אורנט צריך חומרים מזינים מתקדמים במי שפכים

טיפול במים כבר מזמן אבן הפינה של הגנה סביבתית, אך שיטות ביולוגיות וכימיקליות קונבנציונליות לעתים קרובות נופלות קצרות כאשר מדובר בהסרת חומרים מזינים מרכזיים כגון חנקן ו זרחן.חומרים אלה, כאשר הם משוחררים לתוך גוף מים טבעי, זיהום דלק - תהליך שמוביל לחמצן-deting algals, דגים הורגים, ומים מגודלם גדל והולך של מים עירוניים ופסולת תעשייתיים, עם מגבלות מהירות יותר ויותר יעילה של אנרגיה, אשר ממנועי מזון עמידים, אשר עלולים יעילים יותר ויותר, אשר מתהליכי אנרגיה, אשר מופעלים יעילים יותר ויותר.

יסודות תהליכי Photocatalytic

phocatalysis היא תופעה האצה כימית המתרחשת כאשר חומר (הפוטוקטיסט) סופג אנרגיה קלה ומייצר מינים תגובתיים המסוגלים לשבור את המזונאים. במהות, התהליך הופך אנרגיה קלה לאנרגיה כימית, ומאפשר תגובות שאחרת יהיו איטיות מאוד או דורשות תנאים קשים.המנגנון מתחיל כאשר פוטונים עם אנרגיה שווה או גדול יותר מאשר הזרז של אטומים נספגים, מרגשות מ-אוקסולין (אוקס) כדי להפחית את החמצן באופן טבעי (אוקס) באופן טבעי (אופטי) כדי להפעיל מחדש את החמצן (אוקס) באופן טבעי (אוקס) באופן טבעי (אוקסרטי) באופן טבעי) באופן טבעי (אוקסומטרוני) כדי להפחית את החמצן (אונקמי) באופן טבעי) באופן טבעי) כדי להפחית את החמצן (אופטימי) באופן טבעי (אופטי) באופן טבעי (אופטי) באופן טבעי (אוקס) באופן טבעי (אופטי) באופן טבעי (אונקמי) באופן בלתי-אופטי) באופן בלתי-אופטי) באופן טבעי, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, הוא מסוגל להפעיל מחדש, כלומר, אם הוא מסוגל להפעיל מחדש, כלומר, אם הוא יכול לגרום להפחתה של החמצן (אופטימי

טיטניום די תחמוצת (TiO2): The Workhorse Photocatalystst

המתכות הנלמדות ביותר בשימוש מסחרי photocatalyst לטיפול במים הוא טיטניום דו חמצני (TiO2). TiO2 הוא יציב מבחינה כימית, לא רעיל, זול יחסית, ו photoactive מאוד תחת אור אולטרה סגול (UV) הוא פער הלהקה של כ-3.2 eV פירושו שהוא דורש אור UV (λ < 387m) עבור הפעלה.

חומרים פוטו-טקליטיים אחרים

מעבר ל-TiO2, כמה מוליכים למחצה אחרים הראו הבטחה להסרת חומרים מזינים. Zinc oxide (ZnO) מציעה אנרגיה פערי להקה דומה והוא פעיל גם תחת אור UV, אבל photocorrosion שלה בסביבות מוזרות הוא acapback. ⁇ smuth-based nimmic מבוסס Nimmic מבוסס חומרים כגון BVO4 ו-B2W6 סופגים תשומת לב גלויההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההה

מנגנונים של חומרים מזינים פוטו-קטליטיים

הסרת חומרים מזינים פוטו-קטליטית מכוונת שתי כיתות עיקריות של אבקות: תרכובות חנקן ותרכובות זרחן.המנגנונים שונים באופן משמעותי, הדורש הבנה מחודשת של המסלולים תגובתיים.

המונחים: Nitrogenous Compounds

Nitrogen in Wastewater מופיע בצורות שונות -ammonium (NH4+), nitrite (NO2-), nitrate (NO3-), וחנקן אורגני יכול לטפל אלה באמצעות שילוב של חמצון ותגובות מופחתות.לדוגמה, hydroxyl רדיקלים המיוצרים על פני השטח יכול לחמצן ניטראט או בתנאים מסוימים, לאחר מכן כדי להפחית את רמת החנקן (אוט) באופן ישיר, לאחר מכן, כדי להפחית את רמת החמצן (אוט) או להפחית את הפחתת החמצן).

הסרת מכלול Phosphorus Compounds

הסרת Phosphorus באמצעות photocatalysis מורכבת יותר בגלל פוספט (PO43-) הוא ion אורגני יציב יחסית.המנגנון הראשי אינו השפלה אלא מודעות וטרנספורמציה פוטוכימית מאוחרת.תחת קרינת UV, טיטו2 משטחים לפתח אתרים מותקפים חיובי (Ti-OH2+) כי למשוך סטיות אלקטרוסטטי לאחר מודעות, phostoxide יכול להיות משולב פחות phostopsydstogating phostogating phos.

תגובה ושילוב תהליכים

תגובות פוטו-קטליטיות תרגומים מהמעבדה לטיפול במים פסולת מעשי דורש תכנון כור זהיר.אתגרים מרכזיים מבטיחים הפצה אחידה של אור, למקסם את מגע זרז-פולטאנט, ומאפשרים הפעלה רציפה.

מערכות סודיות נגד מערכות Immobilized

בהשעיה כורים, photocatalyst מפוזר כמו חלקיקים בסדר במי הפסולת.זה ממקסם שטח פני השטח והעברה המונית, אבל דורש צעד הפרדה במורד הזרם כדי לשחזר את הזרז.פלסטרציה, צנטריפוגה, או סידול יכול לשמש, אבל הם מוסיפים עלות ומורכבות שלהם.

מקורות אור ו Photoreactors

מתקנים מעבדה מסורתיים משתמשים מנורות כספית פולטות בעיקר אור UV, אבל אלה הם אנרגיה-intensive ויש להם חיים מוגבלים. עבור יישומים אמיתיים, photoreactors סולרי הם אטרקטיביים. אלה כוללים כורי הרדוד, אספנים טפילים, ו אספן פרבולקטי מורכב (CPCs) סטנדרטיים במיוחד בלכידת אור השמש ישיר ומטבולי, והם על קרניים המכילים צינורות LED מהירים יותר כדי לשלב את הסוללות LED-אוויריים אלה.

שילוב עם רכבות טיפול קיימות

תהליכי פוטו-אנליזה אינם בדרך כלל מופרסים כטיפול ראשוני עומד על ידי צדון, הם ממוקמים בצורה הטובה ביותר כצעד מלוטש בתוך רכבת טיפול גדולה יותר.לדוגמה, לאחר טיפול ביולוגי קונבנציונלי המסיר את רוב הפחמן האורגני, כור פוטו-קטליטי יכול לכוון מחקרים חנקנים ו-phosphorus כדי לעמוד במגבלות נמוכות של פליטה מבטיחה אחרת היא טיפול חד-זרם של מים בעלי רמות גבוהות, כגון סנט מחנקן מ-מפוספסה, אשר יכול להיות משולב עם מספר שיתוק דם, עם מספר שיתוק יעיל, עם שיתוק דם גבוה, אשר יכול לספק שיתוק דם גבוה, עם מספר שיתוק דם גבוה, אשר יכול להיות משולב, עם מספר שיתוק דם גבוה, עם שיתוק דם גבוה, עם מספר שיתוק (FrepertonFrampertonFramperonia) עם מספר שיתוק יעיל עם מספר שיתוק יעיל יותר, עם מספר שיתוק יעיל יותר, עם שיתוק יעיל יותר, עם מספר שיתוק יעיל יותר, עם שיתוק דם גבוה, עם שיתוק דם גבוה, עם מספר שיתוק דם גבוה, עם שיתוק דם גבוה, עם שיתוק דם גבוה, עם שיתוק דם גבוה, עם שיתוק דם גבוה, עם מספר שיתוק דם גבוה, עם מספר

יתרונות על שיטות אמנות

הערעור של הסרת חומרים מזינים פוטו-קטליטית הוא בכמה יתרונות ייחודיים שמטפלים בחסרונות של טכנולוגיות קיימות.

  • (FLT:0) אין תוספים כימיים: FLT:1 שלא כמו משקעים כימיים של זרחן עם מלחי מתכת, photocatalysis דורש לא לעשות שימוש מתמשך, ובכך להפחית סיכונים טיפול כימי ונפח רפיח.
  • (FLT:0) הסרתם מופרזת של מספר רב של חומרים:FLT ( 1:1:1 אותם רדיקלים חמצון כי לתקוף חומרים מזינים גם מקטין חומרים אורגניים (פרמצבטיים, חומרי הדברה, משבי רעלים, מוליכים סלקטיביים) ופתוגנים לא יעילים, המציעים אפקט רב-טרנטי.
  • ניצול אנרגיה מתחדשת: FLT:1, photocatalysis המונעת השמש יכול להפחית באופן משמעותי את טביעת הרגל פחמן של טיפול במים פסולת, היישר עם מטרות קיימות גלובליות.
  • (FLT:0) פשטות מבצעית בקנה מידה קטן: FLT:1 מודולרי כור photocatalytic ניתן לפרוס בהגדרות מרוחקות או מבוזרות שבו מערכות ביולוגיות קונבנציונליות הן לא מעשיות.
  • (FLT:0) ניכוי של שיתוק חי: FIRLT:1 כי התהליך אינו תלוי בצמיחה מיקרוביאלית, דור עודף של זחל מצטמצם, צמצום עלויות הניתוק.

מחקרים השוואתיים הראו כי מערכות פוטו-קטליטיות יכולות להשיג 80-95% הסרת אמוניה ו-50-80% הסרת פוספט בתנאי מעבדה מתואמים. בעוד המספרים האלה מבטיחים, הן עדיין מתחת ל-95% של הסרת הפטור כמעט מוחלט עם תהליכי הסרה ביולוגית מתקדמים (BNR) עם זאת, עבור יישומים שבהם BNR הוא קשה (למשל, סלין גבוה, יכולת ביולוגית נמוכה, עומסי ראייה נמוכה, מציעה שיתוק) חלופות חזקות.

אתגרים: אימוץ נרחב

למרות הפוטנציאל שלה, הסרת חומרים מזינים פוטו-קטליטית עדיין אינה פתרון מרכזי.יש להתגבר על כמה מכשולים טכניים וכלכליים.

Catalyst Recovery and Deactivation

בכורות סלאריות, חלקיקים טיאו2 קלים יכולים להיות קשים להתאושש לחלוטין, המוביל לאובדן זרז ושחרור סביבתי פוטנציאלי. photocatalysts מגנטי (למשל, Fe3O4 / TO2 מורכב) פותחו כדי לאפשר הפרדה מגנטית, אבל יישום בקנה מידה גדול נשאר ללא הוכחה.בנוסף, זרזים יכולים להיות מגובש על ידי הצטברות של תגובות ביניים או ארגוניות (למשל, כגון קירור מים פעילים), כמו קרינת UV.

חדירה קלה ו Scalability

פסולת מים היא לעתים קרובות טורח וצבע, אשר מגביל באופן דרסטי חדירה קלה.אפילו במים צלולים, חוק הבירה-למברט מכתיב כי עוצמת האור מתקלקלת באופן אקספוננציאלי עם מרחק. עבור כורים בקנה מידה תעשייתי, השגת תאורה אחידה לאורך נפח גדול הוא אתגר הנדסי גדול.מדריכי אור, מיטות מבוזרות, עיצובים דקים פילים הוצעו, אבל כל הון של ניצול תמונה (qu) נמוך יותר מ 5%) הוא גם פחות מאשר ירידה של אנרגיה נמוכה יותר מאשר ירידה.

המונחים: by Product Formation

בעוד שחמצן פוטו-קטליטי אינו סלקטיבי, זה יכול להוביל לתגובות צד לא רצויות.לדוגמה, במהלך דלקת ammonium, nitrite ו nitrate יכול לצבור אם תנאי התגובה אינם מבוקרים בקפידה. Nitrate, אם כי פחות רעיל מאשר דלקת ריאות, עדיין תורמת לדלקת אור וחייב להיות מופחת יותר.

חוסר יכולת כלכלית

הערכות עלות נוכחיות לטיפול פוטו-קטליטי – כולל זרז, מקור אור, בנייה כור, ואנרגיה – גבוהות יותר מהטיפול הביולוגי המקובל במרבית האפליקציות העירוניות.ניתוח של A 2021 על ידי FLT:0 Water Science and TechnologyureFLT:1 (הצביע על כך שתהליכי photocatalytic הופכים לחסכוניים אך ורק כאשר מטפלים בזרימת פסולת גבוהה או כאשר אנרגיה סולארית מנוצלת במלואה.

מחקר וכיוונים עתידיים

תחום של הסרת חומרים מזינים פוטו-קטליטי הוא פעיל מאוד, עם מחקר מאיץ במספר תחומים מבטיחים.

צילום: Advanced Photocatalysts

Doping and heterostructuring נחקרים באופן אינטנסיבי כדי לשנות את ספיגת האור של TiO2 ומוליכים למחצה רחב אחרים באזור הנראה לעין.לדוגמה, חנקן-דופן TiO2 (N-TiO2) הוכח לספוג אור עד 550 nm, מה שהופך אותו יעיל תחת אור השמש הטבעי Z-schetroteroions, אשר מחק תמונות טבעיות על ידי ספקולציה 2 / NF3 נבדקו שיפור של 2.

תהליכים משולבים

שילובים סינרגטיים של photocatalysis עם טכנולוגיות טיפול אחרות הם צוברים מתיחה.לדוגמה, photocatalysis יחד עם אלקטרוכימיה (פוטוקטליטית) יכול ליישם הטיה חיצונית כדי להפחית את ה- אלקטרונים-hole recombination, שיפור הדור הרדיקלי. integrating photocatalysis with Built wetlands או algalculas מאפשר נטילת biocatus לאחר המרת אלקטרוליטית לצורות aoxicicicic® הוא "מפטית" 2 הוא חנקן יחיד של חנקן 2 הוא חנקן (מפוס) הוא חנקן יחיד (מפוס) במיוחד חנקן) כאשר הוא חנקן CPTD2 הוא חנקן CPTD2 הוא חנקן) הוא חנקן אחד הוא חנקן אחד (מפוספטומטי) הוא חנקן) עם חנקן) עם חנקן יחיד (מטופחן) הוא חנקן יחיד (מטופס) עם חנקן יחיד (מטופחן) הוא הראשון הוא חנקן) עם חנקן) עם חנקן) הוא חנקן (מטופחוני) הוא חנקן) הוא הראשון הוא חנקן) כאשר הוא חנקן C

טייסים אמיתיים והפגנות

בעוד מתקנים תעשייתיים בקנה מידה גדול נשארים נדירים, כמה פרויקטים של טייס נערכו ברחבי העולם.האיגוד האירופי של האיחוד האירופי:0) מיפוי של פרויקט PhotoCat ProjectveFLT:1 הוכיחו הסרת פוטו-קטליטית המונעת על ידי השמש של חומרים מזינים מריצה חקלאית בספרד, והשגת יותר מ-70% הפחתה ניטראלית במערכת אספנים מורכבת.ביפן, פוטולוגית צילום מבוססת צמיגים בגודל מלא, פועלת בניסוי קטן יותר ממעבדים להורדת נתונים, מאז תחילת טיפול במכוניות להורדת חומרים אלה, החל ממעבדות לשיטות הפעלה במעבדות, החל ממעבדות להורדת יעילות גבוהה יותר מ- שפכים, החל מ- שפכים ל- שפכים ל- מזהמים, החל מ- מזהמים, החל מ- מזהמים, החל מ- מזהמים, החל מ- tipritophertoter ל-toter ועד ל-tophertophertoter ל-toter ועד ל-toter ל-toter ל-tostrating ל-tosterretter ל-tosterry.

כלכלה מעגלית ושיקום תזונתי

שינוי פרדיגמה מ"removal" ל"recovery" הופך למרכז לניהול פסולת מים. תהליכי Photocatalytic יכולים להיות מעוצבים לא רק כדי להרוס חומרים מזינים, אלא כדי להפוך אותם לצורות ניתנות להשגה. לדוגמה, צמצום photocatalytic של nitrate לדלקת ריאות יכול להיות יחד עם מזכרת של פיזור חומרים מזינים, כמו גם מודעות ניתוחי דם על ידי ספקטרום חזותיים, לאחר מכן, כאשר הם יכולים להיות מתואמים את מטרות בדיקה מעגלית עם סימולציה.

מסקנה

תהליכי Photocatalytic מייצגים כלי רב עוצמה ורב צדדי להסרת חנקן ו זרחן משפכים, המציע יתרונות נפרדים במונחים של פעילות ללא כימיקלים, ניצול אנרגיה מתחדשת, ואת היכולת לטפל בתרכובות רפלקנט. בעוד אתגרים הקשורים זרז, חדירה קלה, אופטימיזציה של משאבים, ועלויות להמשיך משמעותית, מתמשך בחומרים מדעיים, הנדסה, ושילוב הם מביאים את הטכנולוגיה קרוב יותר למציאות מסחרית - כמו פיתוח יעיל יותר, כגון מערכות צילום סטנדרטיות יעילה יותר, כמו גם שיטות מחקר יעיל יותר, יעיל יותר, מבטיחות, כמו גם שיטות טיפול סטנדרטיות, יעיל יותר, יעיל יותר, מבטיחות יעילה יותר, כמו גם שיטות טיפול יעיל יותר, מבטיחות, כמו גם שיטות טיפול מבוזרות יותר, מבטיחות יותר, מבטיחות יותר, מבטיחות יותר, מבטיחות יותר, מבטיחות יותר, מבטיחות יעילה יותר, מבטיחות, מבטיחות יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, מבטיחות יעילה יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, מבטיחות, יעיל יותר, יעיל יותר, מבטיחות יעילה יותר, מבטיחות יעילה יותר, מבטיחות יעילה יותר, מבטיחות, מבטיחות, מבטיחות יעילה יותר, מבטיחות, מבטיחות יעילה יותר, מבטיחות סטנדרטיות יעילה יותר, מבטיחות יעילה יותר, מבטיחות יעילה יותר, מבטיחות