastigheter på 88 % för kemiskt syrebehov (COD), 98 % för mikroplaster (MP) och 99 % för grumlighet. Råvatten COD- och MP-koncentrationerna var 1265 mg/L respektive 2,88 × 10^ partiklar/L; efter behandling minskade COD till 145 mg/L, vilket uppfyllde acceptansstandarder för icke-dricksbruk. Samtidigt uppvisade membranet utmärkt antifouling-prestanda, med en flödesåtervinningsgrad (FRR) på 81 %.
Nedsmutsningsmekanismanalys visade att membrannedsmutsning dominerades av de kombinerade effekterna av fullständig porblockering och kakfiltrering. Detta membran kombinerar hög effektivitet för borttagning av föroreningar med utmärkta antifouling-egenskaper, vilket gör det idealiskt för att behandla tvättavloppsvatten, med det producerade vattnet som kan återanvändas direkt i icke-drickbara applikationer.
4. UV-C LED-desinfektion av antibiotika-resistent Escherichia coli i vatten: Integrering med keramisk membranfiltrering
Journal: PROCESSER
Spridningen av antibiotikaresistens har blivit ett globalt problem som hotar folkhälsan och ekosystemens säkerhet. Att utveckla nya desinfektionstekniker är en viktig riktning för att ta itu med denna utmaning. Denna studie använde djupt ultraviolett ljus-emitterande dioder (UV-C LEDs) för att validera inaktiveringen av antibiotika-resistenta Escherichia coli isolerade från verkliga-vattenmiljöer (inklusive havsvatten, ytvatten och behandlat kommunalt återvunnet vatten).
Experimentet valde ut två typiska UV-C-våglängder, 255 nm och 265 nm, och applicerade UV-bestrålningsdoser på 1–7 mJ/cm² på fosfatbuffertlösningar inokulerade med en blandad bakteriekultur av 10 stammar av E. coli. Resultaten visade att vid en bestrålningsdos på 2 mJ/cm² uppnådde båda våglängderna ungefär fem storleksordningar av bakteriell logaritmisk inaktivering. Svepelektronmikroskopi (SEM)-observation avslöjade inga signifikanta förändringar i bakteriell morfologi efter UV-bestrålning, men kvantitativ detektering av pyrimidin-dimerbildning observerades-ungefär 40 ng/ml cyklobutanpyrimidin-dimerer producerades vid båda dos av 2 cm våglängder, vilket bekräftar att den primära skadan av ²/cm DNA var 2 mJ inaktiveringsmekanism.
Studien testade också vattenbehandlingsprestandan för kiselkarbidkeramiska plattskiktsmembranet: den genomsnittliga avstötningsgraden för både totala koliforma bakterier och E. coli nådde 99,9 %. Tillsammans med UV-C LED-teknik och keramisk membranteknologi kan djup desinfektion av membrankoncentratet uppnås, med en inaktiveringsgrad på 99,985 % eller högre, vilket helt visar applikationspotentialen för denna teknologikombination inom området för effektiv vattendesinfektion. Bild
5. Effektiviteten hos nano-keramiska membran av halloysit när det gäller att ta bort bly från förorenat vatten.
Tidskrift: Vattenvetenskap och teknik
Denna studie förberedde keramiska nanokompositmembran dopade med halloysit nanorör (HNT) och mangantetroxid (Mn₃O₄) nanopartiklar och utvärderade systematiskt deras blyavlägsnande prestanda i vatten. Sex typer av keramiska nanokompositmembran framställdes genom att justera HNT-innehållet (75, 80, 85 vikt-%) och sintringstemperatur (900, 1000 grader), samtidigt som klinkertillsatsen (8 vikt-%) och Mn3O4-dopningen hölls konstant.
Vattenflödestestresultat visade att H85-900-membranet (innehållande 85 % HNT, sintrat vid 900 grader) hade den bästa permeabiliteten, med ett flöde på 390 L/(m²·h) vid 5 bars tryck. I tester av syntetiserade blyhaltiga vattenlösningar visade H80-1000-membranet (innehållande 80 % HNT, sintrad vid 1 000 grader ) den högsta blyavlägsningshastigheten och nådde 99,84 %. I faktiska grundvattentester upprätthöll detta membran en hög avlägsningseffektivitet på 99,16 %.
Denna studie syntetiserade Mn₃O₄-nanopartiklar med en sam-utfällningsmetod och utförde fler-dimensionell karakterisering: Svepelektronmikroskopi (SEM) visade enhetlig partikelkristallisation med en storlek på 30–40 nm; Röntgenfluorescensspektroskopi (XRF) bekräftade en Mn3O4-renhet på 95,2%; Röntgendiffraktion (XRD) indikerade ett tetragonalt kristallsystem; och UV-Vis-spektroskopi visade karakteristiska absorptionstoppar vid 220 nm (O²⁻-Mn²⁺/Mn³⁺ laddningsöverföring) och 350 nm (d-d kristallfältsövergång). Dessa resultat visar att keramiska membran som använder lokalt framställd halloysit har god användningspotential inom området för sanering av tungmetaller vid vattenbehandling.
