Web of Science (SCI) mới đây bổ sung thêm 5 bài viết liên quan đến xử lý nước bằng màng gốm.
1. Chuyển đổi chất thải thành bộ lọc nước: Đánh giá-nhỏ về màng gốm từ vật liệu tái chế
Tạp chí: Chất thải
Cuộc khủng hoảng nước toàn cầu tiếp tục trở nên tồi tệ hơn, chất thải công nghiệp và đô thị tiếp tục tích tụ không bền vững, đòi hỏi khẩn cấp các giải pháp đổi mới phù hợp với khái niệm nền kinh tế tuần hoàn. Đánh giá này khám phá tiềm năng biến đổi của-màng gốm làm từ chất thải-bằng cách sử dụng chúng như một chiến lược lọc nước bền vững để giải quyết đồng thời những thách thức kép về việc sử dụng tài nguyên chất thải và tình trạng khan hiếm nước sạch. Màng gốm truyền thống được làm từ vật liệu vô cơ có độ tinh khiết cao-và được biết đến với khả năng chống ăn mòn hóa học, ổn định nhiệt và độ bền tuyệt vời. Nghiên cứu gần đây cho thấy các sản phẩm phụ công nghiệp như bùn đỏ, tro bay, xỉ lò cao, gangue than và chất thải con lăn lò nung đều có thể được chuyển đổi một cách hiệu quả thành vật liệu lọc kết hợp giữa chi phí thấp và hiệu suất cao. Bài viết này đánh giá một cách có hệ thống quy trình chuẩn bị, đặc tính vật liệu và chỉ số hiệu suất của màng gốm-làm từ chất thải, chứng minh tính khả thi của phương pháp này: biến chất thải công nghiệp thành vật liệu lọc chức năng không chỉ có thể giảm ô nhiễm môi trường mà còn hỗ trợ mạnh mẽ cho an ninh nước toàn cầu và phát triển bền vững.
2. Màng gốm TiO₂/Al₂O₃ làm sạch bề mặt và-tự xúc tác quang học-làm sạch màng gốm TiO₂/Al₂O₃ để xử lý nước thải nhiễm dầu
Tạp chí: BỀ MẶT VÀ GIAO DIỆN
Sự tắc nghẽn màng và phân rã dòng trong quá trình lọc dài hạn-là những thách thức cốt lõi mà công nghệ tách nhũ tương nước-dầu-dựa trên màng phải đối mặt. Nghiên cứu này đã chuẩn bị một màng gốm đa chức năng có tính thấm ưa nước, tính kỵ dầu và đặc tính tự làm sạch-xúc tác quang để giảm bớt những vấn đề này. Màng này được điều chế bằng cách thả-phủ lớp phủ nano-titanium dioxide (TiO₂) lên chất nền alumina xốp (Al₂O₃) sau đó nung. Các phân tích cấu trúc, hình thái và thành phần sử dụng nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM), quang phổ tia X{11}}phân tán năng lượng (EDX) và ánh xạ nguyên tố đã xác nhận sự hình thành của lớp mỏng TiO₂ dày đặc và đồng nhất trên bề mặt Al₂O₃ mà không làm thay đổi cấu trúc tinh thể nền hoặc gây tắc nghẽn lỗ chân lông.
Đặc tính thấm ướt bề mặt của màng Al₂O₃ được phủ nano-TiO₂ cho thấy các đặc tính siêu thấm nước và siêu thấm nước trong không khí, đồng thời thể hiện các đặc tính siêu thấm nước dưới nước. Hành vi làm ướt độc đáo này bắt nguồn từ năng lượng bề mặt cao của chính TiO₂ và tác dụng hiệp đồng của cấu trúc độ nhám nano/micron phân cấp trên bề mặt màng.
Các thử nghiệm hiệu suất tách nhũ tương dầu{0}}nước trong hệ thống lọc dòng chảy-cho thấy dòng thấm của màng tăng gần như tuyến tính khi tăng áp suất vận hành và hiệu suất tách vẫn ổn định trên 99% trong phạm vi áp suất 0,5–2 bar. Thử nghiệm độ ổn định lâu dài sau 840 phút hoạt động liên tục cho thấy rằng do bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm hữu cơ (dầu), dòng thấm giảm xuống khoảng 70% giá trị ban đầu nhưng hiệu suất tách không dao động đáng kể. Quan trọng hơn, khi tận dụng đặc tính tự làm sạch bằng xúc tác quang{10}} nội tại của TiO₂, chỉ cần 45 phút chiếu tia UV để phân hủy hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ tích lũy trên bề mặt màng, khôi phục dòng chảy về khoảng 90% giá trị ban đầu.
3. Thu hồi nước giặt bằng màng gốm bền vững từ bụi đá cẩm thạch thải: Hiệu suất, phân tích cặn bẩn
Tạp chí: Nghiên cứu môi trường
Quá trình đô thị hóa nhanh chóng và sự phát triển nhanh chóng của các nền kinh tế mới nổi đã dẫn đến việc-khai thác quá mức tài nguyên nước. Mặc dù nông nghiệp và công nghiệp chiếm hơn 60% tổng lượng nước tiêu thụ nhưng việc sử dụng nước sinh hoạt cũng là một nguồn nước thải đáng kể-gần 50%–80% lượng nước thải thải ra có nguồn gốc từ các hoạt động hộ gia đình. Sự gia tăng dân số và đô thị hóa tiếp tục trực tiếp thúc đẩy nhu cầu giặt là, dẫn đến lượng nước thải giặt là đáng kể.
Nghiên cứu này sử dụng màng gốm bền vững được chế tạo từ bụi đá cẩm thạch thải để xử lý nước thải giặt là, kết hợp với hệ thống lọc-ngõ cụt điều khiển bằng trọng lực{1}}, giúp giảm chi phí quy trình tổng thể. Hiệu suất màng được đánh giá dựa trên hai khía cạnh: khả năng loại bỏ chất ô nhiễm và khả năng chống hà. Trong điều kiện vận hành-áp suất thấp chỉ 0,05 bar, màng đạt tỷ lệ loại bỏ 88% đối với Nhu cầu oxy hóa học (COD), 98% đối với vi nhựa (MP) và 99% đối với độ đục. Nồng độ COD và MP trong nước thô lần lượt là 1265 mg/L và 2,88 × 10⁶ hạt/L; sau khi xử lý, COD giảm xuống còn 145 mg/L, đáp ứng các tiêu chuẩn chấp nhận cho việc sử dụng không{14}}để uống. Đồng thời, màng thể hiện hiệu suất chống hà tuyệt vời với tỷ lệ thu hồi từ thông (FRR) là 81%.
Phân tích cơ chế tạo cặn cho thấy sự tắc nghẽn màng bị chi phối bởi các tác động kết hợp của sự tắc nghẽn hoàn toàn lỗ chân lông và quá trình lọc bánh. Màng này kết hợp hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm cao với đặc tính chống bám bẩn tuyệt vời, khiến màng này trở nên lý tưởng để xử lý nước thải giặt là, trong đó nước sản xuất có thể tái sử dụng trực tiếp trong các ứng dụng không{1}}uống được.
4. Khử trùng bằng đèn LED UV-C của Escherichia coli kháng kháng sinh-trong nước: Tích hợp với màng lọc gốm
Tạp chí: QUY TRÌNH
Sự lây lan của tình trạng kháng kháng sinh đã trở thành một vấn đề toàn cầu đe dọa sức khỏe cộng đồng và an ninh hệ sinh thái. Phát triển các công nghệ khử trùng mới là một hướng quan trọng để giải quyết thách thức này. Nghiên cứu này đã sử dụng điốt phát sáng-tia cực tím sâu (đèn LED UV-C) để xác thực khả năng vô hiệu hóa vi khuẩn Escherichia coli kháng kháng sinh-được phân lập từ-môi trường thủy sinh trên thế giới thực (bao gồm nước biển, nước mặt và nước tái tạo của thành phố đã được xử lý).
Thí nghiệm đã chọn hai bước sóng UV{0}}C điển hình là 255 nm và 265 nm, đồng thời áp dụng liều chiếu xạ UV từ 1–7 mJ/cm² vào dung dịch đệm phốt phát được cấy bằng môi trường nuôi cấy hỗn hợp gồm 10 chủng E. coli. Kết quả cho thấy ở liều chiếu xạ 2 mJ/cm2, cả hai bước sóng đều đạt được khoảng năm bậc độ bất hoạt logarit của vi khuẩn. Quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) không cho thấy những thay đổi đáng kể về hình thái vi khuẩn sau khi chiếu tia UV, nhưng đã phát hiện định lượng sự hình thành dimer pyrimidine{10}}khoảng 40 ng/mL chất nhị trùng cyclobutanepyrimidine được tạo ra ở cả hai bước sóng với liều 2 mJ/cm², xác nhận rằng tổn thương DNA là cơ chế bất hoạt chính.
Nghiên cứu cũng kiểm tra hiệu suất xử lý nước của màng phẳng gốm cacbua silic: tỷ lệ loại bỏ trung bình đối với cả tổng coliform và E. coli đạt 99,9%. Kết hợp với công nghệ LED UV-C và công nghệ màng gốm, có thể đạt được khả năng khử trùng sâu của màng cô đặc với tỷ lệ bất hoạt từ 99,985% trở lên, thể hiện đầy đủ tiềm năng ứng dụng của sự kết hợp công nghệ này trong lĩnh vực khử trùng nước hiệu quả. Hình ảnh
5. Hiệu quả của màng gốm nano{1}}haloysite trong việc loại bỏ chì khỏi nước ô nhiễm.
Tạp chí: Khoa học và Công nghệ Nước
Nghiên cứu này đã chuẩn bị các màng nanocomposite gốm được pha tạp các ống nano halloysite (HNTs) và hạt nano mangan tetroxide (Mn₃O₄) và đánh giá một cách có hệ thống hiệu suất loại bỏ chì của chúng trong nước. Sáu loại màng nanocomposite gốm đã được điều chế bằng cách điều chỉnh hàm lượng HNT (75, 80, 85 wt.%) và nhiệt độ thiêu kết (900, 1000 độ), trong khi vẫn giữ nguyên lượng clinker bổ sung (8 wt.%) và pha tạp Mn₃O₄ không đổi.
Kết quả thử nghiệm dòng nước cho thấy màng H85-900 (chứa 85% HNT, thiêu kết ở 900 độ) có độ thấm tốt nhất, với dòng chảy 390 L/(m²·h) ở áp suất 5 bar. Trong các thử nghiệm tổng hợp dung dịch nước chứa chì, màng H80-1000 (chứa 80% HNT, thiêu kết ở 1000 độ) cho hiệu suất loại bỏ chì cao nhất, đạt 99,84%. Trong các thử nghiệm bơm nước ngầm thực tế, màng này duy trì hiệu suất loại bỏ cao là 99,16%.
Nghiên cứu này đã tổng hợp các hạt nano Mn₃O₄ bằng phương pháp đồng{0}}kết tủa và thực hiện mô tả đặc tính đa{1}}chiều: Kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy sự kết tinh hạt đồng nhất với kích thước 30–40 nm; Quang phổ huỳnh quang tia X- (XRF) đã xác nhận độ tinh khiết Mn₃O₄ là 95,2%; Nhiễu xạ tia X- (XRD) cho thấy hệ tinh thể tứ giác; và quang phổ UV-Vis cho thấy các đỉnh hấp thụ đặc trưng ở bước sóng 220 nm (chuyển điện tích O2⁻-Mn²⁺/Mn³⁺) và 350 nm (d{11}}d chuyển tiếp trường tinh thể). Những kết quả này chứng minh màng gốm sử dụng halloysite có nguồn gốc địa phương có tiềm năng ứng dụng tốt trong lĩnh vực xử lý kim loại nặng trong xử lý nước.
