211service.com
Dviejų krypčių vandens valymo technologija
Nauja vandens valymo technika, apjungianti du brangius metodus, gali būti pigesnis ir efektyvesnis būdas pašalinti sunkiai valomus teršalus. Ši technologija apjungia fotokatalizę, kuri naudoja šviesą teršalams skaidyti, ir elektrocheminę oksidaciją, kuri tam naudoja elektros srovę.
Vandens detoksikacija: Nuotekų teršalai gauna vieną ar du smūgius dėl naujos technologijos, jungiančios UV spinduliavimą ir elektrochemiją.
Aicheng Chen , Docentas ir Kanados medžiagų ir aplinkos chemijos tyrimų katedra Lakehead universitete Ontarijo valstijoje, pateikė šio proceso patento paraišką ir teigia, kad jis gali būti parduotas per dvejus metus. Chen sujungė du vandens valymo metodus, sukurdamas dvigubos paskirties elektrodą. Iš vienos pusės elektrodas padengtas fotokatalizatoriumi, o kitoje – elektrokatalizatoriumi. Chenas išbandė elektrodo gebėjimą pašalinti du skirtingus nitrofenolius – chemines medžiagas, kurios dažnai naudojamos vaistams, pesticidams, fungicidams ir dažams gaminti ir dažniausiai randamos pramoninėse nuotekose. Dviejų funkcijų elektrodas per tris valandas pašalino nuo 85 iki 90 procentų sunkiai pašalinamų teršalų, palyginti su tik 30–60 procentų naudojant bet kurią iš šių technikų. Cheno rezultatai buvo tokie paskelbta praėjusį mėnesį žurnale Aplinkos mokslas ir technologijos .
Fotokatalizė ir elektrocheminė oksidacija buvo plačiai ištirtos dėl jų naudojimo vandens valymui, tačiau nėra plačiai naudojamos, nes nė vienas iš jų nėra pakankamai efektyvus, kad pateisintų išlaidas. Fotokatalizės metu ultravioletinė spinduliuotė smogia į katalizatorių – dažnai titano dioksidą – skatinančius elektronus medžiagoje iki didesnės energijos būsenos. Tai savo ruožtu palieka laisvas teigiamai įkrautas skyles teršalams oksiduoti. Tačiau fotokatalizė nėra labai efektyvi, nes dažnai elektronai tiesiog vėl susijungia su skylutėmis.
Elektrocheminė oksidacija veikia leidžiant srovę per katalizatorių vandenyje, kad oksiduotų teršalus. Kartu su fotokatalizė šis procesas iš dalies padidina efektyvumą, nes srovė neleidžia rekombinuotis elektronams ir skylėms, susidariusiems fotokatalizės metu.
Ekonomiškiausias ir dažniausiai naudojamas vandens valymas naudoja bakterijas teršalams skaidyti. Tačiau biologinis valymas ne visada yra pats veiksmingiausias, ypač nuotekoms, kuriose yra didelės koncentracijos organinių ar toksiškų junginių, todėl vanduo turi būti valomas pakartotinai, dažnai naudojant chemines medžiagas, tokias kaip chloras, o tai padidina išlaidas.
Chen sako, kad biologinis valymas nėra naudingas visoms nuotekoms. Vandenyje, kuriame yra didelė teršalų koncentracija, labai aukštas pH arba labai žemas pH, bakterijoms sunku išgyventi.
Remiantis naujausiu pranešimu, kurį pateikė Liukso tyrimas 2030 m. vandens naudojimas visame pasaulyje išaugs iki 40 proc. efektyvios vandens valymo technologijos pastaraisiais metais. Kadangi švaraus vandens paklausa ir toliau auga, mokslininkai ieško naujų būdų, kaip apdoroti užterštą vandenį; pagal kitą Lux ataskaitą, reikia daugybės galimybių, nes nuotekose taip pat daugėja sunkiai pašalinamų teršalų.
„Lux Research“ vyresnioji analitikė Heather Landis teigia, kad Chen technologija yra unikali ir turi potencialo. Kitos įmonės naudojo titano dioksidą fotokatalizėje, tačiau iki šiol niekas nederino fotokatalizės su elektrochemija, sako ji. Tačiau, pasak Landiso, Chenas turės pademonstruoti techniką nuotekų mėginiams, kuriuose yra daug teršalų, o ne tik teršalą nitrofenolį.
Aleksandras Orlovas , Niujorko Stony Brook universiteto medžiagų mokslo ir inžinerijos docentas, teigia, kad Cheno metodas galėtų rasti nišinį pritaikymą, ypač valant nuotekas, kuriose yra didelė nitrofenolių koncentracija. Tačiau Orlovas teigia, kad viena iš galimų problemų gali kilti dėl titano dioksido katalizatoriaus, kuris laikui bėgant praranda savo reaktyvumą. Jis sako, kad norint įrodyti ilgalaikį gyvybingumą, reikės atlikti tolesnius bandymus. Nors Chenas pripažįsta, kad tai gali būti problema, jis sako, kad apskritai titano dioksidas yra geras katalizatorius, nes jis yra chemiškai inertiškas ir netoksiškas. Tačiau Chen taip pat eksperimentuoja su titano dioksido nanostruktūromis, kurios ilgainiui turėtų būti atsparesnės.
Vis dar nežinoma, kaip ši technika seksis, palyginti su biologiniu apdorojimu. Kadangi biologinio apdorojimo metu naudojamos bakterijos ir nereikia mažai priežiūros, tai yra palyginti maža kaina. Chenas teigia, kad biologinis gydymas bent iš pradžių bus pigesnis. Tačiau kadangi jo metodas yra pranašesnis pašalinant nitrofenolius, jis mano, kad jį būtų galima naudoti kartu su biologiniu valymu, ypač valant labai užterštas pramonines ar žemės ūkio nuotekas. Chenas teigia, kad jo požiūris taip pat gali turėti įtakos vandens valymo būdams, kuriuose naudojami cheminiai apdorojimo būdai, tokie kaip chloras, kurie yra mažiau ekologiški.
Kitas žingsnis – išbandyti metodą su kitais teršalais, atlikti sąnaudų analizę ir padidinti proceso mastelį. Chenas sako, kad jo grupė dabar kuria valymo įrenginio prototipą, kuris turėtų būti baigtas iki metų pabaigos.