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Une équipe de chercheurs chinois a fait une progression révolutionnaire dans le traitement des eaux usées avec l'application réussie de la technologie UV / E-CL pour atténuer l'encrassement du gel membranaire. L'étude, récemment publiée dansCommunications de la nature, met en évidence une nouvelle approche pour améliorer l'efficacité d'assèchement et les performances de filtration des membranes dans les processus de traitement des eaux usées.
Efficacité d'assèchement améliorée
L'étude a démontré que l'application des UV / E-CL améliorait considérablement le flux d'eau dans les expériences d'assèchement, atteignant des flux jusqu'à 138% du système E-CL, 239% du système UV et 198% du contrôle. Cela suggère que les UV / E-CL perturbent efficacement les structures d'encrassement des membranes, conduisant à des performances d'assèchement améliorées. En utilisant un système de modèle SA-BSA, les chercheurs ont pu simuler le comportement complexe de substances polymères extracellulaires (EPS) et confirmer la pertinence des protéines et des polysaccharides dans les boues d'eaux usées (Was) déshydratant.
Aperçu moléculaire des mécanismes d'encrassement
L'étude s'est plongée dans les interactions intermoléculaires des protéines et des polysaccharides, révélant que le pontage électrostatique entre les groupes amino et carboxyle joue un rôle crucial dans l'encrassement de la membrane. Grâce à l'analyse spectrale FTIR et aux simulations de théorie fonctionnelle de la densité (DFT), les chercheurs ont identifié trois modes de liaison moléculaire, indiquant une forte préférence pour les conformations linéaires qui favorisent la réticulation du polymère. Ces résultats fournissent une compréhension au niveau moléculaire de la façon dont les UV / E-CL perturbent ces interactions, conduisant à une viscosité réduite, à des tailles de flocs plus importantes et à une libération améliorée de l'eau.
Rôle synergique des radicaux CL dans l'atténuation de l'atténuation
Une analyse plus approfondie a démontré que les radicaux du chlore (Cl •) jouent un rôle dominant dans la dégradation de la BSA et de la SA, contribuant à plus de 90% à leur rupture. L'étude a rapporté des constantes de vitesse de réaction exceptionnellement élevées pour les interactions CL • avec ces macromolécules, soutenant l'efficacité des UV / E-Cl dans les forfaits de membrane en décomposition. Ce processus a non seulement fragmenté les structures SA-BSA en particules plus petites, mais a également réduit de manière significative leur capacité de viscosité et d'hydratation, affaiblissant ainsi la couche d'encrassement de type gel.
Aperçu thermodynamique: l'état d'occurrence de l'eau comme facteur clé
La recherche a en outre exploré la thermodynamique de l'encrassement de la membrane, confirmant que les états d'occurrence de l'eau - plutôt que les facteurs de porosité ou de perméabilité conventionnels - le comportement d'encrassement des gels dominaient. L'analyse thermogravimétrique a révélé que la teneur en eau liée dans les couches en vide de contrôle était de près de 80%, tandis que le traitement UV / E-CL l'a réduit à moins de 10%. Ce changement a permis une libération plus facile de l'eau, abaissant finalement la résistance à la filtration et améliorant l'efficacité de filtration.
Vers des applications pratiques
Avec ces résultats convaincants, les chercheurs suggèrent d'optimiser les paramètres des réacteurs, y compris le matériau des électrodes, l'intensité des UV et la durée du traitement, pour améliorer l'évolutivité du processus. L'étude propose également l'intégration des UV / E-CL avec d'autres oxydants, tels que le peroxyde d'hydrogène, pour augmenter davantage la génération des radicaux et améliorer l'efficacité du traitement. De plus, les chercheurs mettent l'accent sur le potentiel d'utilisation de solutions de NaCl à la concentration inférieure - telles que l'eau de mer - pour obtenir un traitement des eaux usées durable et rentable.
Une percée universelle dans la technologie membranaire
Bien que cette étude ait été menée en utilisant l'ET, ses résultats ont des implications de grande envergure au-delà du traitement des eaux usées. La reconnaissance de l'occurrence de l'eau se présente comme le facteur dominant dans l'atténuation de l'encrassement de la membrane maintient une signification universelle à travers différents processus membranaires et échelles de réacteur. Cette percée ouvre la voie à des technologies de filtration plus efficaces et durables dans les industries du traitement de l'eau dans le monde.
Avec une demande mondiale croissante de gestion efficace des eaux usées, la technologie UV / E-CL présente une solution prometteuse pour améliorer la longévité de la membrane, réduire les coûts opérationnels et améliorer les performances globales du traitement. Alors que les chercheurs continuent d'affiner et d'évoluer cette approche innovante, l'avenir du traitement des eaux usées semble de plus en plus efficace et durable.
Pour plus de détails, reportez-vous à l'étude complète publiée dans Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
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Heure du poste: APR-03-2025