טכניקות דיפלומה פוטוליטיות עבור זיהום אורגני בניהול מים

זיהום מים משטח של אבקות אורגניות מתמשך (POPs) התפתח כאחד האתגרים הסביבתיים הדוחקים ביותר של המאה ה -21.מזהמים אלה - החל חומרי הדברה חקלאיים ושושנים תרופות לפתרונות תעשייתיים ומיקרופלסטיקה - עמידים בפירוק טבעי מצטברים מצטברים במערכות אקולוגיות מימיות, תוך מתן סיכונים כרוניים לשיטות טיפוליות ופוליטיות כגון קידוד, תגובה ביולוגית, לעתים קרובות לפירוק של טכנולוגיות למניעת ירידה מזיקה, להורדת קרינה מזיקה של חומרים אלה.

הבנה של הדה-הדרגציה הפוטומית: מכניזם ועקרונות

ההשפלה הפוטוטית מתייחסת לתהליך שבו ממזהמים אורגניים מחוסנים באמצעות חשיפה לאור, בדרך כלל אולטרה סגול (UV) או קרינה גלויה.העיקרון המרכזי כולל ספיגת פוטונים על ידי המזוגן עצמו או סוכן פוטושופ, המוביל לדור של ביניים תגובתיים - כגון רדיקלים חופשיים או מינים של מצב רוח נרגש - כי התקפה ו caches בסיסיים להבנה של סגסוגת כימית היא יעילה עבור טיפול מכניקה.

צילום: Direct Photolysis

בפוטואליזה ישירה, המטרה סופגת אנרגיה קלילה ישירות.כאשר האנרגיה של האירוע פוטון תואם את ספקטרום הקליטה המולקולרי של המתחם, האלקטרונים מקודמים מהמדינה הקרקע למצב יחיד או משולש נלהב.מולקולה נרגשת זו יכולה לעבור סגסוגת הומוליטית ריאה, גם טיהור אחורי, או תגובות לא מימיות אחרות השואפות פחות, פחות רעילות.

צילום: Indirect Photolysis and Photoensitization

(ב) תצלומים עקיפים (ב) כוללים באופן טבעי תמונות מתחלפות (חומר אורגני מומס) או צנייני ניטר (S) – אשר סופגים אור ועברת אנרגיה או אלקטרונים למזהמים (לדוגמה, DOM חשוף לשמש יכול לייצר מינים חמצן תגובתיים (ROS) כגון חמצן חד-פעמי (FLT:01FLT2FLT2Fure) ו-D2Fird) אטומים (D2Fird) אטומים (D2Fird) OHILDL) OHN) OHNEROL) OHNEROLT2FIVEL) OHNEROLT2FIVEL) OHNICEROL) OHNEROLT2FIVEL) OHNICEROLT2FIVEL) OHNEROLT2FIVEL) OHNICEROLT2FIVEL) OHNICEROLT2FIVEL2FIVEL) OHNEROLT2FIVEL) OHNICER OHNUMSTER OHNER OHNER OHN

צילום: Photocatalysis

(צילום: phocatalysis) מייצג את הטכניקה הויזואלית ביותר לטיפול במים.הוא מעסיק זרז למחצה מוליכים למחצה - רוב ניטניום דו-חמצני (TiOveFLT:02earFLT:1) - כי, על ידי ספיגת photons עם אנרגיה גבוהה יותר מאשר פערי ה- pH שלה (3.2 eV for anatase), מייצרת זוגות של פחמן-hole.

טכנולוגיות קוסמטיקה עבור פני המים

תצורה הנדסית ושמאים שונים פותחו כדי לתרגם עקרונות פוטוליטיים לתוך מערכות טיפול במים מקיפים.

טיפול UV ישיר (UV-C)

(ב) מנורות כספית נמוכות מדכאות הנפלטות ב-254 ננומטר משמשים נרחב לחיטוי, אך הן גם יוזמות ישירות photolysis של אבקות רגישות לאור, כאשר בשילוב עם חמצון מתקדם, כגון UV / HFLT:02uaFLT: 02FLT 1OFLT:2FLT 3, יעילות משתפרת באופן דרמטי בשל שיקולים רדיקליים, כגון חום, כגון טיפול UV-חמצני, אך ורקמות, טיפול תרופתי, למשל, חום-חמצני, פחות, טיפול תרופתי, הוא פחות יעיל.

צילום: TiigoroFLT:0.203

(הטיטניום נשאר התצלום הדידקטי של טיטניום בשל יציבותו הכימית, עלות נמוכה ועוצמה מחמצן חזקה (מערכות טיפוסיות) שמשמשות את TiOveFLT:02FLT:1 nanopuas או סרטים מטבוליים על תת-שכבות כגון זכוכית, נירוסטה, או מזכרי כסף מחץ מציעים שטח גבוה אך דורש זרזים או זרזים (או חנקן) כגון:

צילום: Photo-Fenton ו- Photo-Fenton-Like Processes

(הופנה מהדף [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[[[1924]]]] [[[[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]

תהליכי Oxidation מתקדמים (AOPs)

AOPs משלב אור UV עם חמצון או זרזים לייצר ריכוז גבוה של רדיקלים תגובתיים.

• (ב) [ה][2]][2]}}[2]}}[2]}}[32]}}[32]}}[32]}}[32]}}[32]}}[32]}}[32]}}]}}, ו[2] [15][32] ,[32] ,[32] , [15] ,[32]
• (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ OH ו-UOFLT 1 ;2:2 ;2: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0)UV / chlorine:FLT:1) Chlorine photolysis מייצרת OH ו מינים chlorine תגובתיים, למשוך תשומת לב לשימוש במים למרות חששות חיטוי לוואי.

כל AOP מציג קינטיקה נפרדת, דרישה לאנרגיה ופרופילי לוואי; הבחירה תלויה במזהמים היעד, בכימיה של מים רקע ומגבלות רגולטוריות.

יישומים בניהול מים

טכניקות פוטוליטיות מופצות יותר ויותר הן בצמחי טיפול מרכזיים והן במערכות נקודה מבוזרות של שימוש.הם משלימים תהליכים ביולוגיים וגופניים על ידי מיקוד מיקרופולטים של רסנט.

פמיסטיקס וההיברידיים

[ה]היפוף החקלאי מציג את המיחזור של חומרי הדברה – טרנזין, glyphosate, chlorpyrifos, בין היתר – כי נהרות אגמים ואגמים ישירות של אנטראז'ין תחת התשואות של UV-C הראו מוצרים מחוסנים, אך מינרלים מלאים דורשים חשיפה מורחבת או שילוב עם OFalph:03LTFalisches: 3,2Fintric PhotoFua, 000, 000, 000, 000, 000, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, הוכחו-D2cat:

תרופות ומוצרי טיפול אישיים (PPCP)

(החזרות של אנטיביוטיקה, כאבים, הורמונים, וסוכני sunscreen הם כלולים במים פני השטח; רבים אינם מופקים על ידי תהליכים קידוד מופעל קונבנציונלי, במיוחד UV / HFLT:02FLT: לאחר מכן הם דורשים בדיקות אלקטרו-סגולות כימיות, לעומת זאת, אופטימיזציה של קרינת UV / refoxicams; 2FLT 3 ו photo-Fenton, ביעילות , כגון תרכובות refoxicic, ⁇ , ⁇ dicialgicial, ⁇ igicialgicialgicialgicial, ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כימיקלים תעשייתיים ו- Dyes

טקסטיל, עור ותעשיות הדפסה מפרשים כמויות גדולות של מים בצבע המכיל צבע azo, אשר הם בבירור עמידים biodegradation. Photocatalytic decolorization באמצעות TiOveFLT:02irFLT:1 תחת UV או אור השמש הוא יעיל מאוד, לעתים קרובות להשיג "90% הסרת צבע בתוך דקות.התהליך גם מקטין את הביקוש הכימי (CODbic).

Contaminants: Per- ו- Polyfluoroalkyl Substances (PFAS)

(הופנה מהדף "להפוך לכימיקלים", מציג אתגר קיצוני בשל אג"ח חזק של פחמן-פלונין.ד.ציות ישירות הוא בעיקר לא יעיל, אבל שיטות פוטו-כימיקליות באמצעות photocatalysts מבוסס נתרן, sulfite /iodide תחת UV-C, או photo-Fenton ב- pH נמוך מאוד הראו השפעה חלקית.

יתרונות ושיקולים כלכליים

ההשפלה הפוטוליטית מציעה מספר יתרונות שונים על פני שיטות קונבנציונליות:

• (ב) ⁇ :0) ידידותיות: FLT:1 מתפעל עם אור וזרזים שאינם רעילים ויכולים להיות משוחזרים, מצמצם את הפעוט הכימי והזיהום משני.
• (FLT:0)Broad-Spectrum Activity: FIRLT:1) ניתן לפענוח מגוון רחב של מזהמים אורגניים, כולל אלה עמידים לטיפול ביולוגי.
• הפוטנציאל של זחל:0 (Solar-Driven potential: FLT:1 עם זרזים פעילים לאור הנראה, אור השמש הטבעי יכול לכפות את התהליך, להפחית באופן דרסטי את עלויות האנרגיה.
• (FLT:0) אין דיסיננציאלית Disinfectant:cioFLT:1 (בניגוד לכלור, תהליכים פוטוליטיים לא משאירים כימיקלים חיים, הימנעות היווצרות לוואי של חיטוי.

(הכדאיות הכלכלית תלויה במספר גורמים: עלויות הון (המכונים, מנורות, זרז), הוצאות תפעול (חשמליות, כימיקלים, החלפת זרז), ועלויות של סילוק זרזים או תוצרי לוואי (עבור AOPs מבוסס UV, אנרגיה חשמלית לפי סדר (EE/O) היא אמצעי להפחתה משמעותית של מערכות חשמל מדגם UV / HFLT:02FLT:2Fal Re:2Falure: 22F: 2, 000 000 000 000 צהובות יקרות יותר ממין.

אתגרים ואסטרטגיות מייגציה

למרות הבטחתו, ההשפלה הפוטוטית ניצבת בפני כמה מכשולים טכניים ומבצעיים.

אור אטמוספירה במים טורבידיים

מוצקים מפוספסים, תאים אלגאליים, וצבעו של חומר אורגני (CDOM) מפוזרים וקליט אור, צמצום השטף photon האפקטיבי להגיע לזרז.אסטרטגיות מייגציה כוללים סינון מראש, באמצעות כורים עם מהירויות אופטיות קצרות (למשל, דק-סרט או עיצובים נופלים), או שימוש בגוון אור-emittings (LEDs) שניתן להציב טיפול קצר וניתן לעקוב אחר מים מתוחמים.

Catalyst Recovery and Longevity

כורים דורשים הפרדה יעילה של חלקיקים ננו-גודלים - צעד יקר של זרזים לא רצויים, אך סובלים מיחסי פני השטח הנמוכים ופוטנציאליים של שיבושים אחרונים בפוטוקטיסטים מגנטיים (למשל, FeFillo להגביר את ה- 03FLT:1OFve:24FLT / 3FLT / LT / ipure) מאפשר תמיכה מגנטית ו-D2, 000)

המונחים: Toxic Byproducts

(ב) השפלה חלקית יכולה לייצר ביניים יותר רעילה מהמזהמים המקוריים.לדוגמה, photolysis של צבעי azo משחררת אבטיחות ארומטיות, בעוד UV / HIRFLT:0203FLT:1OFLT:20303FLT:2033 של תרופות מסוימות מניבות קינונים כי הם רעילים מאוד.

אנרגיה

תהליכים המבוססים על UV, במיוחד אלה המשתמשים מנורות כספית בלחץ נמוך, שואבים כוח חשמלי משמעותי.עבור ל photocatalysis או באמצעות אנרגיה- UV-LEDs (אשר הם ללא כספית ויש להם יותר חיים) להפחית את טביעת הרגל פחמן.

קווי עתיד וגבולות מחקר

תחום הטיפול במים פוטוליטי מתקדם במהירות, מונע על ידי חומרים מדע, הנדסה כור, ואת הצורך בניהול מים בר קיימא.

• (ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0)Hybrid Systems:FLT:1ig משלב photocatalysis with membrane filtration (כורים membrane פוטו-אנליזה), אלקטרוקוגניציה, או תאי דלק מיקרוביאליים יוצרים סינרגיות שמשפרות ביצועים ושיקום משאבים.
• (FLT:0) Solar Photothermal Catalysis: ההרחבה של אור השמש מרוכזת בו זמנית משטחים של זרז חום ומניעה תגובות פוטו-כימיקליות הראו יעילות יוצאת דופן עבור מינרליזציה של זרמי פסולת גבוהים.
• (FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית ו- Digital Twins:FreaLT:1) מודלים של למידת מכונות מאומן על נתונים גדולים כדי לחזות מסלולי השפלה, אופטימיזציה של תנאי הפעלה כור, וממליץ על זרזים לתערובת מזוהמת ספציפית.תאומים דיגיטליים של צמחים בקנה מידה מלא מאפשרים התאמה בזמן אמת של מינון UV ותזונה מחמצן.
• (ב) ,0 (המכשירים הסולאריים:0) : 1FLT:1 זול-cost, תצלומים סולאריים קטנים מודפסים פותחים עבור קהילות מרוחקות ותגובה חירום, לעתים קרובות משלבים צנטריבולים או אספנים שטוחים עם TiOreaFLT:2FLT 3:2FLT 3 מכוסים.
• (FLT:0) נהגי רגולציה: FLT:1 , תקנים של הפרשות Stricter עבור micro-pollutants (למשל, הנחיות מסגרת המים של האיחוד האירופי, רשימת המועמדים של ארה"ב EPA) דוחפים את השימושים לאמץ טכנולוגיות טיפול מתקדמות, יצירת שוק גדל לפתרונות פוטוליטיים.

(ה) שיתוף פעולה בינלאומי ויוזמות חומרה קוד פתוח (WHO) מתועדות בפריסת שדה השמש, למשל, איגוד המים הבינלאומי (IWA) וארגון הבריאות העולמי (WHO) פרסמו הנחיות לשימוש בטיפול במים סולאריים, כולל צילום סולארי-Fenton ו photocatalysis, עבור יישומים בקנה מידה קטן (IWA) 6) מעודדים לבחון ביקורות אחרונות בכתבי עת כגון FLT:0Applied Balysis:

מסקנה

השפלה פוטוליטית מייצגת גישה תכליתית ומציאותית יותר לניהול של אבקות אורגניות במים פני השטח.מ-UV ישיר photolysis ו heterogeneous photocatalysis לתהליכי חמצון מתקדמים המונעים על ידי UV, סולרי, וחומרים חדשים, שיטות אלה יכולות לטפל בספקטרום של מברשות אור ברחבי העולם - החל חומרי הדברה ועד ל- PFAS מתעוררים, בעוד שנוגעים לאור בזרז, התאוששות, באמצעות טכנולוגיות רעילות, ואסטרטגיות אנרגיה, הן יציבותיות, הן יעילות גלובלית של אנרגיה מתמשכת, והן יעילות גבוהה יותר ויותר, כמו גם לגבי איכותית, כמו גם על פני כדור הארץ.