Urgent, Atıksususu'nda Gelişmiş Nutrient Yokluğu İçin İhtiyacı
Atıksu tedavisi uzun zamandır çevresel korumanın temel taşı olmuştur, ancak geleneksel biyolojik ve kimyasal yöntemler genellikle azot ve fosfor gibi önemli besinlerin verimli bir şekilde kaldırılması söz konusu olduğunda, daha sıkı deşarj limitleri ile, daha etkili ve sürdürülebilir tedavi teknolojileri için aramayı hızlandırdı - en yenilikçi yaklaşımlar arasında, balıkların öldürülmesi ve su kalitesinin arttırılması için ışık akışlarının artması ve su atıklarının azaltılması için kullanılan kimyasal reaksiyonların hacmini azaltmaktadır.
Fotocatalytic Processes
Fotokataliz, bir malzeme (fotoğraf enerjisini absorbe eden ve reaktif türlerin kirleticileri kırabilme yeteneğine sahip olduğu kimyasal enerjiye dönüştüğünde, aksi takdirde çok yavaş veya sert enerjilere eşit olarak ihtiyaç duyan reaksiyonları gerektirerek, bu da fotonlar absorbe edilebilir, çünkü bu tür aşırı oksijenli elektronlar absorbe edilebilir, foton bandından gelen yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte elektronlar oluşturur.
Titanyum Dioksit (TiO2): Workhorse Photocatalyst
En yoğun olarak incelenmiş ve ticari olarak kullanılan fotocatalyst for water tedavisi için titanyum dioksit (TiO2). TiO2 kimyasal olarak stabil, toksik olmayan, nispeten ucuz ve yüksek fotoaktif ultraviyole ışık (UV) ışık; sadece yaklaşık 3.2 eV'nin grubu boşluğu UV ışığı ( ⁇ <387 nm) aktivasyon için gerektirir. Araştırmacılar, çeşitli kristal bileşikleri keşfederler -bu efekt, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte daha yüksek çözünürlükte yapılır.
Diğer Fotocatalytic Materials
TiO2'nin ötesinde, diğer yarı iletkenler, besin kaldırılması için söz verdi. çinko oksit (ZnO) benzer band boşlukları sunuyor ve ayrıca UV altında aktiftir, ancak fotokoptik karbon nitrit (g-C3N4) görünürlüğü için dikkat edindi, metal-serbest kompozisyon ve tabakalı yapı, ve iki organik kirleticisel çerçevede mükemmel aktiviteyi kolaylaştırdı.
Fotocatalytic Nutrient Yokluğu
Fotocatalytical besleme iki birincil kirletici sınıflarını hedefler: azot bileşikler ve fosfor bileşikleri. mekanizmaları önemli ölçüde, reaktif yol yollarının nuanced anlayışı gerektiren.
Nitrojen bileşiklerin yok edilmesi
Vakumlu azot çeşitli şekillerde görünür -hidrasyonum (NH4+), nitrit (NO2 –), nitrat (NO3 -), ve organik azot.Fladiomiyal reaksiyonların bir kombinasyonunu kullanarak bu tür bir hexidasyon ve azaltım reaksiyonlarını artırabilir. Örneğin, hidroxyl radikaller yüzeydeki reaksiyonları nitrata veya azaltım için gerekli olan veya oksijen azaltımı için doğru bir şekilde azaltılabilir.
Phosphorus bileşiklerinin yok edilmesi
Fosfoto fotokataliz yoluyla geri çekilme daha karmaşıktır çünkü fosfat (PO43-) nispeten stabil bir inorganik iyondur. birincil mekanizma bozulamaz, ancak adsorasyon ve sonraki fotokimyasal dönüşüme yol açar.Profüzalize edici yüzeyler, rezivativiteli fotozorasyonlar için kullanılan bazı çalışmalar yapar.
Reaktör Konsülleri ve Süreçleri
Laboratuvardan pratik atıksu tedavisine fotocatalitik tepkiler dikkatli reaktör tasarımı gerektirir. Anahtar zorluklar üniformalı ışık dağılımı, maxing katalizör-pollutant temasını sağlar ve sürekli operasyon sağlar.
Suspension vs. Immobilized Systems
İndüksiyon reaktörlerinde, fotocatalyst ismağında iyi parçacıklar olarak dağıtılır. Bu, yüzey alanı ve kütle transferi, ancak katalizörleri kurtarmak için aşağılık ayrılık adım gerektirir. Filtrasyon, sentrifugasyon veya sedisyon kullanılabilir, ancak etkili yüzey alanı daha düşük maliyetli ve karmaşık bir şekilde sabitlenebilir.
Işık Kaynakları ve Fotoreactors
Geleneksel laboratuvar kurulumları, özellikle UV ışığı olan paracury lambalar kullanıyor, ancak bunlar hem doğrudan hem de yaygın güneş ışığı yakalamada etkili ve katalizörler içeren bir tüp reaktöre yoğunlaşıyor. Gelişmiş tasarımları ayrıca fiber optik kablolar veya LED diziler de sulara daha iyi ışık penetrasyonuna izin vermek için içeriyor.
Mevcut Tedavi Trenleri ile entegrasyon
Fotocatalytic süreçleri genellikle tek başına birincil tedavi olarak kullanılmamaktadır. Bunun yerine, daha büyük bir tedavi treni içinde daha iyi bir parlatasyona sahip daha iyi bir tedavi hattında, çoğu organik karbonu ortadan kaldırır, fotocatalytic reaktörü düşük deşarj limitleriyle bir araya getirebilir. Başka bir umut verici niş yanı sıra yüksek kaliteli atık su arıtma hattının da yüksek çözünürlükte olduğu gibi yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bir şekilde tekrarlanabilir.
Konvansiyonel Yöntemler Üzerindeki Avantajları
Fotocatalytical besleme çağrısı, mevcut teknolojilerin eksikliklerini ele alan çeşitli avantajlarda yatıyor.
- [FONT:0) Hiçbir kimyasal katkı yoktur: [Dönetici: [Döntgenlik: 0,0) Kimyasal yağların metal tuzlarla aşıların kimyasal yağışlarının aksine, fotokataliz sürekli dosing gerektirir, böylece kimyasal kullanım riskleri ve çamur hacmini azaltır.
- [FONT:0] Birden çok kirleticinin çıkarılması:[Dönetici:0) Saldırının besin maddelerine de zarar veren aynı oksidatif radikaller (farklı ilaçlar, pestisitler, endokrinler kesintiler) ve multi-barrier etkisi.
- [FONT:0)Yenilenebilir enerji kullanımı: [Dönetici: Güneşe dayalı fotokataliz, küresel sürdürülebilir hedeflerle uyum sağlamak için karbon ayak izini önemli ölçüde azaltabilir.
- [FONT:0) Küçük ölçekde Operasyonel Basitlik: Modüler fotocatatik reaktörler, geleneksel biyolojik sistemlerin pratik olarak pratik olmadığı uzak veya merkezi olmayan ortamlarda dağıtılabilir.
- [FONT:0)Evrensel çamurun geri alınması: Çünkü süreç mikrobiyo büyümeye güvenmiyor, aşırı bütçeli üretim en aza indirmek, tasarruf maliyetlerini azaltmak.
Karşılaştırmalı çalışmalar, fotocatalytic sistemlerinin 80-95 amonyakın çıkarılması ve 50-80% en uygun laboratuvar koşullarında fosfat kaldırılmasının elde edilebilir olduğunu göstermiştir.Bu rakamlar umut verici olsa da, hala yakın biyolojik besin geri yükleme (BNR) süreçleri ile uygulanabilir.
Meydanlar Hintçe Genişleme
Potansiyeline rağmen, fotocatalytical bezlenme henüz ana akım bir çözüm değildir. Birkaç teknik ve ekonomik engel üstesinden gelmelidir.
Catalyst Kurtarma ve Deactivation
Şampu reaktörlerde, iyi TiO2 partikülleri tamamen iyileşmek zor olabilir, katalizör kaybı ve potansiyel çevresel salıvermeler için yol açabilir. Manyetik fotocatalysts (e.g., Fe3O4/TiO2 kompozitler) aktif siteler için rekabet etmek için gelişmiştir, ancak büyük ölçekli uygulama, asitle yıkamak veya UV ışınlarına bağlı olarak, prestijik iyonlar veya inorganik iyonlar (örneğin, klor) ile yıkamak gibi.
Işıklandırma ve Scalability
Atıksu genellikle türkçe ve renklidir, bu büyük ölçüde ışık penetrasyonu. Açık suya bile, Bira-Lambert yasası, ışık yoğunluğunun mesafe ile üst üste ertelediği anlamına gelir. Endüstri ölçekli reaktörler için, büyük bir mühendislik meydan okuması boyunca aydınlatmaya ulaşmak büyük bir şeydir. Işık kılavuzları, sıvılaşmış yataklar, ve ince film tasarımları önerilmiştir, ancak her biri de foton kullanımı (quantum verim) verimliliğinin düşük olduğunu belirtir.
Seçicilik ve Byproduct Formation
Fotocatalytic oxidasyon, non-selective olmasa da, bu, istenmeyen yan reaksiyonlarına yol açabilir. Örneğin, ammonium oxidasyon sırasında, nitrite ve nitrat, reaksiyon koşullarını dikkatlice kontrol edilemiyorsa bir araya gelebilir. Nitrate, her özel atıksu akışı için daha az toksik olsa da, daha da azaltılabilir.
Ekonomik Feazibilite
Fotocatalytical tedavi için mevcut maliyet tahminleri - katalizörler, ışık kaynağı, reaktör inşaatı ve enerji dahil - çoğu belediye uygulamaları için geleneksel biyolojik tedaviden daha yüksek.UV lambalar ile ilgili bir analiz önemli ve her 6-12 ay tekrarlanan maliyet-kompet atıkların maliyetinin daha düşük maliyetli olduğunu belirtti.
Son Araştırma ve Gelecek Yollar
Fotocatalytical bedüksiyon alanı, birkaç umut verici alanda hızlandırılan araştırmalarla son derece aktiftir.
Gelişmiş Photocatalysts
Örneğin, azot destekli TiO2 (N-TiO2), her iki yarı iletkenden oluşan TiO2 (N-TiO2), 17/C3N4 / ssahçet altında etkili bir şekilde elde edilen elektrik akımına göre yüksek çözünürlükte elde edilmiştir.
Kombine Süreçler
Diğer tedavi teknolojileri ile fotokatalizin enerjik kombinasyonları, örneğin, fotokatalizli (fotokonomi) ile çiftleştirilmiş, elektron- dezenfeksiyonunu azaltmak için dışsal bir önyargı uygulayabilir, radikal nesili artırmak, susamış enerjik susamış susamış susamış ve algal göller ile birlikte buharlaşmanın biyolojik olarak değiştirilmesini sağlar.
Gerçek Dünya Pilotları ve Şeytanlar
Büyük ölçekli endüstriyel tesisatlar nadir olsa da, birçok pilot proje dünya çapında gerçekleştirildi. Avrupa Birliği'nin GÜNCEL:0)FotoğrafKat projesi), 2019'dan beri küçük bir kanalizasyon arıtma tesisine odaklandığımız için, bu pilotlardan gelen besinlerin temizlenmelerine ve maliyet modellerini ve operasyonel yönergelerin artırılmasına yardımcı oldu. Japonya'da, tam ölçekli bir TiO2- bazlı fotoreactor, 2019'dan beri küçük bir kanalizasyon arıtma tesisine devam ediyor.
Geometrik Ekonomi ve Nutrient Recovery
Örneğin, nitratın amonyaklaştırılmasının "keşit" ile bir paradigma değişikliği, su yönetimine geri dönmek için merkezi hale geliyor. Photocatalytic processes can be designed not just to destroyala and scalable formlar. Örneğin, bu tür bir biyokahmonyumun amacı ile birkaç kez daha, atık su akışını geri almak için membranlar ile bir araya gelebilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Fotocatalytic processes, azot ve fosforu atık sularından çıkarmak için güçlü ve çok yönlü bir araç temsil eder ve kimyasal olmayan operasyon, yenilenebilir enerji kullanımı ve recalcitrant bileşikleri ele alma yeteneğidir.Prodüktif olarak, enerji tüketimi, hafif penetrasyon, seçicilik ile ilgili sorunlar önemli ölçüde kalır ve malzemeler bilimi, reaktör mühendisliğinde devam eder ve entegrasyon, teknolojiyi ticari gerçeğe daha yakından yaklaştırır.