טכניקות מתקדמות להסרת מיקרופלסטיקה ממקורות מים

הבנת מיקרופלסטיקה ודרכיהם

מיקרופלסטיקה – פריצים קטנים מ-5 מ"מ – הפכו לאחד המזונאים המקיפים והמתמשכים ביותר במערכות מים גלובליות.מ מזרמים הרים מרוחקים לטיפול במים עירוניים, חלקיקים אלה הם כעת בכל מקום.נוכחותם מהווה איום כפול: למערכת אקולוגית מימית כי טעותם במזון, ולבריאות האדם באמצעות ע"י פיזור מים מזוהמים ושמשרות, כמו גם מתקני טיפול מתקדמים, יכולים לפרוסים וטכניקות מיקרו-ממות-ממות-ממות-אוויריות, לייצר מחלות-ממות-אווירה-מתאים-אוויריות או לפירוק-מתאים מתקדמים, ללא חומרים מטבוליות, ללא מזהמים-מתאים מתקדמים, ללא מזהמים-מתקני-מסוגרות-מתקני-מסוגרות-מסוגרות-אוויריים-מתקני-מתקני-מתקני-מסוגרות-מתקני-אוויריים-אוויריים-אוויריים-מתאים-מתאים מתקדמים, אשר עלולים-מתקני-מסוגרים-מתקני-מתקני-מתקני-מתקני-מתאים-מסוגילים, ללא מזהמים-מסוגילים, אשר יכולים לפרוסיביים-מסוגרים-מסוגרים-מסוגילים-אוויר

מיקרופלסטיקים ראשוניים מיוצרים בגדלים קטנים לשימוש במוצרי טיפול אישיים, אברי-חומר תעשייתיים, וטקסטיל סינתטי.צורות מיקרופלסטיק משניות כאשר פריטים מפלסטיק גדולים יותר - פולים, שקיות, ציוד דיג - מגובה באמצעות חשיפה UV, שחיקה מכנית, ופעולה ביולוגית של מיקרומטר, צמחי טיפול במי מיקרומטר הם גושים עיקריים: סיבים ממכונות כביסה, עטפות חלקיקים, ופורקים על פני כדור הארץ, אפילו שבריר מים מחסנים של מים מחסנים, הם בסופו של מים מחסנים של מים מחסנים, ו- 1FD.

מסלולים של תחבורה מיקרופלסטית מורכבים. aאטמוספירה deposition נושאים חלקיקים קטנים אלפי קילומטרים, זיהום סביבות priseine. agricultural Runoff מציג שברים מלוטש פלסטיק וסיבים ילידים ביוסולידיים. effluents תעשייתיים מייצור פלסטי ומתקני מחזור מחדש משחררים זרמי מיקרובים ואגן.

סיכון סביבתי ובריאות

אורגניזמים מים מקיפים מיקרופלסטיקה, אשר יכולים לחסום את דרכי העיכול, להפחית את ההזנה, לשחרר תוספים רעילים כמו phthalates ו- bisphenols. החלקיקים פועלים גם כקטורים עבור זיהומים הידרופוביים, פתוגנים מרוכזים ומתכות כבדות על פני השטח שלהם.עבור בני אדם, ההשלכות הבריאות עדיין נחקרות, אך ראיות מוקדמות מקשרות חשיפה כרונית לדלקת, חמצון, לחץ פוטנציאלי, ומיקום של אמצעי זהירות, אפילו על פני השטח, ללא צורך מכניקת חומרים קיצוניים, עלול לגרום למניעה של חומרים מסוכנים, גם למניעה של חומרים מסוכנים, גם למניעה של חומרים מסוכנים, גם למניעה של חומרים מסוכנים, ללא צורך בשרירים, גם למניעה של חומרים מסוכנים, גם למניעה של חומרים מסוכנים.

שרשראות מזון ימיות מצטברות מיקרופלסטיקה בהגדלת ריכוזים במעלה רמות הטרופיות.שלבי Phytoplankton ingest חלקיקים nanoplastic, צמצום יעילות פוטוסינתזה; Zooplankton סובלים ירידה בכמות הרבייה; דגים מפגינים רעילות כבד ושינויים התנהגותיים. Shellfish, סינון של בקבוקי מיקרו-תזונה על ידי הטבע, יכול להכיל אלפי חלקיקים לגרם של רקמות.

למה מפלי השוד המסורתיים קצרים

טיפול במים באמנה מסתמך על רצף של קידוד, ריצוף, סיפלציה, וסינון חול מהיר.צעדים אלה להסיר מוצקים מושעה, אבל יעילותם נגד microplastics היא משתנה מאוד. חלקיקים גדולים מ -20 מיקרומטר הם לעתים קרובות נתפסים, אך שברים קטנים וסיבים קטנים יותר להחליק דרך פחמן מופעל (PAC) יכול להיות כמה מפורסים אבל יש אינטראקציה יעילה עם חלקיקים מגנטיים גדולים יותר עם חומרים מגנטיים (מסטרים) יעיל יותר עם חומרים נוגדי חמצון מגנטיים) אבל הם לא פעילים יותר עם חומרים מגנטיים חזקים יותר עם חומרים מגנטיים).

מגבלות נוספות כוללות את חוסר היכולת של מסננים חול מהירים ללכוד סיבים מעוצבים באופן לא סדיר, אשר יכול לעבור דרך אפילו כאשר הממד הארוך ביותר שלהם עולה על גודל הנקבובי.קוגציה-flocculation לעתים קרובות לא לצבור microplastics עקב צפיפות נמוכה שלהם תכונות טעינה על פני השטח. Chlorination ו-UV חיטוי לא משפיע על חלקיקים פלסטיים עצמם, ו-Ozone יכול למעשה גדול יותר חלקיקים מסוכנים יותר - ולא פחות - כאשר הם דורשים ניקוי חומרים כימיים חמורים יותר - אפילו חומרים כימיים.

שיטות מתקדמות: דור חדש של פתרונות

כדי להשיג כמעט לחלוטין של הסרת מיקרופלסטי, מהנדסי מים פונים לחבילה של תהליכים פיזיים, כימיים ואלקטרוכימיים מתקדמים.טכנולוגיות אלה לא רק ללכוד חלקיקים קטנים יותר אלא גם שואפים להפחית את עוצמת האנרגיה ולמזער פסולת משנית.הגישות המבטיחות ביותר משלבות עקרונות עם משיכה אלקטרוסטטית, חמצון, ונכסים חומריים מנקה עצמית.

ננומטרה ו-Reverse Osmosis: Precision at the Nanoscale

(NF) ו-osmosis הפוכה (RO) membranes יש גדלים נקבוביים החל מ 0.1 עד 10 ננומטרים, הרבה יותר קטן מהמיקרופלסטים הקטנים ביותר. in RO, כוחות לחץ יישומיים במים באמצעות מנברת למחצה שניתן לזהות אותם עד כדי כך שדוחקת מעל 99.9% מכלל המזהמים, מתמוססים, ואורגניים.

עם זאת, המחסום לאימוץ נרחב הוא הביקוש לאנרגיה גבוהה - באופן חד-משמעי 2-4 קילוואט למטר מעוקב עבור מים מים ROCK ו-0.5-1 קילוואט עבור מים חמים NF - לצד הצורך בטיפול כדי למנוע ממענים מדבקים בזיהומים. ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אלקטרוקוגניציה: שימוש בחשמל ל-Clump ו-Sttle Microplastics

אלקטרוקוגניציה (EC) חלה זרם ישיר נמוך לאלקטרודות מתכת הקרביות - בדרך כלל אלומיניום או ברזל - שקוע במים.הזרמים הנוכחיים של מי מתכת אשר הידרוליזה לתוך מינים טעון מאוד. מינים אלה נטרלים את העלמין שלילי של חלקיקים מיקרופלסטיים, המאפשר להם לצבור לתוך floc גדולים יותר שניתן להסיר בקלות על ידי התיישבות או פלואוטציה בשנת 2020: 20JFard אפילו על ידי חומרים מסוכנים של חומרים מ- 1D.

EC יש כמה יתרונות: זה לא דורש coagulants כימי, לייצר פחות מפענחים מאשר כביסה כימית קונבנציונלית, והוא יכול להיות מופעל על ידי מקורות אנרגיה מתחדשת.זה פועל ביעילות על פני טווח pH רחב, יכול להשתלב לתוך מבהרות קיימות.עם זאת, אלקטרודה עוברי לאורך זמן, הצורך בתחליפים תקופתיים, ואת האתגר של קשקשים עירוניים גדולים מאוד להישאר פעיל של פיתוח הנדסי.

טכנולוגיות מתקדמות: Graphene, Ceramics, ו- Biomimetic Designs

הגבול הבא בסינון מיקרופלסטי נמצא בחומרים membrane חדשניים המתנגדים לטעייה, מציעים חדירות גבוהה יותר, ויכול לדחות באופן סלקטיבי חלקיקים תוך מתן סטיות רצויות לעבור. Graphene oxide (GO) membranes משך עניין אינטנסיבי כי ננו גליונות המוטבע שלהם ליצור ליתר דיוק שני ערוצים.

קרומברנס צ'רמטי עשוי מאלומיניום, טיטניה, או סיליקון carbide מציעים יציבות כימית תרמית יוצאת דופן.בניגוד למגרש פולימרי, קרמיקה יכולה לעמוד בניקוי אגרסיבי עם חומצות חזקות, בסיסים או חמצון, מה שהופך אותם אידיאליים עבור פסולת תעשייתית קשה, מבנה נוקשה שלהם גם אומר לשמור על דחייה עקבית על חיי שירות ארוכים.

ביומטית membranes, בהשראת ערוצי מים סלולריים הנקראים aquaporins, מייצגים גישה חדשנית על ידי הטמעת חלבונים פונקציונליים או חיקוי סינתטי לתוך ליפיד או פולימרים, החוקרים השיגו הזמנות של מים חד-חמצני של גודל גבוה יותר מאשר סרמברנס קונבנציונליים, עם דחיסה כמעט מושלמת ודחייה חלקיקים. בעוד עדיין במידה רבה בסולם הספסל, אלה membra יכול להיות אחד ⁇ של מבנים מיקרוסקופיים של מיקרוסקופית האחרונה של צינורות מתכתיים (Foldic) ישמידים על ידי צינורות פחמן (מדומים) על ידי צינורות פחמן מכניקה של מיקרוסקופיים של צינורות פחמן דו-חמצני, 000 ⁇ d) על ידי סגסוגת memogenic של צינורות פחמן דו-חמצני, 000 סגסוגת memogenic של צינורות פחמן, 000 ⁇ d) על ידי ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ סגסוגת אחורית) על ידי סגסוגת אחורית (מדומים של צינורות פחמן דו-ידי סגסוגת אחורית) על ידי סגסוגת אחורית האחרונה של צינורות פחמן דו-ידי סגסוגת memrap לאחרונה, 000 סגסוגת אחורית) על ידי סגסוגת אחורית (מדומים של צינורות פחמן דו-ידי סגסוגת אחורית (מסטר

חלקיקים מגנטיים ופרסומות פונקציונליות

אסטרטגיה מתפתחת נוספת מעסיקה חלקיקים מגנטיים (MNPs) מצופים פולימרים או גולשים שקושרים במיוחד למיקרופלסטיקה. כאשר מפוזרים במים, חלקיקים פונקציונליים אלה מצורף משטחים מפלסטיקים, החל שדה מגנטי חיצוני ולאחר מכן מושך את חלקיקים-מגנטיים האחרונים כדי למנוע מטבוליזם של פעילות מיקרו-מטרית גבוהה יותר, כי לא ניתן לטפל ב-ידידפוסק של 1xicial של פעילות גופנית לאחור.

מודעות פונקציונליות מחוץ חלקיקים מגנטיים הם גם תחת חקירה. פולימרים מבוססי קיקלודטקסרין, אשר יש חללים הידרופוביים כי מלכודות מולקולות אורגניות, יכול לקשור microplastics באמצעות אינטראקציות מתוחכמות. צ'יטוסאן מבוסס flocccculants שמקורן פגזי קרום פחות מפגזי קרום קרום הראו זיקה סיבים פוליאתניים, במיוחד כאשר מבחינה כימית עם קבוצות כימיות נמוכה של חומרים רעילים, אשר השתמשו ב-דלקתיים, אשר מייצרים חומרים רעילים, אשר מכילים פחות.

מערכות היברידיות ודינמית

שום טכנולוגיה בודדת לא יכולה לשמש כדור כסף עבור כל תרחישים זיהום מיקרופלסטיק. מים המקור להשתנות נרחב - ממים הנהר מזוהמים מסיבי סיבים למים קרקעיים יחסית מפוכח עם ננופלסטים מ an אטמוספירת אטמוספרית גישה רב-בריירית היא חיונית.רכבת מתקדמת טיפוסית עשויה להתחיל עם אלקטרוקוגן חלקיקים גדולים ובינוניים, ואחריו מתמוסס אווירי של צינורות מים, לאחר מכן, לאחר מכן, עם רמות אלקטרו-טראוטטרה-מסטרציה, עם קרמיקה, לאחר מכן, עם אלקטרו-טרציה, עם קרמיקה, עם צמיגים, 000, לאחר מכן, לאחר מכן, 000 קרמיקה, 000 קרמיקה, לאחר מכן, 000 קרמיקה, 000 קרמיקה, 000, 000, 000, 000, לאחר מכן, לאחר מכן, 000 צמיגים, לאחר מכן, 000 צמיגים צמיגים צמיגים, 000 קרמיקה, לאחר מכן, 000 קרמיקה, לאחר מכן, לאחר מכן, 000 צמיגים, 000 צמיגים, 000 צמיגים, 000 קרמיקה, 000 קרמיקה, לאחר מכן, לאחר מכן, 000 קרמיקה, לאחר מכן, לאחר מכן, 000 צמיגים צמיגים צמיגים צמיגים קרמיקה, לאחר מכן, לאחר מכן, 000

היברידית מבטיחה נוספת היא השימוש של העברת כורים ביו-סרטים (MB) ואחריו סינון membrane. biofilm מצורף ל-Fic Carriers, ובעוד זה לא יכול למזער את המיקרופלסטים, זה יכול למלכוד אותם ב- biofilm matrix, להגדיל את גודלם ויישבותם.שלב MBBRcy עם DAF או סימנטציה משפרת את ההסרה הדינמית, באמצעות דו"חסין מוקדמת, תוך כדי לחץ דם, תוך כדי לחץ דם גבוה יותר, או לחץ על פני השטח.

עבור מערכות מבוזרות או נקודה של שימוש, בלוקים פחמן מופעלים עם מדיה אלקטרו-חיובית הם צובר מתח. מחסניות אלה להשתמש משיכה תשלום כדי ללכוד microplastics טעון שלילי, משלימים את הזנים המכאני של ממטריקס פחמן. מוקדם אבטיפוסים הראו כי מחסניות שכבתיים משלבות מחסניות מתמוססות מראש סינון עם אלקטרודפסיבי יכול להפחית את רמות המיקרו-דלקתיות גבוהות יותר על ידי פילטרים מתקדמים.

מחקרים מתקדמים ב- Microplastic Filtration

פריסות בעולם האמיתי מראות את יכולתן של טכניקות מתקדמות אלה.בהולנד, צמח טיפול במים המערביים התקין מערכת אלקטרוקוגניציה-DAF במיוחד כדי להתמודד עם מיקרו-מברברים מחקלאות חממה.הצמח מתייחס 8,000 מ'3 ליום ושיג הסרה עקבית של > 96% מהחלקיקים גדולים מ- 10 מטר, עם עלויות תפעול בסך של 018 למטר.

בסינגפור, פרויקט המים של NEwater משתמש בסומוזיס הפוכה כמכשול סופי בתכנית המיחזור המים המתקדמת שלה.Spling קמפיינים מעל 2022 עד 2323 חשפה כי ריכוזים מיקרופלסטיים ב-RO Permeate היו מתחת לגבולות זיהוי (פחות מ-0.0.1 חלקיקים לליטר), בעוד המים מכילים עד 1,200 חלקיקים לליטר.ה-RO membranes הנדרש לניקוי כל שישה חודשים, לעתים קרובות יותר מאשר הודות ל-microtration ולטרפטפטפטפטפטפטציה.

בהודו, מסננים קרועים קרמיקה כבר הוצבו בקהילות כפריות באמצעות שותפות ציבורית-פרטית.כל יחידה מסנן, שעלה כ-300 דולר, משרתת משק בית של חמישה ומסירים > 99% ממיקרופלסטיקים ממי הקרקע, כולל סיבים מניקוי.נשים מקומיות מטפלות בתחזוקה, יצירת מקומות עבודה תוך הבטחת איכות מים.

חידושים וכיוונים עתידיים

המחקר הוא מאיץ על ההשפלה המונעת של microplastics. Titanium דו חמצני (TiO2) וזרזים אחרים של מוליכים למחצה, כאשר מופעל על ידי אור UV, לייצר מינים חמצן תגובתיים שיכולים לשבור את הפולימוטמין ורשתות פוליפרופילן לתוך מולקולות קטנות בלתי מזיקות.com יכול לעבור מעבר סינון 4 כדי להרוס מיקרופלסטיקה, לטפל בבעיה ברמה המולקולרית, למרות שתהליך דלקתי יכול להיות איטי של ניקוטין, הוא שיפור איטי של טיפול תרופתי.

אינטליגנציה מלאכותית עושה גם מודלים למידה מכונה מאומן על איכות מים היסטורית יכול לחזות אירועים פורצי דרך מיקרופלסטיים אופטימיזציה לוחות זמנים לשטיפת גב עבור צמחי membrane. חיישנים חלקיקים בזמן אמת, באמצעות פלואורנסשן או Raman spectroscopy, מפותחים לספק משוב מתמשך למפעילי טיפול, ומאפשר התאמות דינמיות כי להפחית את השימוש באנרגיה תוך שמירה על מטרות הסרת מים.

(הופנה מהדף ⁇ ) , אשר משתמש בקהילות מיקרוביאליות המחוברות לסינון אמצעי תקשורת, נחקר על יכולתו לניתוק תוספים דיגיטליים הקשורים למיקרו-מדומים ואפילו הפלסטיקים עצמם לאחר לכידת מכנית ראשונית (למשל, FLT:0Ideonella sakaiensis FLT:1) ופטריות (למשל, LT:2pergius) יכולות אלקטרו-מפוסקפיים, אם כי הם עדיין מסוגלים להאט את האורגניזמים חשמליים.

גבול נוסף הוא השימוש של שבריר קצף, טכניקה שנלקחה מחקלאות קוה, שבו בועות דקות מתחברות חלקיקים הידרופוביים וצף אותם אל פני השטח עבור סקיצה.שינויים אחרונים באמצעות גולשים טעונים שיפרו לכידת מיקרופלסטית במים מתוקים, השגת > 90% הסרת במבחנים בקנה מידה קטן.השיטה היא אנרגיה נמוכה ויכולה להשתלב לתוך מאגרי פסולת קיימים במימים, המציעה אפשרות רטרוספקית עבור מתקנים לא יכול להרשות לעצמם.

מדיניות, כלכלה וגישה גלובלית

יכולת טכנית בלבד לא תפתור את משבר המיקרופלסטים.העלות של סינון מתקדם יכולה להיות מונעת עבור קהילות בעלות הכנסה נמוכה ובמדינות מתפתחות.מודלים מימון חדשניות, כגון שותפויות ציבוריות פרטיות וחוזים מים כמו-כשירות שירות, יכול לעזור להפיץ עלויות הון ראשוניות ( ⁇ ) באופן סימולטני, תקנות מתפתחות: אספקת המים של האיחוד האירופי כוללת כעת מיקרו-פלסטיק על רשימת מעקב פלסטיסטי ובדיקה מתקדמת של הסוכנות להגנת מיקרו-פלומטית של מים.

השוואות מחירים מראות כי אלקטרוקוגניציה יכולה להיות אופציה יעילה עבור צמחים קטנים עד בינוני, עם עלויות טיפול הכולל (capital and תפעולי) של $0-0.5 $ למטר מעוקב, בעוד RO עבור הסרת microplastic מוסיף עוד 030 עד 0.80 ל מעוקב בהתאם עלויות אנרגיה ועלויות טרום טיפול. למערכות קרומברה הקרמאמטיות כבר פרוסות בדרום אסיה עבור מים מעוקבים מתחת ל מילימטרים סטנדרטיים, כאשר הם ללא עלויות של 50 מטר.

ארגונים בינלאומיים כמו UNEP תוכנית הסביבה של האו"ם (UNEP) מפתחים הנחיות עבור ניטור מיקרופלסטי וטיפול במדינות מתפתחות.הדוח של UNEP:0UNEP על microplastics כמו contaminantsigtureFLT:1 מדגיש את הצורך של קבוצות בעלות נמוכה, פתרונות אנרגיה נמוכה מותאם להקשרים מקומיים.

התנהגות צרכנית, גם ממלאת תפקיד של הקטנת פלסטיק לשימוש יחיד והתקנת מסננים מכונת כביסה כדי ללכוד סיבים סינתטיים במקור יכול להוריד באופן דרסטי את הנטל על צמחי טיפול. בשילוב עם טכנולוגיות מתקדמות של קצה קצה קצה, אמצעים אלה במעלה הזרם מהווים אסטרטגיה הגנה הוליסטית להגנה על איכות המים.כמה מדינות אירופיות שוקלות כעת מסננים מיקרופלסטיים חובה על מכונות כביסה חדשות, מדיניות שיכולה להפחית את הסיבים למים עד 70% או יותר מקוויקפלסטיק כבר עבר ניתוח חדש.

מסקנה

זיהום מיקרופלסט דורש תגובה של סינון פנים מול פנים מעבר למגבלות של טיפול קונבנציונלי. nanofiltration ו-osmosis לאחור מציעים מחסומים לטווח ארוך, בעוד אלקטרוקוגניציה מספקת שיטה נמוכה-כימית ויעילה לאנרגיה כדי למנוע הסרת חלקיקים חדשים.