მემბრანული დაბინძურების შემცირების გარღვევა: UV/E-Cl ტექნოლოგია რევოლუციას ახდენს ჩამდინარე წყლების გამწმენდ სისტემებში

ფოტოს ავტორიივან ბანდურაჩართულიაგანბლოკვა 

ჩინელი მკვლევარების ჯგუფმა ჩამდინარე წყლების გამწმენდ სისტემებში რევოლუციური პროგრესი განიცადა მემბრანული გელის დაბინძურების შესამცირებლად UV/E-Cl ტექნოლოგიის წარმატებით გამოყენებით. კვლევა, რომელიც ახლახან გამოქვეყნდა...ბუნების კომუნიკაციები, ხაზს უსვამს ჩამდინარე წყლების გამწმენდი პროცესების დროს წყლის გაშრობის ეფექტურობისა და მემბრანული ფილტრაციის მუშაობის გაუმჯობესების ახალ მიდგომას.

გაძლიერებული დეჰიდრატაციის ეფექტურობა

კვლევამ აჩვენა, რომ UV/E-Cl-ის გამოყენებამ მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა წყლის ნაკადი დეჰიდრატაციის ექსპერიმენტებში, რამაც გამოიწვია ნაკადის მიღწევა E-Cl სისტემის 138%-მდე, UV სისტემის 239%-მდე და საკონტროლო სისტემის 198%-მდე. ეს მიუთითებს, რომ UV/E-Cl ეფექტურად არღვევს მემბრანული დაბინძურების სტრუქტურებს, რაც იწვევს დეჰიდრატაციის გაუმჯობესებულ მუშაობას. SA-BSA მოდელის სისტემის გამოყენებით, მკვლევარებმა შეძლეს რთული უჯრედგარე პოლიმერული ნივთიერების (EPS) ქცევის სიმულირება და ცილებისა და პოლისაქარიდების რელევანტურობის დადასტურება ჩამდინარე წყლების ნალექის (WAS) დეჰიდრატაციაში.

დაბინძურების მექანიზმების მოლეკულური ანალიზი

კვლევა ჩაუღრმავდა ცილებისა და პოლისაქარიდების მოლეკულათშორის ურთიერთქმედებებს, რამაც აჩვენა, რომ ამინო და კარბოქსილის ჯგუფებს შორის ელექტროსტატიკური ხიდი გადამწყვეტ როლს თამაშობს მემბრანის დაბინძურებაში. FTIR სპექტრული ანალიზისა და სიმკვრივის ფუნქციური თეორიის (DFT) სიმულაციების მეშვეობით, მკვლევარებმა გამოავლინეს მოლეკულური შეკავშირების სამი რეჟიმი, რაც მიუთითებს პოლიმერების ჯვარედინი შეკავშირების ხელშემწყობი წრფივი კონფორმაციების ძლიერ უპირატესობაზე. ეს დასკვნები იძლევა მოლეკულურ დონეზე იმის გაგებას, თუ როგორ არღვევს UV/E-Cl ამ ურთიერთქმედებებს, რაც იწვევს სიბლანტის შემცირებას, უფრო დიდ ფლოკების ზომებს და წყლის გამოყოფის გაძლიერებას.

Cl რადიკალების სინერგიული როლი დაბინძურების შემცირებაში

შემდგომმა ანალიზმა აჩვენა, რომ ქლორის რადიკალები (Cl•) დომინანტურ როლს ასრულებენ BSA-სა და SA-ს დაშლაში, რაც მათ დაშლაში 90%-ზე მეტ წვლილს შეაქვს. კვლევამ აჩვენა Cl•-ის ამ მაკრომოლეკულებთან ურთიერთქმედების განსაკუთრებით მაღალი რეაქციის სიჩქარის მუდმივები, რაც ხელს უწყობს UV/E-Cl-ის ეფექტურობას მემბრანული დაბინძურების დაშლაში. ამ პროცესმა არა მხოლოდ SA-BSA სტრუქტურები უფრო პატარა ნაწილაკებად დაშალა, არამედ მნიშვნელოვნად შეამცირა მათი სიბლანტე და ჰიდრატაციის უნარი, რითაც შეასუსტა გელის მსგავსი დაბინძურების ფენა.

თერმოდინამიკური დასკვნები: წყლის წარმოქმნის მდგომარეობა, როგორც მთავარი ფაქტორი

კვლევამ შემდგომში შეისწავლა მემბრანის დაბინძურების თერმოდინამიკა, რამაც დაადასტურა, რომ წყლის წარმოქმნის მდგომარეობები - ჩვეულებრივი ფორიანობის ან გამტარიანობის ფაქტორების ნაცვლად - დომინირებს გელის დაბინძურების ქცევაში. თერმოგრავიმეტრიულმა ანალიზმა აჩვენა, რომ საკონტროლო დაბინძურების ფენებში შეკრული წყლის შემცველობა თითქმის 80% იყო, ხოლო ულტრაიისფერი/ელექტროქლორიდის დამუშავებამ შეამცირა იგი 10%-ზე ნაკლებამდე. ამ ცვლილებამ წყლის უფრო ადვილი გამოთავისუფლების საშუალება მისცა, საბოლოოდ შეამცირა ფილტრაციის წინააღმდეგობა და გააუმჯობესა ფილტრაციის ეფექტურობა.

პრაქტიკული გამოყენებისკენ

ამ დამაჯერებელი შედეგების გათვალისწინებით, მკვლევარები გვთავაზობენ რეაქტორის პარამეტრების ოპტიმიზაციას, მათ შორის ელექტროდის მასალის, ულტრაიისფერი ინტენსივობისა და დამუშავების ხანგრძლივობის, პროცესის მასშტაბირების გასაუმჯობესებლად. კვლევა ასევე გვთავაზობს UV/E-Cl-ის ინტეგრაციას სხვა ოქსიდანტებთან, როგორიცაა წყალბადის ზეჟანგი, რადიკალების წარმოქმნის შემდგომი გაზრდისა და დამუშავების ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად. გარდა ამისა, მკვლევარები ხაზს უსვამენ დაბალი კონცენტრაციის NaCl ხსნარების, როგორიცაა ზღვის წყალი, გამოყენების პოტენციალს მდგრადი და ეკონომიური ჩამდინარე წყლების გაწმენდის მისაღწევად.

უნივერსალური გარღვევა მემბრანული ტექნოლოგიის სფეროში

მიუხედავად იმისა, რომ ეს კვლევა WAS-ის გამოყენებით ჩატარდა, მის დასკვნებს ჩამდინარე წყლების გაწმენდის მიღმაც ფართომასშტაბიანი შედეგები მოაქვს. წყლის წარმოქმნის მდგომარეობების, როგორც მემბრანული დაბინძურების შემცირების დომინანტური ფაქტორის აღიარებას, უნივერსალური მნიშვნელობა აქვს სხვადასხვა მემბრანული პროცესებისა და რეაქტორის მასშტაბებისთვის. ეს გარღვევა გზას უხსნის უფრო ეფექტური და მდგრადი ფილტრაციის ტექნოლოგიების განვითარებას წყლის გამწმენდი ინდუსტრიების მსოფლიო მასშტაბით.

ჩამდინარე წყლების ეფექტური მართვის მზარდი გლობალური მოთხოვნის გათვალისწინებით, UV/E-Cl ტექნოლოგია წარმოადგენს პერსპექტიულ გადაწყვეტას მემბრანის ხანგრძლივობის გაუმჯობესების, საოპერაციო ხარჯების შემცირებისა და გამწმენდი ნაგებობების საერთო მუშაობის გაუმჯობესების მიზნით. რადგან მკვლევარები აგრძელებენ ამ ინოვაციური მიდგომის დახვეწას და გაფართოებას, ჩამდინარე წყლების გამწმენდი ნაგებობების მომავალი სულ უფრო ეფექტური და მდგრადი ჩანს.

დამატებითი ინფორმაციისთვის იხილეთ Nature Communications-ში გამოქვეყნებული სრული კვლევა: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]

ეფექტური და ეკოლოგიურად სუფთა ნალექის გაშრობა Holly's ტექნოლოგიით

წყლის გამწმენდი ნაგებობების სფეროში, Holly ორიენტირებულია მომხმარებლებისთვის ნალექის გაშრობის ინოვაციური გადაწყვეტილებების შეთავაზებაზე. ჩვენი HLDS მრავალდისკიანი ნალექის გაშრობის ხრახნიანი პრესა, თავისი უნიკალური, გაჭედვისგან თავისუფალი დიზაინითა და თვითწმენდის მოწინავე ფუნქციით, მნიშვნელოვნად ამცირებს კანალიზაციის ნაგებობების მშენებლობის ხარჯებს. ეს მოწყობილობა იყენებს ავტომატურ PLC მართვის სისტემას, რომელიც აერთიანებს ხრახნსა და მოძრავ რგოლებს თვითწმენდისთვის, რომელსაც შეუძლია ჩაანაცვლოს ტრადიციული ფილტრის პრესები, როგორიცაა ქამრის პრესა და ჩარჩოს პრესა. ცენტრიფუგებთან შედარებით, HLDS მუშაობს უფრო დაბალი ენერგომოხმარებით და წყლის მოხმარებით, რაც მას უფრო ეფექტურს და ეკოლოგიურად სუფთას ხდის.

HLDS-ის ნალექის გამშრალების ხრახნიანი პრესა ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ჩამდინარე წყლების გამწმენდ სისტემებში, მათ შორის მუნიციპალურ, ნავთობქიმიურ, ქიმიურ ბოჭკოვან, ქაღალდის წარმოების, ფარმაცევტულ, ტყავის და სხვა სამრეწველო წყლის გამწმენდ სექტორებში. ის ასევე ეფექტურია რძის ფერმების ნაკელის, პალმის ზეთის ნალექის, სეპტიკური ნალექის და სხვა დამუშავებისთვის. ჩვენი აღჭურვილობა გამოცდილია მრავალ რეალურ პრაქტიკაში, აჩვენებს განსაკუთრებულ მუშაობას და ეკონომიკურ სარგებელს, ეხმარება ბიზნესებს შეამცირონ ოპერაციული ხარჯები და ამავდროულად მიაღწიონ გარემოსდაცვით მიზნებს.

წყლის გამწმენდი ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, Holly-ის ინოვაციური გადაწყვეტილებები მთელ მსოფლიოში მომხმარებლებს უფრო ეფექტურ და ეკონომიურ აღჭურვილობას სთავაზობს, რაც ხელს უწყობს ნალექის გაშრობისა და წყლის გამწმენდი ინდუსტრიების მდგრად განვითარებას. უახლესი ტექნოლოგიებისა და მრავალწლიანი ინდუსტრიული გამოცდილების კომბინაციით, Holly ორიენტირებულია ჩამდინარე წყლების გამწმენდი ყველაზე მოწინავე აღჭურვილობის შეთავაზებაზე, რაც ხელს უწყობს ინდუსტრიის პროგრესს და გარემოსდაცვით მდგრადობას.