Web of Science (SCI) heeft onlangs 5 artikelen toegevoegd met betrekking tot waterbehandeling met keramische membranen.
1. Afval omzetten in waterfilters: een mini-overzicht van keramische membranen uit gerecyclede materialen
Tijdschrift: Afval
De mondiale watercrisis blijft verergeren, en industrieel en gemeentelijk afval blijft zich op onduurzame wijze ophopen, waardoor dringend innovatieve oplossingen nodig zijn die in overeenstemming zijn met het concept van een circulaire economie. Deze review onderzoekt het transformatiepotentieel van op afval-gebaseerde keramische membranen- en gebruikt deze als een duurzame waterzuiveringsstrategie om tegelijkertijd de dubbele uitdagingen van het gebruik van afvalbronnen en de schaarste aan schoon water aan te pakken. Traditionele keramische membranen worden vervaardigd uit zeer-zuivere anorganische materialen en staan bekend om hun uitstekende chemische corrosieweerstand, thermische stabiliteit en duurzaamheid. Recent onderzoek toont aan dat industriële bijproducten zoals rode modder, vliegas, hoogovenslakken, steenkoolgangsteen en ovenwalsafval allemaal effectief kunnen worden omgezet in filtermaterialen die lage kosten en hoge prestaties combineren. In dit artikel worden systematisch het voorbereidingsproces, de materiaaleigenschappen en de prestatie-indicatoren van keramische membranen op basis van afval- beoordeeld, waarmee de haalbaarheid van deze aanpak wordt aangetoond: het transformeren van industrieel afval in functionele filtermaterialen kan niet alleen de milieuvervuiling verminderen, maar ook krachtige ondersteuning bieden voor de mondiale waterveiligheid en duurzame ontwikkeling.
2. Een oppervlakbevochtigbaarheid-gedreven en foto-katalytisch zelf-reinigend TiO₂/Al₂O₃ keramisch membraan voor de sanering van oliehoudend afvalwater
Tijdschrift: OPPERVLAKKEN EN INTERFACES
Membraanvervuiling en fluxverval tijdens lange- filtratie zijn de belangrijkste uitdagingen waarmee membraan-gebaseerde olie-wateremulsiescheidingstechnologieën worden geconfronteerd. In deze studie is een multifunctioneel keramisch membraan ontwikkeld met hydrofiele permeabiliteit, oleofobiciteit en fotokatalytische zelfreinigende eigenschappen- om deze problemen te verlichten. Dit membraan werd vervaardigd door een nano-titaniumdioxide (TiO₂) coating op een poreus aluminiumoxide (Al2O3) substraat te druppelen, gevolgd door calcineren. Structurele, morfologische en compositieanalyses met behulp van röntgendiffractie (XRD), scanning-elektronenmicroscopie (SEM), energie-dispersieve X--stralingsspectroscopie (EDX) en elementaire mapping bevestigden de vorming van een uniforme en dichte dunne TiO₂-laag op het Al₂O₃-oppervlak zonder de kristalstructuur van het substraat te veranderen of verstopping van de poriën te veroorzaken.
Karakterisering van de oppervlaktebevochtigbaarheid van het nano-TiO₂-gecoate Al₂O₃-membraan onthulde superhydrofiele en superoleofiele eigenschappen in de lucht, terwijl het onder water superoleofobe eigenschappen vertoonde. Dit unieke bevochtigingsgedrag komt voort uit de hoge oppervlakte-energie van TiO₂ zelf en het synergetische effect van de hiërarchische nano/micron-ruwheidsstructuur op het membraanoppervlak.
Prestatietests van olie{0}}wateremulsiescheiding onder een kruis-stroomfiltratiesysteem toonden aan dat de permeaatflux van het membraan ongeveer lineair toenam met toenemende werkdruk, en dat de scheidingsefficiëntie stabiel bleef boven 99% binnen het drukbereik van 0,5–2 bar. Stabiliteitstests op lange- termijn na 840 minuten continu bedrijf hebben aangetoond dat, beïnvloed door organische (olie) verontreiniging, de permeaatflux daalde tot ongeveer 70% van de oorspronkelijke waarde, maar dat de scheidingsefficiëntie niet significant fluctueerde. Belangrijker nog: door gebruik te maken van de intrinsieke fotokatalytische zelfreinigende eigenschappen van TiO₂, was er slechts 45 minuten UV-straling nodig om opgehoopte organische verontreinigende stoffen op het membraanoppervlak effectief af te breken, waardoor de flux werd hersteld tot ongeveer 90% van de oorspronkelijke waarde.
3. Terugwinning van waswater met behulp van een duurzaam keramisch membraan uit marmerafval: prestaties, vervuilingsanalyse
Tijdschrift: Milieuonderzoek
De versnelde verstedelijking en de snelle ontwikkeling van opkomende economieën hebben geleid tot over-exploitatie van watervoorraden. Hoewel de landbouw en de industrie ruim 60% van het totale waterverbruik voor hun rekening nemen, is het watergebruik in woningen ook een belangrijke bron van afvalwater.-Bijna 50% tot 80% van het geloosde afvalwater is afkomstig van huishoudelijke activiteiten. Aanhoudende bevolkingsgroei en verstedelijking zorgen voor een directe stijging van de vraag naar wasgoed, wat resulteert in aanzienlijke hoeveelheden afvalwater.
In dit onderzoek wordt gebruik gemaakt van een duurzaam keramisch membraan dat is bereid uit marmerafval om afvalwater van wasgoed te behandelen, gecombineerd met een door de zwaartekracht- doodlopend- filtratiesysteem, wat resulteert in lage totale proceskosten. De membraanprestaties werden geëvalueerd op basis van twee dimensies: verwijdering van verontreinigende stoffen en antifoulingvermogen. Onder lage- druk bij slechts 0,05 bar behaalde het membraan verwijderingspercentages van 88% voor chemisch zuurstofverbruik (CZV), 98% voor microplastics (MP's) en 99% voor troebelheid. De CZV- en MP-concentraties in ruw water waren respectievelijk 1265 mg/l en 2,88 × 10⁶ deeltjes/l; na de behandeling daalde de CZV tot 145 mg/l, wat voldoet aan de acceptatienormen voor niet-drinkbaar gebruik. Tegelijkertijd vertoonde het membraan uitstekende antifoulingprestaties, met een flux recovery rate (FRR) van 81%.
Analyse van het vervuilingsmechanisme toonde aan dat membraanvervuiling werd gedomineerd door de gecombineerde effecten van volledige poriënblokkering en koekfiltratie. Dit membraan combineert een hoge efficiëntie bij het verwijderen van verontreinigende stoffen met uitstekende aangroeiwerende eigenschappen, waardoor het ideaal is voor de behandeling van afvalwater van wasgoed, waarbij het geproduceerde water direct herbruikbaar is in niet-drinkbare toepassingen.
4. UV-C LED-desinfectie van antibiotica-resistente Escherichia coli in water: integratie met keramische membraanfiltratie
Journaal: PROCESSEN
De verspreiding van antibioticaresistentie is een mondiaal probleem geworden dat de volksgezondheid en de veiligheid van het ecosysteem bedreigt. Het ontwikkelen van nieuwe desinfectietechnologieën is een belangrijke richting voor het aanpakken van deze uitdaging. Bij dit onderzoek werd gebruik gemaakt van diep-ultraviolette licht-emitterende diodes (UV-C LED's) om de inactivatie van antibiotica-resistente Escherichia coli te valideren, geïsoleerd uit echte- aquatische omgevingen (waaronder zeewater, oppervlaktewater en behandeld gemeentelijk teruggewonnen water).
Het experiment selecteerde twee typische UV{0}}C-golflengten, 255 nm en 265 nm, en gebruikte UV-bestralingsdoses van 1–7 mJ/cm² op fosfaatbufferoplossingen geïnoculeerd met een gemengde bacteriecultuur van 10 E. coli-stammen. De resultaten toonden aan dat bij een bestralingsdosis van 2 mJ/cm² beide golflengten ongeveer vijf ordes van grootte van bacteriële logaritmische inactivatie bereikten. Observatie met behulp van scanning-elektronenmicroscopie (SEM) bracht geen significante veranderingen in de bacteriële morfologie aan het licht na UV-bestraling, maar kwantitatieve detectie van de vorming van pyrimidine-dimeer werd waargenomen.-Er werd ongeveer 40 ng/ml cyclobutaanpyrimidine-dimeren geproduceerd bij beide golflengten bij een dosis van 2 mJ/cm², wat bevestigt dat DNA-schade het primaire inactivatiemechanisme was.
De studie testte ook de waterbehandelingsprestaties van het keramische vlakke plaatmembraan van siliciumcarbide: het gemiddelde afstotingspercentage voor zowel totale coliformen als E. coli bereikte 99,9%. In combinatie met UV-C LED-technologie en keramische membraantechnologie kan een diepe desinfectie van het membraanconcentraat worden bereikt, met een inactivatiegraad van 99,985% of hoger, wat het toepassingspotentieel van deze technologiecombinatie op het gebied van efficiënte waterdesinfectie volledig aantoont. Afbeelding
5. De effectiviteit van keramische nano--halloysietmembranen bij het verwijderen van lood uit vervuild water.
Tijdschrift: Waterwetenschap en technologie
Deze studie bereidde keramische nanocomposietmembranen voor die waren gedoteerd met halloysiet nanobuisjes (HNT's) en mangaantetroxide (Mn₃O₄) nanodeeltjes en evalueerde systematisch hun loodverwijderingsprestaties in water. Er werden zes soorten keramische nanocomposietmembranen vervaardigd door het HNT-gehalte (75, 80, 85 gew.%) en de sintertemperatuur (900, 1000 graden) aan te passen, terwijl de klinkertoevoeging (8 gew.%) en de Mn₃O₄-dotering constant werden gehouden.
Uit de resultaten van de waterfluxtest bleek dat het H85-900-membraan (dat 85% HNT bevat, gesinterd op 900 graden) de beste permeabiliteit had, met een flux van 390 l/(m²·h) bij een druk van 5 bar. In tests met gesynthetiseerde loodhoudende waterige oplossingen vertoonde het H80-1000-membraan (dat 80% HNT bevat, gesinterd bij 1000 graden) de hoogste loodverwijderingssnelheid, namelijk 99,84%. Bij feitelijke grondwaterverrijkingstests behield dit membraan een hoge verwijderingsefficiëntie van 99,16%.
Deze studie synthetiseerde Mn₃O₄-nanodeeltjes met behulp van een co-precipitatiemethode en voerde multi--dimensionale karakterisering uit: Scanning-elektronenmicroscopie (SEM) toonde uniforme deeltjeskristallisatie met een grootte van 30-40 nm; Röntgenfluorescentiespectroscopie (XRF) bevestigde een Mn3O4-zuiverheid van 95,2%; Röntgendiffractie (XRD) gaf een tetragonaal kristalsysteem aan; en UV-Vis-spectroscopie vertoonde karakteristieke absorptiepieken bij 220 nm (O²⁻-Mn²⁺/Mn³⁺ ladingsoverdracht) en 350 nm (d-d kristalveldovergang). Deze resultaten tonen aan dat keramische membranen die gebruik maken van lokaal gewonnen halloysiet een goed toepassingspotentieel hebben op het gebied van de sanering van zware metalen in de waterbehandeling.
