Fotografia deIvan BanduraenUnsplash
Un equip d'investigadors xinesos ha fet un avenç innovador en el tractament d'aigües residuals amb l'aplicació reeixida de la tecnologia UV/E-Cl per mitigar l'incrustació de gels de membrana. L'estudi, publicat recentment aComunicacions de la Natura, destaca un nou enfocament per millorar l'eficiència de la deshidratació i el rendiment de la filtració per membrana en els processos de tractament d'aigües residuals.
Eficiència de deshidratació millorada
L'estudi va demostrar que l'aplicació d'UV/E-Cl va millorar significativament el flux d'aigua en els experiments de deshidratació, aconseguint fluxos de fins al 138% del sistema E-Cl, el 239% del sistema UV i el 198% del control. Això suggereix que els UV/E-Cl interrompen eficaçment les estructures d'incrustació de la membrana, cosa que comporta un millor rendiment de deshidratació. Mitjançant l'ús d'un sistema model SA-BSA, els investigadors van poder simular el comportament de les substàncies polimèriques extracel·lulars complexes (EPS) i confirmar la rellevància de les proteïnes i els polisacàrids en la deshidratació de fangs d'aigües residuals (WAS).
Informació molecular sobre els mecanismes d'incrustació
L'estudi va aprofundir en les interaccions intermoleculars de proteïnes i polisacàrids, i va revelar que els ponts electrostàtics entre els grups amino i carboxil tenen un paper crucial en l'incrustació de la membrana. Mitjançant l'anàlisi espectral FTIR i simulacions de la Teoria Funcional de la Densitat (DFT), els investigadors van identificar tres modes d'unió molecular, cosa que indica una forta preferència per les conformacions lineals que promouen l'encreuament reticulat dels polímers. Aquestes troballes proporcionen una comprensió a nivell molecular de com l'UV/E-Cl interromp aquestes interaccions, cosa que porta a una viscositat reduïda, mides de flocs més grans i una major alliberació d'aigua.
Paper sinèrgic dels radicals Cl en la mitigació de la incrustació
Anàlisis posteriors van demostrar que els radicals de clor (Cl•) tenen un paper dominant en la degradació de la BSA i l'SA, contribuint més del 90% a la seva descomposició. L'estudi va informar de constants de velocitat de reacció excepcionalment altes per a les interaccions de Cl• amb aquestes macromolècules, cosa que dóna suport a l'eficàcia de l'UV/E-Cl en els incrustadors de membrana en descomposició. Aquest procés no només va fragmentar les estructures SA-BSA en partícules més petites, sinó que també va reduir significativament la seva viscositat i capacitat d'hidratació, debilitant així la capa d'incrustació en forma de gel.
Perspectives termodinàmiques: l'estat d'ocurrència de l'aigua com a factor clau
La investigació va explorar més a fons la termodinàmica de l'incrustació de les membranes, confirmant que els estats d'ocurrència d'aigua, en lloc dels factors convencionals de porositat o permeabilitat, dominen el comportament d'incrustació del gel. L'anàlisi termogravimètrica va revelar que el contingut d'aigua lligada a les capes d'incrustació de control era de gairebé el 80%, mentre que el tractament UV/E-Cl el va reduir a menys del 10%. Aquest canvi va permetre una alliberació d'aigua més fàcil, reduint en última instància la resistència a la filtració i millorant l'eficiència de la filtració.
Cap a aplicacions pràctiques
Amb aquests resultats convincents, els investigadors suggereixen optimitzar els paràmetres del reactor, incloent-hi el material de l'elèctrode, la intensitat UV i la durada del tractament, per millorar l'escalabilitat del procés. L'estudi també proposa la integració d'UV/E-Cl amb altres oxidants, com el peròxid d'hidrogen, per impulsar encara més la generació de radicals i millorar l'eficiència del tractament. A més, els investigadors emfatitzen el potencial d'utilitzar solucions de NaCl de baixa concentració, com l'aigua de mar, per aconseguir un tractament d'aigües residuals sostenible i rendible.
Un avenç universal en la tecnologia de membranes
Tot i que aquest estudi es va dur a terme utilitzant WAS, les seves troballes tenen implicacions de gran abast més enllà del tractament d'aigües residuals. El reconeixement dels estats d'ocurrència de l'aigua com a factor dominant en la mitigació de l'incrustació de les membranes té una importància universal en diferents processos de membrana i escales de reactor. Aquest avenç obre el camí a tecnologies de filtració més eficients i sostenibles en les indústries de tractament d'aigües a tot el món.
Amb la creixent demanda global d'una gestió eficient de les aigües residuals, la tecnologia UV/E-Cl presenta una solució prometedora per millorar la longevitat de les membranes, reduir els costos operatius i millorar el rendiment general del tractament. A mesura que els investigadors continuen refinant i ampliant aquest enfocament innovador, el futur del tractament de les aigües residuals sembla cada cop més eficient i sostenible.
Per a més detalls, consulteu l'estudi complet publicat a Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Deshidratació de fangs eficient i respectuosa amb el medi ambient amb la tecnologia de Holly
En el camp del tractament d'aigües, Holly es compromet a proporcionar solucions innovadores de deshidratació de fangs als nostres clients. La nostra premsa de cargol de deshidratació de fangs multidisc HLDS, amb el seu disseny únic sense obstruccions i la seva funció d'autoneteja avançada, redueix significativament els costos de construcció de les plantes d'aigües residuals. Aquest equip utilitza un sistema de control PLC automàtic, que combina un cargol i anells mòbils per a l'autoneteja, que pot substituir les premses de filtre tradicionals com les premses de cinta i les premses de bastidor. En comparació amb les centrífugues, l'HLDS funciona amb un menor consum d'energia i aigua, cosa que la fa més eficient i respectuosa amb el medi ambient.
La premsa de cargol per a la deshidratació de fangs HLDS s'utilitza àmpliament en diversos sistemes de tractament d'aigües residuals, inclosos els sectors municipal, petroquímic, de fibres químiques, de fabricació de paper, farmacèutic, del cuir i altres sectors de tractament d'aigües industrials. També és eficaç per tractar fems de granges lleteres, fangs d'oli de palma, fangs sèptics i més. El nostre equip ha estat provat en nombroses aplicacions del món real, demostrant un rendiment excepcional i beneficis econòmics, ajudant les empreses a reduir els costos operatius alhora que compleixen els objectius ambientals.
A mesura que la tecnologia de tractament d'aigües continua evolucionant, les solucions innovadores de Holly proporcionen als clients de tot el món equips més eficients i rendibles, contribuint al desenvolupament sostenible de les indústries de deshidratació de fangs i tractament d'aigües. Amb una combinació de tecnologia d'avantguarda i anys d'experiència en la indústria, Holly es dedica a oferir els equips de tractament d'aigües residuals més avançats, impulsant el progrés de la indústria i la sostenibilitat ambiental.
Data de publicació: 03 d'abril de 2025