Sukuzlarımızın Gizliliği Sularımız

Su kirliliği, görünürde enkaz ve endüstriyel çamurun çok ötesine geçti. Günümüzdeki en sinsi kirleticilerden biri, hormonal sistemlere ve vahşi yaşamlara müdahale edebilir. Araştırma, farmakülatif ilaçlara karşı yapılan kronik maruz kalmalara neden oldu:0)17α-ethinyle, kişisel bakım ürünleri, tarımsal runoff ve insan kaybı.

Hormonların Kimyasını Anlamak

Hormonlar karmaşık ring yapıları ve fonksiyonel gruplarla organik moleküllerdir ve onları biyolojik olarak oldukça düşük konsantrasyonlarda aktif hale getirirler.Su kaynaklarındaki en yaygın tespit edilen hormonlar, astrone (E1), egestol (E3), estriol (E3) ve sentetik ethinyle) ve aynı zamanda testosteron ve progesteron gibi araplar da çevreye girerler.

  • [FONT:0)Wastewater effluent: Geleneksel kanalizasyon tedavisi hayatta kalan doğal ve sentetik hormonların ortadan kaldırılması.
  • [FONT:0]Agricultural runoff:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: · 8) Livestock manure, doğal hormonları hayvan metabolizmasından içeren.
  • [FONT:0)Improper:[Dönersiz ilaçlar tuvaletleri yıkadı veya drenajlara yıkandı.
  • [FONT:0)Stratejik deşarj:[Dönetici:0) İlaç üretimi atık ve kimyasal üretimden ürün tarafından.

Nehirlerde, göller veya ⁇ , bu hormonlar düşük biyodüşüklülüğü nedeniyle tipik çevresel koşullar altında devam ederler. Lipofilik doğa, su organizmalarının yağ dokularında birik hale getirmelerine, biyolojik olarak güçlendirilmesine yol açar, birincil endişe, içme suyu ile düşük seviyeli maruz kalmalarına izin verir. Avrupa Birliği ve ABD Çevre Koruma Ajansı EDC'leri öncelik kirliliği olarak listeledi, ancak evrensel bir düzenleyici sınırları yok, teknolojiyi ortadan kaldırmaya devam etmek için proaktif bir zorunluluk haline getirmez.

Aktif Karbon: Doğanın Sponge Reimagined

Aktif karbon karbon karbon zengin kaynaklarından elde edilir - gram başına 1500 m2; Bu yüzey, karboxyls, fentonik gruplar gibi işlevsel gruplarla yapılır ve organik molekülleri fiziksel ve kimyasal kuvvetlerle etkileşime geçebilir.

Hormonların Mekanikleri

Aktif karbon üzerindeki hormonların baskın kaldırılması mekanizması, [[0]ad Metabolizma[[Dönetici: 1)

  1. [FONT:0]Van der Waals kuvvetleri: Weak intermolecular karbon yüzeyi ve hormon molekülü arasındaki yerlerdeki bazı binalar, nonpolar ve steroidler gibi hafif kutup bileşikleri için etkilidir.
  2. [FONT=0]: · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
  3. [FONT:0]Hydrogen Bağ:[Dönetici: [Dönetici: 1) Hidroxyl (-OH) ve karbonil (C=O) her iki karbonda ve hormonda da hidrojen bağlarını oluşturabilir ve daha fazla kutup hormonları için adsorpsiyonunu artırabilir.
  4. [FONT:0]Electrostatik etkileşimleri: [Dönetici: [Dönetici: 0,4] Su pH'a ve karbonun sıfır şarj noktasına bağlı olarak, şarj hormon türü çekebilir veya repelled edilebilir. Bu etki karbonun yüzey kimyasını değiştirerek ayarlanabilir.

[0]) Yüksek çözünürlükte (Ceffin) ve diğer tüm yüzeylerde de kritiktir. Mikropores (2 nm'den az) küçük hormon molekülleri yakalamaya çalışır, ancak mesopores (2-50 nm) difüzyonu kolaylaştırır ve iç yüzeylere erişim sağlar.

Su Tedavisinde Kullanılan Aktif Karbon Türleri

Uygulamaya bağlı olarak farklı fiziksel türler dağıtılır:

  • Powder Aktif Karbon (PAC): Güzel parçacıklar (tipik olarak < 0.1 mm) doğrudan suya bir yığın olarak eklenmiştir. Yüksek dış yüzey alanı ve hızlı adsorpsiyon kinetics sunar, toplu tedavi veya acil durum için uygun hale getirir.
  • [FONT:0)Granular Aktif Karbon (GAC): Irregular tahıllar (0.2-5 mm) sabit yatak filtrelerini kapladı ve adsorpsiyon 10-30 dakika içinde bir temas süresinden geçiyor.
  • [FONT:0)Extruded Aktif Karbon: Cylindrical Food, toz ile oluşturulan ve şekillendirme ile oluşturulan yüksek basınçlı damla ve yüksek mekanik güç, öncelikle endüstriyel sürekli süreçlerde kullanılır.
  • [FONT:0)Impregnated Aktif Karbon: Karbon kimyasallarla tedavi edildi (örneğin, gümüş, iyot veya asitler) belirli etkileşimleri geliştirmek için. Hormon kaldırılması için, temel veya metalik boşluklar şarj türlerini artırabilir.

Araştırma ve Full-Scale Uygulamalarının Kanıtları

Hormon kaldırılması için aktif karbon etkinliği, EE2 ve E2'nin yükseltilmesi için önerilen bir dönüm noktası üzerinde yapılan bir yapı çalışmasıdır. Westerhoff et al. (2005) GAC filtrasyonunu% 95'e kadar, EE2 ve E2'nin geri çekilmesinin balıkta bozulmaya neden olduğu bilinen eşik konsantrasyonunu % 10 dakikaya kadar azaltabileceğini göstermiştir (< 1 ng/L).

İçme suyu tedavisi, vücutların şehiri:0)Amsterdam[[Dönetici: 1 ) Leiduin bitkisini 2018 yılında GAC filtreleri ile özellikle de mikropollutants[Dörnekler dahil) tarafından yapılan bir izleme, GAC'nin son derece düşük bir adıma indirilmesi için EE2'nin azaldığını gösterdi (0.1 ng/L).

Diğer Teknolojilerle Karşılaştırmalı Performans

Gelişmiş oxidasyon süreçleri (AOPs) ozonlama ve UV/H2O2 gibi gelişmiş oksidasyon süreçleri genellikle toksisiteleri olmayan ürünler tarafından dönüşüm üretebiliyorlar. Membran filtrasyonu (nanotrasyon ve ters osmosis) mükemmel bir reddedilme sağlar ancak yüksek basınç ve enerji gerektirir. Aktif karbon adsorpsiyon genellikle orta akış oranları için daha maliyetlidir ve normal işlem altındaki ürünler tarafından zararlı değildir.

Technology Removal Efficiency (EE2) Energy Cost Byproducts
GAC Fixed Bed 85–95% Low None
PAC in Membrane Bioreactor >95% Moderate Minimal
Ozonation 70–90% High May form bromate & other DBPs
Nanofiltration 90–99% High Concentrated brine

Etkileyici Hormonların Azaltılması Verimliliği

Aktif karbon filtrelerinin gerçek dünya performansı üniforma değildir. Çeşitli su kalitesi parametreleri ve operasyonel koşullar ya da engelleyici adsorpsiyon artırabilir:

Çözülmüş Organik Madde (DOM)

Doğal olarak sudaki organik bileşikler, siyon siteleri için hormon molekülleri ile rekabet eder. Humic ve fulvic asitleri, çoğu yüzey sularında mevcut mikroporları işgal edebilir ve hormonların mevcut kapasiteyi azaltabilir.

pH ve Ionic Strength

Her iki karbon yüzeyinde ve hormon molekülü pH ile değişir. nötr pH, efüzyon büyük ölçüde şarj edilemez, bu yüzden pH'ı 3-5'e ayarlayarak, bazı asit hormonlarının adlarını artırabilir (örneğin, 10.4), efluorok, negatif bir şekilde şarj edilir ve elektrostatik reaktif bir şekilde şarj edilebilir.

Sıcaklık Sıcaklık

Bağlanma genellikle eksternal iklimlerde, yüksek sıcaklıklar denge kapasitesi azaltılabilir, ancak etki en çok içme suyu için mütevazıdır. tropikal iklimlerde, yüksek sıcaklık artı yüksek DOM yükü önemli ölçüde karbon yatağı hayatını kısaltabilir.

Boş Yatak İletişim Zamanı (EBCT)

Daha uzun su karbonla temas halinde kalır, hormon moleküllerinin iç veranda sitelerine yayılmak için daha fazla zaman.GAC filtrelerinde 10 ila 30 dakika boyunca EBCT'nin değiştirilmesini sağlar, ancak 20 dakikanın ötesindeki getiriler azalırken veya testosteron gibi daha zorlu bileşikler tedavi etmek için gerekli olabilir.

Yeniden nesil ve Spent Carbon'un Ayrılma

Aktif karbon, sadece kullanımdan sonra silinemez bir karbon değildir. Saturated karbon, birden fazla döngüden sonra ısıtılabilir 800-900 °C kontrollü atmosferde, yüksek steroid yükleri ile endüstriyel atıksu, yerinde yenilemek ekonomik olabilir.Daha küçük tesisler için, karbon genellikle özel tepki tesislerine geri dönebilir veya depolanan arazilerde tasarruf edilen arazilerin geri alınmasına izin verilir.

Sınırlar ve Devam Ediyor

Birçok avantajına rağmen, aktif karbon, gümüş bir mermi değildir. Anahtar kısıtlamalar şunları içerir:

  • [FONT:0) Kombine karşı ko-kontaminantlardan alıntı: [DFLT:1] Yüksek arka planda organik madde olan sularda, hormon geri yüklemesi% 50-70'e düşebilir, daha büyük karbon hacimleri veya daha sık değiştirilmesi gerektirir.
  • [FONT:0) Seçicilik:[Dönetici:[Dönetici:0) Aktif karbon, organik bileşiklerin mevcut tüm organik bileşikleri ortadan kaldırır, su diğer organiklerin yüksek konsantrasyonlarını içeriyorsa hızlı bir şekilde tükenir.
  • [FONT:0) Bazı hormonların tamamen ortadan kaldırılması:[DÜT:1] Aşırı kutup veya küçük hormonlar (örneğin, bazı androjen metabolitleri) daha erkenden incelalize edilebilir.
  • [FONT:0)Biyolojik büyüme: [Dönetici: [Dönetici: 0,2] GAC filtreleri, bazı hormonları çiğneyebilir, ancak aynı zamanda bu pıhtıları denetleyebilir. Pre-chlorination veya post-chlorination genellikle hijyen korumak için gereklidir.
  • [FONT=0)Est of virgin karbon: [Dönetici: [Dönetici:0] Yüksek yük uygulamaları için yüksek yük uygulamaları için 3,500 Euro (yarada 1,500 €) büyük işletme maliyetleri eklenebilir.

Future: Next-Generation Carbon Adsorbents

Araştırma, mevcut sınırlamaların üstesinden gelmek için aktif olarak değişiklikler takip ediyor:

Yüzey-Functionalized Carbons

Örneğin, thiol veya cyclodextrin grupları karbon yüzeyinde, bilim insanları, floratik steroidler için özelleştirilmiş seçici bağlayıcı siteler oluşturabilir. Örneğin, cyclodextrin-fonksiyonlu karbon tuzakları, hidroelektrikte daha büyük organik maddeyi geri alırken hedef molekülleri hedef alır. İlk laboratuvar testleri, çevresel olarak ilgili konsantrasyonlarda EE2'nin% 99'unu, DOM'dan en az rekabetle göstermektedir.

Aktif Karbon Kompozitleri

Metal oksitlerle karbonu birleştirmek (örneğin, manyetik kurtarma için demir oksit) veya polimer membranları içinde yer alan proses avantajları sunar. Manyetik PAC ayrı olabilir ve daha kolay bir şekilde üretilirken, karbon-embedd ultrafil membranları tek bir adımda simyat filtrasyon ve adsorpsiyon sağlar.

Biyolojik olarak tasarlanmış Karbon (BAC)

GAC'deki pre-grown biofilmler, belediye atıksu effluent'i tedavi etmek için umut verici sonuçlar göstermiştir, 200 gün boyunca sürekli operasyon için% 90'ın üzerinde muhafaza edilen hormon geri yükleme verimliliği ile.

Pratik Uygulama Kılavuzları

Su hizmetleri ve endüstriyel operatörler hormon çıkarılması için aktif karbon dikkate alındığında, aşağıdaki adımlar önerilir:

  1. [0]Tam bir su karakterizasyonuna ek olarak: Sadece hormonları değil aynı zamanda pH, DOM, sertlik ve turbidity rekabetçi etkileri tahmin etmek için.
  2. [FONT:0)Perform tezgah-ölçekme veya pilot test: Hızlı küçük ölçekli sütun testleri (RSSCT) site özel koşullar altında eğri atılımları ve karbon kullanım oranları tahmin etmek için.
  3. [Düzg:0) Doğru karbon tipini seçin: [Dönergesel veya geçici kontrasesyon için, PAC daha esnek olabilir. kalıcı tedavi için, GAC sabit yataklar genellikle daha maliyetle etkisizdir.
  4. [FONT=0) Düzenli olarak ilerlemektedir: ), 254 nm'de toplam organik karbon (TOC) veya UV absorbeyonu için 254 nm, hormon yüklemesi için ek parametreleri hizmet edebilir. Doğrudan% of östrojenic activity using bioassays (e.g., YES/Yeast Estrogen Ekran)
  5. [FONT:0) Yenileme veya yedek için plan:[Dönetici:0)[Dönetici:0) Süreklileştirilmiş hacim ve effluent kaliteli hedeflere dayanan bir program oluşturun. GAC için rejenerasyon frekansı genellikle 6 ila 18 ay arasında değişir.

Sonuç: Multi-Barrier Korumanın Bir İşlenebilir Bir Kombinasyon

Aktif karbon, EDC kirliliğinin büyümesini ele almak için en çok yönlü ve hemen dağıtılabilir teknolojileri olarak öne çıkıyor. Doğal organik maddeden rekabete karşı çıkmak ve periyodik yenileme ihtiyacına sahip olmak - yüzey kimyası ve proses mühendisliğinde modern gelişmelerle birlikte, küresel olarak artan oranda artan oranda artan oranda artan oranda kontroller için mükemmel bir seçim yapar.

[FONT=0)Dönetici:[Dönemli)

  • [FONT:0)EPA: Endocrine Disruption Research).
  • [FONT:0) UNICEF: İçme suyu Kalitesi için Kılavuz (4., 2017)).
  • [FONT=0)Koh ve al. (2008) - Aktif Karbon Kullanan Su Tedavisindeki Estrogenlerin Yok Edilmesi).