ความก้าวหน้าในการบรรเทาคราบเมมเบรน: เทคโนโลยี UV/E-Cl ปฏิวัติการบำบัดน้ำเสีย

ภาพถ่ายโดยอีวาน บันดูราบนอันสแปลช 

ทีมนักวิจัยชาวจีนได้พัฒนาก้าวหน้าครั้งสำคัญในการบำบัดน้ำเสียด้วยการนำเทคโนโลยี UV/E-Cl มาประยุกต์ใช้อย่างประสบความสำเร็จเพื่อลดการเกาะตัวของเจลในเมมเบรน การศึกษาดังกล่าวซึ่งตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้ในการสื่อสารธรรมชาติเน้นย้ำแนวทางใหม่ในการปรับปรุงประสิทธิภาพการขจัดน้ำและสมรรถนะการกรองเมมเบรนในกระบวนการบำบัดน้ำเสีย

เพิ่มประสิทธิภาพการขจัดน้ำ

การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการใช้ UV/E-Cl ช่วยปรับปรุงการไหลของน้ำในการทดลองการขจัดน้ำได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยทำให้มีการไหลสูงถึง 138% ของระบบ E-Cl, 239% ของระบบ UV และ 198% ของระบบควบคุม ซึ่งแสดงให้เห็นว่า UV/E-Cl ทำลายโครงสร้างการเกาะตัวของเมมเบรนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการขจัดน้ำดีขึ้น ด้วยการใช้ระบบจำลอง SA-BSA นักวิจัยสามารถจำลองพฤติกรรมของสารโพลีเมอร์นอกเซลล์ (EPS) ที่ซับซ้อน และยืนยันความเกี่ยวข้องของโปรตีนและโพลีแซ็กคาไรด์ในกระบวนการขจัดน้ำจากตะกอนน้ำเสีย (WAS)

ข้อมูลเชิงลึกระดับโมเลกุลเกี่ยวกับกลไกการเกิดคราบ

การศึกษานี้เจาะลึกถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลของโปรตีนและโพลีแซ็กคาไรด์ ซึ่งเผยให้เห็นว่าการเชื่อมโยงทางไฟฟ้าสถิตระหว่างกลุ่มอะมิโนและกลุ่มคาร์บอกซิลมีบทบาทสำคัญในการเกาะติดของเยื่อหุ้มเซลล์ ผ่านการวิเคราะห์สเปกตรัม FTIR และการจำลองทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่น (DFT) นักวิจัยระบุโหมดการจับยึดของโมเลกุลได้สามโหมด ซึ่งบ่งชี้ว่ามีแนวโน้มสูงที่จะใช้โครงสร้างเชิงเส้นที่ส่งเสริมการเชื่อมโยงขวางของพอลิเมอร์ ผลการค้นพบเหล่านี้ช่วยให้เข้าใจในระดับโมเลกุลว่า UV/E-Cl ขัดขวางปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ได้อย่างไร ส่งผลให้ความหนืดลดลง ขนาดก้อนใหญ่ขึ้น และปล่อยน้ำได้มากขึ้น

บทบาทร่วมกันของอนุมูลอิสระ Cl ในการบรรเทาการเกิดคราบสกปรก

การวิเคราะห์เพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าอนุมูลคลอรีน (Cl•) มีบทบาทสำคัญในการย่อยสลาย BSA และ SA โดยมีส่วนทำให้ BSA และ SA สลายตัวมากกว่า 90% การศึกษาได้รายงานค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่สูงเป็นพิเศษสำหรับปฏิกิริยาระหว่าง Cl• กับโมเลกุลขนาดใหญ่เหล่านี้ ซึ่งสนับสนุนประสิทธิภาพของ UV/E-Cl ในการย่อยสลายสารที่เกาะติดในเมมเบรน กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่ทำให้โครงสร้าง SA-BSA แตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยเท่านั้น แต่ยังลดความหนืดและความสามารถในการดูดซับความชื้นของโครงสร้างลงอย่างมาก ส่งผลให้ชั้นสารที่เกาะติดคล้ายเจลอ่อนตัวลง

ข้อมูลเชิงลึกทางอุณหพลศาสตร์: สถานะการเกิดน้ำเป็นปัจจัยสำคัญ

งานวิจัยนี้ยังได้ศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์ของการเกาะติดของเมมเบรน ซึ่งยืนยันว่าสภาวะการเกิดน้ำมีอิทธิพลเหนือพฤติกรรมการเกาะติดของเจลมากกว่าปัจจัยรูพรุนหรือความสามารถในการซึมผ่านแบบธรรมดา การวิเคราะห์น้ำหนักเทอร์โมกราวิเมทริกเผยให้เห็นว่าปริมาณน้ำที่ผูกมัดในชั้นสารเกาะติดควบคุมอยู่ที่เกือบ 80% ในขณะที่การบำบัดด้วย UV/E-Cl ทำให้ปริมาณน้ำเกาะลดลงเหลือต่ำกว่า 10% การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้ปล่อยน้ำออกได้ง่ายขึ้น ส่งผลให้ความต้านทานต่อการกรองลดลงและเพิ่มประสิทธิภาพการกรองในที่สุด

สู่การประยุกต์ใช้งานจริง

ด้วยผลลัพธ์ที่น่าสนใจเหล่านี้ นักวิจัยเสนอแนะให้ปรับพารามิเตอร์ของเครื่องปฏิกรณ์ให้เหมาะสมที่สุด รวมถึงวัสดุอิเล็กโทรด ความเข้มของแสงยูวี และระยะเวลาในการบำบัด เพื่อเพิ่มความสามารถในการปรับขนาดของกระบวนการ นอกจากนี้ การศึกษายังเสนอให้ผสานแสงยูวี/อี-คลอรีนกับสารออกซิไดเซอร์ชนิดอื่น เช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ เพื่อเพิ่มการสร้างอนุมูลอิสระและปรับปรุงประสิทธิภาพในการบำบัด นอกจากนี้ นักวิจัยยังเน้นย้ำถึงศักยภาพในการใช้สารละลาย NaCl ที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า เช่น น้ำทะเล เพื่อให้เกิดการบำบัดน้ำเสียที่ยั่งยืนและคุ้มต้นทุน

ความก้าวหน้าครั้งยิ่งใหญ่ในเทคโนโลยีเมมเบรน

แม้ว่าการศึกษานี้จะดำเนินการโดยใช้ WAS แต่ผลการศึกษายังส่งผลกระทบในวงกว้างนอกเหนือไปจากการบำบัดน้ำเสีย การรับรู้ถึงการเกิดน้ำเป็นปัจจัยหลักในการบรรเทาปัญหาการอุดตันของเมมเบรนมีความสำคัญในระดับสากลในกระบวนการเมมเบรนและขนาดของเครื่องปฏิกรณ์ต่างๆ ความก้าวหน้าครั้งนี้จะนำไปสู่เทคโนโลยีการกรองที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืนยิ่งขึ้นในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำทั่วโลก

ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นทั่วโลกสำหรับการจัดการน้ำเสียที่มีประสิทธิภาพ เทคโนโลยี UV/E-Cl จึงเป็นโซลูชันที่มีแนวโน้มดีสำหรับการปรับปรุงอายุการใช้งานของเมมเบรน ลดต้นทุนการดำเนินงาน และเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดโดยรวม ในขณะที่นักวิจัยยังคงปรับปรุงและขยายขนาดแนวทางใหม่นี้ อนาคตของการบำบัดน้ำเสียก็ดูมีประสิทธิภาพและยั่งยืนมากขึ้น

สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดดูการศึกษาฉบับเต็มซึ่งตีพิมพ์ใน Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]

การขจัดน้ำตะกอนที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมด้วยเทคโนโลยีของฮอลลี่

ในด้านการบำบัดน้ำ ฮอลลี่มีความมุ่งมั่นที่จะนำเสนอโซลูชันการขจัดน้ำตะกอนที่สร้างสรรค์ให้กับลูกค้าของเรา เครื่องบีบตะกอนแบบหลายแผ่น HLDS ของเรามีการออกแบบป้องกันการอุดตันเฉพาะตัวและฟังก์ชันทำความสะอาดตัวเองขั้นสูง ซึ่งช่วยลดต้นทุนการก่อสร้างโรงบำบัดน้ำเสียได้อย่างมาก อุปกรณ์นี้ใช้ระบบควบคุม PLC อัตโนมัติ โดยผสมผสานสกรูและวงแหวนที่เคลื่อนไหวได้เพื่อทำความสะอาดตัวเอง ซึ่งสามารถแทนที่เครื่องกรองแบบเดิม เช่น เครื่องบีบแบบสายพานและเครื่องบีบแบบโครงได้ เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องเหวี่ยง เครื่อง HLDS ทำงานด้วยพลังงานและการใช้น้ำที่ต่ำกว่า ทำให้มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า

สกรูอัดตะกอนแบบแยกน้ำ HLDS ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบบำบัดน้ำเสียต่างๆ รวมถึงระบบบำบัดน้ำเสียของเทศบาล ปิโตรเคมี เส้นใยเคมี การทำกระดาษ ยา หนัง และภาคอุตสาหกรรมอื่นๆ นอกจากนี้ยังมีประสิทธิผลในการบำบัดปุ๋ยคอกฟาร์มโคนม ตะกอนน้ำมันปาล์ม ตะกอนบ่อเกรอะ และอื่นๆ อีกมากมาย อุปกรณ์ของเราได้รับการพิสูจน์แล้วในการใช้งานจริงมากมาย แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมและประโยชน์ทางเศรษฐกิจ ช่วยให้ธุรกิจลดต้นทุนการดำเนินงานในขณะที่บรรลุเป้าหมายด้านสิ่งแวดล้อม

เนื่องจากเทคโนโลยีการบำบัดน้ำยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โซลูชันอันสร้างสรรค์ของ Holly จึงมอบอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพและคุ้มต้นทุนมากขึ้นให้กับลูกค้าทั่วโลก ซึ่งช่วยสนับสนุนการพัฒนาอย่างยั่งยืนของอุตสาหกรรมการขจัดน้ำตะกอนและบำบัดน้ำ ด้วยการผสมผสานเทคโนโลยีล้ำสมัยและประสบการณ์ในอุตสาหกรรมหลายปี Holly จึงมุ่งมั่นที่จะนำเสนออุปกรณ์บำบัดน้ำเสียที่ล้ำหน้าที่สุด เพื่อขับเคลื่อนความก้าวหน้าในอุตสาหกรรมและความยั่งยืนของสิ่งแวดล้อม