התפקיד המתפתח של Photocatalytic Membranes בטיהור מים

(הזיהום מים ממזהמים אורגניים, תרופות וצבעים תעשייתיים מהווים איום מתמשך על מערכות אקולוגיות ובריאות הציבור.) שיטות טיפול במים מסורתיות מסתמכות לעתים קרובות על שלבים נפרדים של סינון וחמצן כימי או טיפול ביולוגי, אשר יכול להיות אנרגיה-מחדשת-אנרגיה ויצור שיתוק משני של שיתוק הדם (Digalytic membranes) מציעים שילוב משכנע: במקביל הם השעויים מוצקות ו declassFolfLTFolateic באמצעות זרזים אורגניים בלבד, אשר דורש זרזים של זרזים של photecttecttectericialdatoratecateicials) אשר דורש photinedatoring סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה 4Fintcatecatedatortine.

תוצאות של Photocatalytic Membrane

צילום: Mechanism

(ב) [ה]] [הטכנולוגיה] היא פוטו-קטאליזה, תהליך שבו חומר סמיוקטור סופג פוטונים עם אנרגיה שווה או גדול יותר מהפרבור שלה; עבור טיאואר FLT:02ureFLT1: 2, שלב גבישי אנת'ר (Aatase) מצמצם את הפערים של כ-3.2 אלקטרונים (V) אשר LT2, בהתאמה לחמצן מתחת ל-NUMF {\displaystyle \"מ"מ"ד"מ"מ"מ"מ"ד.

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עיצוב ואינטגרציה

(צילום: ⁇ ) מחוסנים על ידי חלקיקים פוטו-קטאוליסטיים על או בתוך תמיכה ⁇ .גישות נפוצות כוללות דיפ-מחדש, אלקטרוסמנטינג, שלב העיוות עם חלקיקים מפוזרים, ושכבה-by-by-by-side-layer (הגביע) הן יכולות לאזן מספר דרישות: זיהום גבוה למים, כוח מכני מספיק, תאורה טובה לפירוק החמצן המזערי ו-i-Fic-i) על ידי חומצה פוליגרידי גרורהפטית (Ric).

מצבי מבצע

קרום פוטו-קטילי ניתן להפעיל בשני מצבים עיקריים: סינון מת וזרימת זרימה חוצה-זרם. במצב מת, כל המים הזינה עוברים דרך המזכר, למקסם את זמן המגע עם הזרז אך שילוב של מפרשים מחוסנים בתוך פני השטח.

יתרונות מרכזיים במערכות טיפול

הפרדה סימולטנית וגירוש

(הופנה מהדף filtration) (microfiltration, אולטרה-פרופיל, ננומטרה) שומרת חלקיקים, קולונואידים, ומאקרו-מולקולטים אך לא מתמוססים חומרים אורגניים.אלה נדחו בזרם המרכזי של פלומטרה (התחילה טיפול נוסף) או עוברים דרך כתובת membranes ממוזגת: בעוד שהמבנה הפיזי של טטמוסמסטרומטרה (D) מצמצם את תהליכי דלקת ריאות (DV) מכדי להפחית את המינרלים) ולהפחית את המינרלים (DV) ולהפחית את המינרלים) ולהפחית את המינרלים רבים (לדוגמה, כולל LT2) של אטומים) או לעבור את המינרלים (לדוגמה, כולל אטומיים) של LTF) או לעבור דרך טיפול תרופתיים גדולים יותר ממתכת (DV (DV) של LT2, כולל אטומיים) של אטומיים) של אלקטריקפים (D.

אנרגיה יעילה וצמצום השימוש הכימי

מזכרי פוטוקטליטיים יכולים להיות מופעלים על ידי אור השמש הטבעי או UV-LEDs אנרגיה נמוכה, צמצום עלויות החשמל בהשוואה לתהליכים רגישים באנרגיה כגון אוזון או חמצון מתקדם עם מימן peroxide. כי הזרז הוא לא מטבול, אין צורך בהורדת עלויות כימיות לאחר טיפול פעיל של חלקיקים, אשר הוא עלות אנרגיה גדולה ב phototraracat.

בסביבה הקרובה של Membrane Lifespan

Membrane מרעיעה - הצטברות של חומר אורגני, ביוסרטים, וקשקשים אורגניים על פני השטח membrane - היא סיבה עיקרית של ירידה בביצוע בטיפול במים.על ידי חמצון מתמיד של עבירות כפי שהם להפקיד, photocatalytic membranes להפגין התנהגות ניקוי עצמי.ה ROS derated חומרים פולימרים חוץ סלולריים ושיבוש היווצרות ביופילמה, שמירה על יכולת גבוהה על פעילות גופנית מוגברת של דם זה יכול להכפיל את הדם.

עיצוב קומפקטי ומשתנה

שילוב סינון וחמצן ליחידה אחת מפחית את טביעת הרגל של צמחי טיפול. כורים Photocatalytic membrane כורים (PMRs) הם קומפקטיים ויכול להיות בקנה מידה בינוני, מה שהופך אותם מתאימים לטיפול במים מבוזרים באזורים מרוחקים או מתקנים תעשייתיים. הם יכולים להשתלב לתוך רכבות טיפול קיימות כצעד מלוטש או לשמש כמערכות עמידה עבורמזהמים ספציפיים.

יישומים ברחבי מגזרי טיפול במים

מוצרי טיפול במים

שפכים עירוניים מכילים תערובת מורכבת של חומר אורגני, חומרים מזינים, ועקבות של contaminants.א. טיפול ביולוגי (הפעמיים מופעל) יעיל עבור רוב אורגנים, אך לא יכול להסיר תרכובות של סטיות ומוצרים אישיים לטיפול. Photocatalytic membranes יכול לשמש כטיפול זמני להפחתה של משככי מים והסרת מיקרו-פולנטים.

ניהול תעשייתי

תעשיות כגון טקסטיל צבוע, הכפפה והנייר, תרופות, ו petrochemicals לייצר effluents צבעוני ו רעיל מאוד. Photocatalytic membranes מצטיינים בטיפול מים המכילים צבע כי ה ROS במהירות decolorize צבעי azo פחמן ופרק ירידה של שמן אורגני נוזל 000.

שתייה של מים

באזורים שבהם מים משטח מזוהמים בחומרי הדברה, חומר אורגני טבעי, ופתוגנים, membranes photocatalytic מציעים נקודה-of-use פתרון.שילוב של הדרה ודור ROS inactivates חיידקים ווירוסים תוך כדי degrading Chemicalמזהמים.coms מחקר אישר כי TiOFLT:02Fal ReLT:1 , 000 membranes מואר עם חומצות אור UVAgic 4, 000 של חשמל;

המונחים: environmental Remediation

membranes photocatalytic נחקר גם עבור החלפת in-situ של מי קרקע מזוהמים ומים משטח. Floating membranes מכוסה photocatalysts יכול להיות פרוסים באבנים או lagoons כדי degrading מזוהמים תחת אור השמש. גישה זו נבדקה להסרת של עשבים כמו atrazine לטיפול של leamulate.

אתגרים ומגבלות טכניות

חדירה קלה ו-Utilization

אחת החסמים המשמעותיים ביותר ליישום מעשי היא חדירה מוגבלת של אור לתוך מודול membrane. בתצורה של membrane דחוס, השכבה photocatalyst ביותר עשוי להיות רק כמה מיקרומטרים עבה, אבל הסרט המים מעל זה סופג ופיזור אור UV, צמצום חומר photon האפקטיבי על פני השטח.

תצלום: Photocatalyst Stability and Leaching

אפילו פוטו-קטליסט חזק כמו TicioOFLT:0.2earFLT ( 1:1) יכול לאבד פעילות לאורך זמן בשל הרעלה על פני השטח על ידי אמצעי ביניים, הצטברות של פיקדונות אינרטיים, או photocorrosion. in פולימריאטיקה פולימרית, רמות חמצון גבוהות של ROS יכול לרסק את המטבולית פולימר, ולגרום לזרזים ו demeachticialremerecerecereicances (או) לפתח חומרים גמישים יותר, אך הם בעלי יכולת טיפול תרופתית חום גבוהה יותר, אך הם בעלי יכולת טיפול תרופתית דם יציבה יותר.

Membrane Fouling in Real Matrices

למרות שמנברה פוטו-קטית היא עצמה, מרתיעה חמורה על ידי ריכוזים גבוהים של מוצקים מושעה או חומר קולונואיד עדיין יכול להתרחש.הה ROS עשוי לא להגיע לכל האזורים המופרעים, במיוחד בסינון מתים שבו שכבת עוגה עבה חוסמת אור מגע חד-משמעית (Dronicial) עם ספקטרום של מערכת הדם (Dtramation) או בדיקה משולבת (Dronicial) של 2.

סקלאלה ועלויות

רוב המחקרים של membrane photocatalytic נערכו במעבדה או פיילוט בקנה מידה. Scaling עד שערי זרימה תעשייתית מציג אתגרים הנדסיים: שמירה על הפצה אחידה של אור על אזורי membrane גדולים, ניהול פירוק חום ממקורות LED, ולהבטיח אפילו לטעון זרז על פני גליל membrane - העלות של חלקיקים photocatalyst, ייצור ממוחמת UV, ו- HIV עדיין יכול להפחית את צריכת חומרים כימיים.

קווי עתיד וגבולות מחקר

המונחים: light-Active Photocatalysts

(ב) [17]הופנה ל[[המאה ה-20]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1966]], [[1924]]]]]], [[1966]]]]]]]]]], [[1966]]]]]]]] [[1966]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]] [[1966]]]]]]]]]] [[[[1966]] [[1924

« חכמים ותומכים

ההתקדמות במדעי החומרים מאפשרת עיצוב של "חכמה" photocatalytic membranes להגיב לגירויים חיצוניים.לדוגמה, membranes אלקטרו-responsive יכול להיות בגודל שלהם מותאם על ידי יישום מתח, המאפשר שליטה דינמי של פלוקס ודחייה. ermo-responsive פולימרים (כמו פולימרו-N-opylacirlamide) משולב לתוך מערכת memracle יכול לאפשר חיישנים מנפחים או לנפח את רמות של התעמלות של חיישנים.

שילוב עם מערכות אנרגיה מתחדשת

כורים פוטו-קטליטיים עם לוחות פוטו-וולטאיים או אספנים תרמיים סולאריים יכולים ליצור מערכות טיפול במים המופעלות באופן מלא סולארי. באזורים מרוחקים עם אור שמש בשפע, מערכות כאלה יכולות לספק טיהור מים אוטונומי ללא חיבור לרשת. החוקרים גם חוקרים חוקרים את השימוש באופטיקה ריכוזית נמוכה (למשל, tbolic troughs) כדי להרעיב אור שמש על גבי קרום, הגדלת קצבי הראייה של קהילות אלה ו-ה.

תהליכי Oxidation מתקדמים

membranes photocatalytic יכול להיות משולב עם תהליכים חמצון מתקדמים אחרים (AOPs) כגון אוזון או חמצון אלקטרו-חמצן. במערכת היברידית PMR-ozonation, אוזון פועל כמו הסרת חמצון חזק שיכול להוסיף oxidant כי יכול בקלות להגיע על ידי ROS, בעוד membrane מספק פלטפורמה עבור דלקת מפרקים (אם הוא זרז חזק יותר של זיהום נגד זיהום חשמלי).

הערכה במחזור החיים ודרכי מסחר

(ב) אזורים פוטו-טקליטיים לעבור ממעבדה לשוק, הערכות מחזור חיים מקיף (LCA) נדרשים לכמת בתי חולים סביבתיים וכלכליים - מוקדם LCAs מצביעים על כך שעקביות הסביבה של PMR נשלטת על ידי ייצור Membrane ואנרגיה עבור מנורות LED, אך זה ירידה משמעותית כאשר משתמשים בניסויי אור השמש:0Palvairureation; 3Feration:

מסקנה

מזכרי Photocatalytic מייצגים שינוי פרדיגמטי בטיהור מים על ידי מיזוג הפרדה פיזית עם חמצון כימי ביחידה אחת, יעילה באנרגיה, יכולתם לזלזל באופן רציף במזהמים אורגניים תוך סינון חלקיקים חלקיים להפחית את השימוש הכימי, מרחיבה את חיי הפיילוט וסימולפטפטציה של מערכות טיפול חזותיות מתקדמות.