מיקרופלסטיקה התפתחה כאחד ממזהמים המקיפים והקשוח ביותר במערכות מים גלובליות. ⁇ פלסטיק אלה ברגעים אלה, המוגדרים בדרך כלל כחלקיקים קטנים מ-5 מ"מ, התגלו במאגרים מים מתוקים, חומרי ניקוי מים קרקעיים, אזורי חוף, ואפילו ליבות קרח מרוחקות.

תהליכי טיפול במים מסורתיים, כגון סינון חול קונבנציונלי, coagulation עם אלומיניום, ו flocculation, לא נועדו עם microplastics בראש. הגודל הקטן שלהם צפיפות נמוכה מאפשרים חלקיקים רבים לעבור דרך מסננים סטנדרטיים ומבהירים, לעתים קרובות להשיג שיעורי הסרה מתחת 70% עבור חלקיקים קטנים יותר מ -100 מטר. וכתוצאה מכך, גישות משקעים חדשניות כי הסרת microplastics הפכו למרכזי אנרגיה חסכוניים, כדי לשפר את אמצעי לחימה מגנטיים, או שיפור יעיל, כדי לשפר את זה יכול להיות יעיל, 000 יעיל, 000.

הבנת מיקרופלסטיקה והערכה

סידמנטציה היא ניתוח יחידה יסודי בטיפול במים, המסתמך על ההבדל בין חלקיקים למים כדי לקדם התיישבות תחת כוח הכבידה.מהירות הטרמינל של חלקיק נשלטת על ידי חוק סטיקס, אשר מראה כי מהירות עולה עם הכיכר של הקוטר והבדל הצפיפות.מיקרופלסטים, עם זאת, הם בעייתיים: צפיפותם (0.9-CM/3) לעתים קרובות חופפים מים, במיוחד פוליאתן ונפח מיקרוסקופי דם איטי יותר, ומדכאי זמן מיקרו-מפסים יותר, מעכבים, ומיקרו-מפסים, יותר, ומיקרופלסטיים, יותר, יותר, מטיפוסים, יותר, מטווח מיקרוסקופיים, יותר רגיל.

כדי להתגבר על המגבלות הללו, גישות של סימנטציה חדשניות לשנות את המאפיינים של חלקיקים (גודל, צפיפות, טעינת פני השטח) או ליישם כוחות חיצוניים כדי להאיץ ולשפר את ההתנחלות.

סוגים ומקורות של מיקרופלסטיק

מיקרופלסטיקה נופלת לשתי קטגוריות רחבות: מיקרופלסטיקים ראשוניים ומשניים מיוצרים בגדלים מיקרוסקופיים לשימושים ספציפיים - מיקרובים ב-Exfoliating scrubs, pellets פלסטיק עבור הזרקת עובש, וסיבים של טקסטיל סינתטי.microplastics תוצאה של מזג האוויר ופירוק של פריטים מפלסטיק גדולים יותר, כגון שקיות, דיג, רשתות חקלאיות, סיבים של סיבים צמחיים, בסביבה פוליאמוריה (Falpherylide) (Ficials) (Ficials) (F) , פחות) , פחות , , תרכובת) , סגסוגת פוליפרפטיבית (FSD) סגסוגת) סגסוגת פוליפר (FSD) , פחות , פחות , פחות סגסוגת פוליפר (FSD) , סגסוגת פוליפר (Flasticials) , סגסוגת פוליפר (FSD) , פחות , , , , ⁇ ⁇ pplipials (FSD) סגסוגת פוליפרציה פחות סגסוגת פוליפר (FSD) ⁇ ⁇ סגסוגת פוליפרוזיס (FSD) סגסוגת פוליפראז 'מפולטוריית) סגסוגת פוליפר (F

אתגרים בעריכה

טיפול במים באמנה משתמש בקידוד (ניטראליזציה בתשלום) וflocculation (bridging) כדי ליצור משטחים גדולים יותר, ריצוף יישבים. בעוד זה עובד טוב עבור חימר וחומר אורגני, microplastics הם קשה לשמצה כדי coagulate. הרבה microplastics יש משטחים הידרופוביים וטענות משטח נמוך, התנגדות עם קוגנינטים המבוססים על מתכת, כמו אלומיניום או סגסוגת מים רעילה, לעתים קרובות.

טכניקות הערכה חדשניות

דור חדש של טכניקות השמדה פותח במיוחד כדי לכוון מיקרופלסטיקה.שיטות אלה מסתמכות על ספיגה מוגברת, הפרדה מגנטית, נשט, אלקטרוקוגציה, והשימוש בתוספים המבוססים על ביולוגית.כל גישה שואפת להתגבר על המחסומים הפיזיים והכימיקליים המונעים ממיקרופלסטיקים להשתקע באופן טבעי.

המונחים: rising coagulants

הגדלת Flocculation הולכת מעבר לאלומיניום קונבנציונלי או מלח ferric dosing.התוספת של coagulants מיוחדים - נגזרים PPyacrylamide, Chitosan (ביו-mer מפגזי קרום), פוליDADC, וסרחת צמחים מבוססת על flocculants (למשל, Moringa olea olese, tannins) - משפר באופן משמעותי microggicingsicial של חלקיקים.

(הוגים בעלי ערך מוסף אטרקטיביים במיוחד לצמצום זיהום משני.צ'יטוסאן, שמקורו בבזבוז דגים, אינם רעילים ויעילים על פני טווח pH רחב.קבוצות הדומיניות שלו הפרוטות בתנאים חומציים, הנספח למשטחים זעירים טעונים באופן שלילי.

גורמים המשפיעים על פלוגות משופרות

  • (FLT:0) Coagulant סוג ומינון: מלחי מתכת 1 (FreaLT:1) דורשים מינון גבוה יותר עבור מיקרופלסטיקים בשל פוטנציאל זטה נמוך; פולימרים אורגניים יעילים יותר במינונים נמוכים יותר.
  • (ב) ⁇ :0 (החזקות של ⁇ :0) ⁇ : ⁇ (ב) , 1 (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)pH ו-ionic Power:FLT:1 אדמירלציה וניטרליזציה אחראית הם מאוד תלויים ב- pH; תנאים אופטימליים משתנים על ידי סוג פולימר.
  • (ב) שיעור ה- NOM:FLT:1 (החומר האורגני) יכול לספוג דרישה כימית; הדבקה מוקדמת עשויה לעזור.

הערכה מגנטית עם חלקיקים פונקציונליים

משקעים מגנטיים רותמים שדות מגנטיים חיצוניים כדי להפריד במהירות מיקרופלסטיקים מן המים לאחר שהם מחויבים חלקיקים מגנטיים.חומר הליבה - באופן חד חמצני מגנטי (Fe3O4 או ⁇ -Fe2O3) חלקיקים - הוא מכוסה חלקיקים כימיים סלקטיביים או פולימר כי מודעות מיקרופלסטיק.

סימנטציה מגנטית מציעה מספר יתרונות: עיבוד מהיר ( דקות במקום שעות), יעילות גבוהה של הסרת גבוהה מעל 95% חלקיקים קטנים כמו 1 μm, וייצור ריצוף כימי מינימלי כי החלקיקים המגנטיים יכולים להיות regenerated ו reuse לאחר ירידה של זרימת מיקרופלסטיקה.התחדשות כוללת בדרך כלל כביסה עם Ethanol או פתרון אורגני, ואחריו התאוששות מגנטית, למשל, באמצעות מחקר של חלבון בגודל של 099 / 0.

פטיד פלוגציה עם Microsand או Dense Media

flocculation מזרז את המשקעים על ידי הוספת חומר גרניט גבוה מאוד (למשל, מיקרוסנד, מגנטיט, או זכוכית קרקע) שפועל כמו הליבה משקל עבור flocs. חלקיקי הכדור, בדרך כלל 50-150 מיקרומטר בקוטר, משולבים במבנה הטבול במהלך floulation.

במיקרופלסטי-טרג'ט מפונק, כורכום ופולימרמר הם עושים, ואחריו הזרקת מיקרוסאנד.הקשקשים גדלים סביב דגנים החול, שילוב מיקרופלסטיקה.לאחר התיישבות מהירה (3-8/h), המיקרוסוליים ההיחלשים בסופו של דבר מחלבים באמצעות הידרוקלונים ומחזרים.

אלקטרוקוגניציה למיקרופלסטיקס

אלקטרוקוגניציה (EC) משתמשת זרם ישיר המיושם על אלקטרודות הקרביות (אלומיום או ברזל) כדי לשחרר את השדות מתכת coagulant שב situ.התהליך גם מייצר בועות גז מימן שיכולים לסייע ל flotation, אבל עם צעד flocculation, הידרוקסידים מתכת יוצרים משטחים כבדים שמיישבים.

מחקר עדכני על EC עבור microplastics מראה את שיעורי הסרת של 85-99% עבור PE, PP, ו-PS חלקיקים בטווח 10-500 μm. Parameters - צפיפות עכשווית, מרחק אלקטרודה, pH וזמן טיפול - חייב להיות מותאם. לדוגמה, ב- pH 6.5 ו 5 mA / mA / ס"מ עבור 15 דקות, אלומיניום להסיר 97% של מיקרו-פלסטיקנים סינתטיים מ אורגניזמים מכילים צריכת מים אורגניזמים.

תוספות מבוססות ביולוגיות ופלקטים טבעיים

(הפודים המשתנים והפולימרים המיקרוביאליים מציעים אלטרנטיבה ירוקה למשקעים משופרים. טנזין, מופקים מנביחות עץ ומעולים, הם anionic או ic בהתאם לשינויים, ויכולים להיות מורכבים עם microplastics. Cationic עלות מיקרו-סולנית (המקבילה), קרמולוז, וחניכיים xanthan הראו גם עבור מחקר ביו-פולמינטימינטימי (Fulidic) באמצעות גישה מיקרו-דלקתית נוספת:

היתרונות של שיטות הערכה חדשניות

בהשוואה לסינון membrane (MF, UF) או חמצון מתקדם, טכניקות משקעים חדשניות מציעות הטבות נפרדות, במיוחד עבור טיפול בנפח גדול שבו אנרגיה ועלויות כימיות הם קריטיים.

  • (FLT:0) יעילות: אנרגיה עבור מערכות מגנטיות או מפוספסות היא בדרך כלל נמוכה יותר מתהליכים מנברנים בלחץ גבוה.מינונים כימיים עבור flocculation הם בינוניים, ו הרבה coagulants הם זולים או מקורם פסולת (צ'יואן).
  • יעילות:0 (Energyיעילות: FLT:1 משאבות ראש נמוך ו סלילים מגנטיים לצרוך פחות אנרגיה מאשר משאבות membrane או כורים UV.
  • (FLT:0) ,Reduced Chemical Foot:FLT:1igation מגנטי משתמש בעיקר חלקיקים מגנטיים שניתן להשתמש בהם, מצמצם את הזינוק.אלקטרוקוגציה מבטלת תחבורה כימית מחוץ לאתר אחסון.
  • יעילות גבוהה להסרת טווח רחב: בעוד membranes יכול להשיג 99.9%, הם נוטים לפגום על ידי microplastics. הגדלת המשקעים יכול להסיר חלקיקים עד <5 מיקרומטר עם אופטימיזציה נאותה.
  • (FLT:0) ,Ease of retrofitting:FLT:1 , ניתן להתקין מערכות מגנטיות ומגנטיות באגן הקיים ללא עבודות אזרחיות גדולות, צמצום הוצאות ההון.

אתגרים ומגבלות

אף שיטה אחת אינה כדור כסף אוניברסלי, מכשולים משמעותיים נותרו לפני אימוץ נרחב.

סקלאלה ודרך לוח

הפרדה מגנטית באמצעות HGMS עובדת היטב עבור זרימת קטנה (טייס גודל עד 10 m3 /h) עבור צמחי טיפול עירוניים (למשל, 100,000 m3 / D), גודל מטריצה מגנטי הופך בלתי חוקי, ואת הצורך לניקוי תכופים מופחת זמינות. flocculation Ballasted הוא יותר קנה מידה, אבל microsand recling מוסיף מורכבות EC יש מדרגת כי מגבלות אלקטרודות ו / שטח ליניארי יכול להגדיל את דרישות זרם מעל פני שטח.

ניהול סליפא

כל התהליכים של סימנטציה מייצרים סלדג'טים המכילים microplastics. בצמחים קונבנציונליים, סלדג' מעוכל לעתים קרובות או מסולק ומאדמים.מיקרופלסטים בזחלות עשויים להימשך ולהשמיד אדמה; אינסטירציה היא אנרגיה-intensive. ⁇ מגנטית יכול להיות מעובד כדי לשחזר חלקיקים מגנטיים ורכז מיקרופלסטיקים לרשות, אבל זה מוסיף שלבים.

חלקיקים רעילים וגורל סביבתי

השימוש nanoparticles מהונדס (Fe3O4, NZVI) מעלה חששות לגבי נטיעת מים מטופלים, בעוד שרוב המחקרים מראים רעילות פחמן חד-חמצני נמוכה, תופעות חשיפה כרוניות אינן ידועות.החלקיקים המגנטיים עצמם עשויים להפוך לאומנים אם לא התאוששו לחלוטין.

השוואות בין NOM ו-Co-Contaminants

חומר אורגני טבעי יכול להתחרות על קוגנט או אתרי חלקיקים מגנטיים, הפחתת יעילות הסרת.Pre-sediment או טרום ozonation כדי חמצון חלקית NOM עשוי לעזור אבל מוסיף עלות. מתכות כבדות או תרופות כי מודעות למיקרופלסטיק יכול להיות מונע, מועיל במובן אחד, אבל רעילות של עלייה.

תוצאות חיפוש ויישומים אמיתיים

מספר פיילוט ופרויקטים של הדגמה ממחישים את האפשרות של משקעים חדשניים.

פלוגות בצמח שוודי

בשנת 2022, צמח טיפול במים עירוניים במאלו, שוודיה בדקה מערכת Actiflo Carbo עם אבקת פחמן מופעל עבור הסרת מיקרופלסטי.הצמח התייחס 60 m3 /h של מהפך משני.עם chloride (מ"ג / L) ותרופה פולימרית ממוחזר (1/L) בתוספת microsand, הסרת סיבים פוליאתיים אנרגיה עלה על 90%, כולל כלור (F1) ו- 8 מ"מ"מ"מ"מ"מ) היה נמוך יותר מ"מ.

טייסת שימור מגנטית ביפן

הלשכה לעיבוד מים עירוניים שיתפה פעולה עם אוניברסיטה כדי לבדוק את המשקעים המגנטיים על מים גולמיים מן נהר היודו המכיל מיקרופלסטיקים מן הפקוף העירוני. Fe3O4 ננו-חלקיקים (0.3 g / L) המצופה חומצה אולאית היו מוזרקים לתוך זרם של 10 מ'3 /h. a Square-pole HGMS עם צמר שנתפס 95-98% של מיקרופלסטים > 20m של צריכת מים רטובה היה אז ירידה של צריכת מים.

אלקטרוקוגניציה ב-Pelreel Wastewater (India)

מפעל טקסטיל בטירופפור, הודו, התקין יחידת אלקטרוקוגניציה 200 מ"ר / d כדי להסיר צבעים ומיקרו-מברנים מ- effluent. Using אלומיניום אלקטרודות ב-15 A, 30 V, 5 דקות שימור, הסרת סיבים פוליסטר (10–100 מיקרומטר) הגיע 91%.ההההההטחה המכילה הידרוקסידים וסיבים נשלחה למלט עבור קק"ל עבור קק"ל-R.

כיוונים עתידיים למחקר

כדי לגשר על הפער בין חידושים מעבדה ואימוץ בקנה מידה מלא, מאמצי המחקר מתמקדים:

  • (ב) למערכות:0 (Hybrid): שילוב של ריצוף עם מגנטי או לכלוך מדיה כדי להשיג סינרגיה.
  • (FLT:0) אופטימיזציה: FLT:1 Machine Learning Models that Fitמינו את המינון הכימי, ערבוב וחוזק השדה המגנטי בזמן אמת בהתבסס על ריכוז מיקרופלסטיק חסר השפעה וקומפוזיציה.
  • (FLT:0) Nanoparticle עיצוב: FLT:1 Creating חלקיקים מגנטיים עם ציפויים סלקטיבית עבור פולימרים ספציפיים (למשל, הידרופובי עבור PE, breic עבור PET) כדי לשפר את ההתאוששות.
  • הערכה:0 Lifecycle Assessment:FLT:1 מחקרים מקיף השוואת אנרגיה, כימי וסביבותיה של כל שיטה על פני רכבת הטיפול המלא, כולל סלפי.
  • (FLT:0) ניטור של החלפת:FLT:1Buildingחיישנים שיכולים למדוד באופן קבוע ריכוז מיקרופלסטי והתפלגות גודל כדי לאמת את ביצועי הסרת.

מסקנה

זיהום מיקרופלסטי במקורות מים דורש פתרונות חדשניים, מעשיים וחסכוניים.בעוד שאין גישה למשקעים אחת פותרת את כל האתגרים, חבילת של ריצוף משופר, משקעים מגנטיים, ריצוף מפוענח, אלקטרוקוגניציה, ו- bio-flocculants להמשיך לענות על עלויות סטנדרטיות של כלי מנגנונים סביבתיים שונים, כל שיטה מנצלת מנגנונים פיזיים שונים כדי להתגבר על המהירות הנמוכה של מיקרו-פלסטיקה הם אלה, ומעבדות במהירות גבוהה, ומעבדות, כדי להפחית את המעבדות במהירות גבוהה, ומעבדות, ומעבדות, ומעבדות במהירות גבוהה.

(ב) לקריאה נוספת, עיין בסיכום ה-FLT:0) במיקרופלסטיקה ב-waterhilFelopLT:2 European Commission על מיקרו-פלסטיקס מזרז 3, ו-FLT:4 מחקר על מיקרו-פלסטיקסFLT:5 עבור צלילה טכנית עמוקה יותר, כתב העת מחקר מחקר של מיקרו-LT6ווטריבמנט 7 מפרסם ביקורות קבועות בנושא זה.