Foto porIvan BandurasobreUnsplash
Uma equipe de pesquisadores chineses fez um avanço inovador no tratamento de águas residuais com a aplicação bem-sucedida da tecnologia UV/E-CL para mitigar a incrustação do gel de membrana. O estudo, publicado recentemente emComunicações da natureza, destaca uma nova abordagem para melhorar a eficiência de desidratação e o desempenho da filtração da membrana nos processos de tratamento de águas residuais.
Eficiência aprimorada de desidratação
O estudo demonstrou que a aplicação de UV/E-C-Cl melhorou significativamente o fluxo de água em experimentos de desidratação, atingindo fluxos de até 138% do sistema E-C-CL, 239% do sistema UV e 198% do controle. Isso sugere que o UV/E-CL interrompe efetivamente as estruturas de incrustação da membrana, levando a um desempenho aprimorado de desidratação. Ao utilizar um sistema de modelo SA-BSA, os pesquisadores foram capazes de simular o comportamento complexo da substância polimérica extracelular (EPS) e confirmar a relevância de proteínas e polissacarídeos no lodo de águas residuais (WAS) desidratando.
Insights moleculares sobre mecanismos de incrustação
O estudo investigou as interações intermoleculares de proteínas e polissacarídeos, revelando que a ponte eletrostática entre os grupos amino e carboxila desempenha um papel crucial na incrustação da membrana. Através da análise espectral do FTIR e simulações de teoria funcional de densidade (DFT), os pesquisadores identificaram três modos de ligação molecular, indicando uma forte preferência por conformações lineares que promovem a reticulação do polímero. Esses achados fornecem uma compreensão de nível molecular de como o UV/E-CL interrompe essas interações, levando a uma viscosidade reduzida, tamanhos de flocos maiores e liberação aprimorada de água.
Papel sinérgico dos radicais Cl na mitigação de incrustações
Análises adicionais demonstraram que os radicais de cloro (CL •) desempenham um papel dominante na degradação da BSA e SA, contribuindo com mais de 90% para o seu colapso. O estudo relatou constantes de taxa de reação excepcionalmente altas para CL • Interações com essas macromoléculas, apoiando a eficácia do UV/E-CL na decomposição dos incrustantes da membrana. Esse processo não apenas fragmentou as estruturas SA-BSA em partículas menores, mas também reduziu significativamente sua capacidade de viscosidade e hidratação, enfraquecendo assim a camada de incrustação do tipo gel.
Insights termodinâmicos: estado de ocorrência de água como o fator -chave
A pesquisa explorou ainda a termodinâmica da incrustação da membrana, confirmando que os estados de ocorrência de água - em vez de fatores convencionais de porosidade ou permeabilidade - dominam o comportamento de incrustação em gel. A análise termogravimétrica revelou que o teor de água ligada nas camadas de controle de controle era de quase 80%, enquanto o tratamento com UV/E-Cl reduziu para menos de 10%. Essa mudança permitiu a liberação mais fácil da água, diminuindo a resistência à filtração e melhorando a eficiência da filtração.
Para aplicações práticas
Com esses resultados convincentes, os pesquisadores sugerem otimização de parâmetros do reator, incluindo material de eletrodo, intensidade de UV e duração do tratamento, para aumentar a escalabilidade do processo. O estudo também propõe a integração de UV/E-Cl com outros oxidantes, como o peróxido de hidrogênio, para aumentar ainda mais a geração radical e melhorar a eficiência do tratamento. Além disso, os pesquisadores enfatizam o potencial do uso de soluções de NaCl de baixa concentração-como água do mar-para obter tratamento de águas residuais sustentável e econômico.
Uma inovação universal na tecnologia de membrana
Enquanto este estudo foi realizado usando, seus achados têm implicações de longo alcance além do tratamento de águas residuais. O reconhecimento da ocorrência de água declara como fator dominante na mitigação de incrustação da membrana, mantém significância universal em diferentes processos de membrana e escalas de reator. Essa inovação abre caminho para tecnologias de filtragem mais eficientes e sustentáveis nas indústrias de tratamento de água em todo o mundo.
Com o aumento da demanda global por gerenciamento eficiente de águas residuais, a tecnologia UV/E-CL apresenta uma solução promissora para melhorar a longevidade da membrana, reduzir os custos operacionais e aumentar o desempenho geral do tratamento. À medida que os pesquisadores continuam a refinar e aumentar essa abordagem inovadora, o futuro do tratamento de águas residuais parece cada vez mais eficiente e sustentável.
Para mais detalhes, consulte o estudo completo publicado na Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/S41467-025-57878-4]
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Hora de postagem: abril-03-2025