Новий потужний фільтр може видалити майже весь аміачний азот зі стічних вод протягом хвилини, а також знищити вуглецеве забруднення.
Дослідники розробили процес електрофільтрації, який використовує радикали діоксиду хлору (·ClO) всередині спеціально створеної мембрани для одночасного видалення азоту та органічних забруднюючих речовин. Повідомлено Інженеріятехнологія може забезпечити швидший і ефективніший спосіб очищення складних стічних вод без додавання хімічних прекурсорів.
Водоочисні споруди часто покладаються на окремі біологічні, хімічні та фізичні етапи боротьби з різними забруднювачами. Аміак може завдати шкоди водним екосистемам, споживаючи кисень і сприяючи надмірному росту водоростей, тоді як органічні забруднювачі сприяють хімічній потребі кисню (ХПК) стічних вод.
Мембрана, яка перетворює аміак на газоподібний азот
В основі технології лежить електрореактивна мембрана під назвою RuO₂@PbO₂-M. Дослідники виготовили його, використовуючи техніку формування з електроосадженням, яка поєднує діоксид рутенію (RuO₂) з діоксидом свинцю (PbO₂), щоб створити пористу поверхню, яка діє і як фільтр, і як електрокаталізатор.
Коли стічна вода проходить через мембрану, реакції біля анода утворюють радикали оксиду хлору. Ці короткоживучі, але дуже реактивні молекули швидко атакують аміачний азот і допомагають перетворити його на газоподібний азот, нешкідливу речовину, яка вже становить більшу частину атмосфери Землі.
Мембрана видалила майже 100% аміачного азоту з часом утримання лише 1,2 хв. Протягом понад 70 годин безперервної роботи система також знизила хімічну потребу в кисні на 68% і загальний азот (TN) на 99,6%.
Чому рутеній і хлорид покращують продуктивність?
Сильна активність була викликана взаємодією між двома оксидами металів мембрани. Додавання RuO₂ збільшило потенціал виділення кисню (OEP), пригнічуючи небажану реакцію, яка в іншому випадку перенаправляла б електричну енергію на виробництво кисню. Тому більша частина доступної енергії може бути спрямована на окислення забруднюючих речовин.
Іони хлориду в стічних водах також сприяють переробці, сприяючи утворенню активних форм хлору. Випробування показали, що щільність струму, початкова концентрація аміаку, концентрація хлоридів і рН впливають на ефективність видалення. Найкращі результати були зафіксовані при щільності струму 20 мА/см², концентрації хлориду 100 мг/л і кислому рН.
Очищення промислових стічних вод
Щоб протестувати мембрану на забруднювачі, що містять як вуглець, так і азот, дослідники використали ацетамінофен (APAP) як зразок забруднювача. Система успішно видалила обидва елементи, зробивши її здатною переробляти складні промислові відходи, а також відходи, багаті аміаком.
Поєднання декарбонізації та денітрифікації в одному процесі може зменшити потребу в кількох етапах обробки. Оскільки реактивні речовини утворюються на місці, система також уникає постійного додавання хімічних прекурсорів. Якщо мембрана є стійкою та ефективною у більшому масштабі, вона може забезпечити швидкий та економічно ефективний метод зменшення шкідливого забруднення стічних вод.
Довідка: «Одночасна денітрифікація та декарбонізація стічних вод шляхом генерації радикалів ClO за допомогою швидкого та високоякісного процесу електрофільтрації», Бінь Чжао, Цзялінь Ян, Руйпін Лю, Цзюхуей Ку та Мен Сунь, 16, 22 липня. Інженерія.
DOI: 10.1016/j.eng.2025.07.016
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня SciTechDaily.
Слідкуйте за нами в Google і Google News.
