קידום טכנולוגיית הזייף הסרת זיהום אורגני עקבי

האתגר של זיהום אורגני עקבי במים

(POPs) מייצג אחד האיומים הסביבתיים הבלתי-צפויים ביותר של זמננו. תרכובות כימיות אלה עמידות בפני השפלה סביבתית באמצעות תהליכים כימיים, ביולוגיים ופוטימיים. כתוצאה מכך, הן נשארות בסביבה לתקופות מורחבות, לעתים קרובות עשרות שנים, מרחקים ארוכים באמצעות אוויר ומים.

הסרת ספא מן המים היא מאתגרת במיוחד בגלל האופי השפילוסופי שלהם, מפולת מים נמוכה, ושפע חזק של חומר אורגני מושעה ושיטות טיפול במים לאמנהליים - סינון, כלור, ומשקעים בסיסיים - לא נועדו עבור אלה מערכי מים חוזרים.

יסודות של סינדימנטציה ומגבלותיה עבור POPs

סידמנטציה, הידוע גם כיישב או הבהרה, מסתמכ על הכבידה לחלקיקים נפרדים צפופים יותר מאשר מים מן השלב הנוזלי.בצמח טיפול במים טיפוסי, מים נכנסים לאגן שבו מהירות זרימה מופחתת, ומאפשרת מוצקות מושעה להתיישב לתחתית כמו סלפאד.המים המבהירים על פני השטח והמשך לטיפול נוסף.

הגבלת הליבה היא כי POPs לא באופן טבעי להתיישב בקצב סביר.החייב שלהם חלקיקים קטנים מאוד - לעתים קרובות בטווח המיקרומטר או תת-מיקרומטר - הגדלים ב התיישבות רשלנית באגן קונבנציונלי.ללא שיפור, הספלציה לבדה מסיר רק חלק של הנוכחים, במיוחד כאשר הם מתמוססים או קשורים לחומרים קולואידים.

גודל חלקיקים והגדרת Velocity

יחסי החוק של הסטוקס מראים כי מהירות ההתנחלות היא פרופורציה לכיכר של קוטר החלקיקים.עבור חלקיקים קטנים יותר מ -10 מיקרומטר, המהירות הופכת נמוכה מאוד - באופן חד-משמעי פחות מ- 0.1 מ"מ / .חלקיקים רבים של POP-לאדן נופלים לתוך טווח זה. כדי להשיג הסרה מעשית, יש להגדיל את גודל החלקיקים או צפיפות יעילה.

פלוגות מוגברת: כימיקלים וטבעיים

(החליטה היא תהליך של פיזור חלקיקים מושעה, כך שהם מצטברים לתוך משטחים גדולים יותר, כבדים יותר, אשר מתיישבים מהר יותר.ההתקדמות האחרונה בריצוף עבור הסרת POP להתמקד על FLT:0 ביצועים גבוהים ביצועים גבוהים coagulantsFLT:1 ו-FLT:2 טבעי פולימרנים מבוסס פולימרט טבעי מבוסס floulantsFLT 3 כי הם יעילים וידידותיים לסביבה.

קובצי Cookie Inorganic Coagulants for POP Binding

מלחי אלומיניום מסורתיים וברזל (למשל, אלומיניום, צ'ורייד ferric) מותאמים עם מינון מותאם ו- pH שליטה כדי לשפר את המודעות של POPs על flocs מתכת oxide oxide flocs.מחקר עדכני הראה כי pre-hydrolyzed coagulants כמו פולימיום פולימי (PAC) לייצר גדול יותר, צפוף עם משטחים גבוהים יותר, כגון הידרו-Fic לכידתם של חומרתקמי (Fic) ו-Fic) לאחר מכן, כמו מחקר LTs) LTs:

פולימרים טבעיים ו-Bio-flocculants

צ'יטוסאן (המוכרים מפני קליפות קרום), נגזרות עמילן, ו- tannins המבוססים על צמחי משמשים יותר ויותר כסיועים מטבוליים.פולימרים אלה הם ביו-דיד, שאינם רעילים, וניתן לשנות אותם מבחינה כימית כדי לשאת האשמות חיוביות שנטרוללות משטחים חלקיקים טעונים באופן שלילי.

אופטימיזציה של Flocculation

כיום, צמחי טיפול מודרניים מעסיקים את מחסניות המזהמים:0 (CFD) דינמיקה נוזלית (CFD) 1FigpleLT:1 כדי לעצב אגן ריצוף כי למקסם את תדירות ההתנגשות וכוח החנק תוך צמצום כוחות ההאר המפרקים השבריריים המפרקים את הירכיים השבריריות.

משקעים מגנטיים: פריצת דרך להפרדה מהירה

אולי החדשנות המבטיחה ביותר בחיסולה של POP היא משקעים מגנטיים, הידוע גם בשם הפרדה מגנטית.טכניקה זו משתמשת ב-FLT:0 מגנטי חלקיקיםFLT:1 (בדרך כלל תחמוצת ברזל, Fe3O4) עם חומרים פגומים שיש להם זיקה גבוהה עבור POPs.

כיצד פועל המשקעים המגנטיים

התהליך כרוך בלעשות את המים המזוהמים עם חלקיקים מגנטיים פונקציונליים. חלקיקים אלה מונדסים עם הליבה של מגנטיט או maghemite וציפוי של ligands אורגני, פחמן פעיל, cyclodextrin, או מולקולרית מוקרן פולימרים (MIPs) כי קל לקשור מטרות.לאחר תקופת מגע קצרה במהלך אשר nanopsarticlesorbtsscreics de אלקטרו-to de מגנטי הוא ממטר קבוע מגנטים (מפוספס) הוא מוגבל מים מגנטיים) הוא מגנטיים קבועים או ממגנטיים (ממגנטיים) הוא מוגבל מים מגנטיים קבועים ממגנטיים (ממגנטיים) הוא מוגבל למגנטיים) הוא מוגבל למגנטיים (ממגנטיים) כי הוא מוגבל למגנטיים (ממגנטיים) הוא מוגבל למגנטיים (ממגנטיים) כי הוא מוגבל למטרים קבועים מים מצטברים (ממגנטיים) אשר נקשר באופן קבוע.

מחקרים מעבדה הראו יעילות הסרת ה- 99% עבור PCBs, דיוקסינים, וכמה תרכובות PFAS בתוך דקות.הטכנולוגיה היא יתרון במיוחד כי היא מתגברת על ההתנחלות האיטית של flocs קונבנציונלי. flocs מגנטיים להתיישב תחת שדה מגנטי על הזמנות של גודל מהר יותר מאשר התיישבות כבידה, ומאפשרת עבור הרבה יותר טביעות טיפול קטנות יותר.

יישומים ומערכות מסחריות

כמה חברות PCB מציעות כעת את ה-HDFLT:0 (HGMS) ⁇ FLT:1 עבור טיפול במים.לדוגמה, FLT:2SLon®veFLT 3 סדרה של Outotec (כיום Metso) משתמש בקללה של מזחלות מגנטיות שתופסות חלקיקים באופן קבוע.

קישור חיצוני: עבור יותר על מדע הננו-חלקיקים המגנטיים בשקפת מים, ראה את המדע ה-FLT:0 (Environmental Science: Processes & Impacts review)

פלוגות מבוכות ולאמה קלמירמינגס

מעבר לגישות מגנטיות, שיפורים אחרים של סימנטציה הוכיחו יעיל עבור הסרת POP.FLT:0Ballasted flocculationFLT:1 כרוך הוספת מיקרוsity microsand או מגנטיט ל floc, הגדלת צפיפות יעילה כך כי flocs להתיישב במהירות ב- קומפקטית מנקה (למשל, Actlo®) משמש נרחב עבור מים ו- מפוזרים לאחרונה (מהפכה) אבקת פחמן-אפ) מופעלת לתוך החלק האחרון של פחמן (מנקה).

Lamella Plate Settlers

הבהרת לאמהל משתמשת בלוחות נוטה להגדיל את אזור ההתנחלות יעיל ללא הגדלת טביעת הרגל אגן.עבור מים POP-laden, lamella מתנחלים בשילוב עם flocculation מותאם אופטימלית יכול להשיג הפרדה יעילה של flocs המכילה משווקים המכילים פרסומות.

היתרונות של טכניקות הערכה מודרניות

טכנולוגיות המשקעים המעודכנים מציעות מספר יתרונות קונקרטיים על פני גישות ישנות יותר:

• (FLT:0) יעילות הסרת גבוהה יותר עבור מזהמים מתמשכים: boucculants: flocculants והפרדה מגנטית יכולה להשיג שיעורי הסרה מעל 95% עבור רבים של POPs, בהשוואה ל-20-40% עם סידנציה קונבנציונלית בלבד.
• (FLT:0) שיפור השימוש הכימי וההשפעה הסביבתית: קיד 1:1 פולימרים טבעיים ועושים אופטימיזציה להפחית את כמות של מפגעי מתכת הדרושים, הורדת נפח מלוטש ו רעילות.
• (FLT:0)Faster עיבוד פעמים: FLT:1hil מגנטית משקעים מופחתת זמן משעות עד דקות, בעוד ריצוף מפוענח מאפשר שיעורי טעינה על פני השטח גבוה.זה מתורגם לטנקים קטנים יותר ועלויות הון נמוכות יותר.
• (הדגשה:0) אינטגרציה עם שיטות טיפול אחרות: ⁇ FLT:1 (Sidmentation) יכול לשמש טיפול לפני חמצון מתקדם, סינון membrane, או תהליכים ביולוגיים.לדוגמה, הפרדה מגנטית יכולה להסיר את רוב של POPs, ולאחר מכן UV / H2O2 יכול degraduals, כפי שצוין ב-LTF:2Chemrephere 3.
• יעילותה של LT:0 (Energyיעילות: FLT:1) רוב השיפורים של המשקעים דורשים רק שילוב אנרגיה נמוכה ושדות מגנטיים; הם אינם זקוקים למשאבות בלחץ גבוה או חום, מה שהופך אותם יעילים עבור יישומים בקנה מידה גדול.

מחקרים ויישומים מעשיים

הסרת ספאם מ Landfill Leachate

ל-Landfill leachate לעתים קרובות מכיל ריכוזים גבוהים של POPs, במיוחד PFAS ו- PCBs. מתקן בקנה מידה מלא בהולנד מעסיק רצף של <חזק>קואגציה עם PAClough>, <חזק>מכוסה עם חול ו- PACחזק> ו המערכת מצמצם באופן עקבי את סך הכל של POP500

טיפול במים תעשייתיים במפעל כימי

אתר ייצור כימי בארצות הברית אימצה את המשקעים המגנטיים לטיפול במים תהליך מזוהמים עם דיוקסינים.שימוש ב- oxide חלקיקים מטבוליים שנצמדו לפולי(אתילנין), המערכת השיגה 99.5% הסרת 2,3,7,8-TCDD (הדיושין הרעיל ביותר) היו מסולקים ומחוסנים, בעוד שננומטרים מחדש היו מסולקים עם ירידה של 5 פעמים (אונקציה) בהשוואה להפסדים מסוכרת פחמן (אונקציה הקודמת).

קישור חיצוני: עבור יותר על חידוש חלקיקים מגנטיים, מתייחס זה (FLT:0Environmental Science & Technology מאמר מאמר 1 ).

שילוב עם Oxidation מתקדם ו- Bioremediation

לא טכנולוגיה אחת יכולה לטפל בכל ה- POPs תחת כל התנאים.הפרקטיקה הטובה ביותר הנוכחית כוללת רכבות טיפול.שיפורים של סימנטציה הם לעתים קרובות השלב הראשון, הסרת השבריר הגדולה ביותר שלמזהמים (משקל מבודד ומשקל מולקולרי גבוה) אז ה- PEP:0advd idation תהליך (A)FLT:1, כגון O / OO2 / OOtras, אשר להפחית את ה-O / OOCD-O / OO / OO / OOCDate.

שילוב מבטיח נוסף הוא עם (FLT:0) ביומטריה הדרגתית (הראשונה לאחר שמשקעים מגנטיים מסירים ספאם רעילים המעכבים פעילות מיקרוביאלית, ביומטריה במורד הזרם או שנבנה רטובה יכול ללטש את המים. לדוגמה, מחקר ב-FLT:2 מדע של הסביבה הכוללת FLT 3: 3 הראה כי מים לפני טיפול המכיל PFA עם חלקיקים מגנטיים לאחר הסרת סרטן הכולל של 98% הוביל ל- 98%.

קישור חיצוני: לדיון רחב יותר על רכבות טיפול עבור POPs, ראה מחקר EPA על טכנולוגיות משולבות FLT:1.

הצעות מחיר ו Scalability

הכדאיות הכלכלית של הסרה מתקדמת של POP תלויה במספר גורמים: הריכוז הראשוני וסוג של POP, האיכות המועילה הנדרשת, והיקף הפעולה.הההשמדה המגנטית יש עלויות גבוהות יותר בשל הצורך בייצור חלקיקים וחילופי גלון מגנטיים (תוספת תוספת של 1000 מיליון דולר), אך היכולת לנגנו-חלקיקים קבועים וטביעת הרגל קטנה בהרבה יכולה להוביל להורדת עלויות חיים בהשוואה למחזור פחמן המופעל עלות פחמן (כלומר, לעומת 100,000 דולר) שהופעלות פחמן בלבד, לעומת ממוצע של 15,000 דולר בלבד).

עבור flocculation ו lamella מתנחלים, ההון והעלויות התפעוליות דומות לתוספתן של ריצוף-ריצוף-ריצוף, אך עם תוספת פולימרים וטיפול חול.העלות הכוללת היא צנועה - באופן רטי 10-20% - לשיפור משמעותי בהסרה של POP.כ טכניקות ייצור עבור חלקיקים מגנטיים לשפר, המחיר צפוי לרדת, מה שהופך את הטכנולוגיה עבור עיריות קטנות יותר.

דרישות מחקר ודרכים לעתיד

המחקר ממשיך לדחוף את גבולות טכנולוגיית המשקעים להסרת POP.אזורי מפתח של מיקוד כוללים:

• (FLT:0) ציפוי חלקיקים חלקיקים: OVAFLT:1 ; פולימרים מוטבע מולקולרית ומסגרות אורגניות מתכת (MOFs) מפותחים כדי לכוון משפחות ספציפיות של POP, כגון מורשת PCB לעומת PFAS. ציפויים אלה יכול להיות regenerated לשבת.
• מערכות הפרדה מגנטיות בולטות: FLT:1 תצורה חדשה של מגנטים (למשל, מגנטים על-ידי מוליכים) מבטיח אפילו גבוה יותר שדה ⁇ s, המאפשר טיפול של חלקיקים דקים מאוד בשיעורי זרימה גבוהה.
• (FLT:0) חיישנים של סימנטציה באינטרנט: קיד 1 (Real-time ניטור של זעזוע, התפלגות גודל חלקיקים, וריכוז POP באמצעות ספקטרום UV / ויריס או פלואורסשן יכול לאפשר התאמות אוטומטיות, אופטימיזציה של שימוש כימי והסרת יעילות.
• החוקרים מחקים את החומרים הפולימרים המפוזרים (EPS) מביו-סרטים ליצירת flocculants המקשרים את POP עםסלקטיביות גבוהה והם בעלי יכולת ביולוגית.
• (ב) ,0) ,Hybrid membrane-edimentation Systems: Fevolveph:1 משלבת את המשקעים עם מזכר נמוך (למשל, אולטרה-חדירה) במיכל אחד יכול לשמור אפילו את המשטח הקטן ביותר, להגביר את ההסרה הכוללת תוך צמצום הזעם.

המטרה הסופית היא לפתח ארגז כלים של טכנולוגיות המבוססות על השמדה שניתן להתאים לפרופיל הספציפי של כל מקור מים, החל מתועלת תעשייתית לשתייה אספקת מים.עם לחץ רגולטורי גדל ברחבי העולם - במיוחד עבור PFAS - הפריסה של מערכות השמדה מתקדמות אלה צפויה להאיץ בעשור הקרוב.

קישור חיצוני: עבור הנוף הרגולטורי האחרון וסדרי עדיפויות מחקר, בקר באתר האינטרנט של EPA PFAS OVAFLT:1.

מסקנה

טכנולוגיית הדגימה, שנחשבת כבר זמן רב לתהליך יחידה בסיסי, עברה סיור ביישום שלה כדי להסיר חומרים אורגניים מתמשך.שיפור flocculation עם coagulants מודרני ופולימרים טבעיים, סימנט מגנטי באמצעות חלקיקים פונקציונליים nanoparticles, ומערכות ספוגות עם איכות גבוהה עכשיו מציעים דרכים אמינות, עלות יעילה להפחית את רמות POP לשיטות אלה יכול להיות משולבות רק חומרים אלה של טיפול תרופתי או טיפול אחד.