Новости

Jul 21, 2023

Мидии

3 августа 2023 г. Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

3 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Университетом Бата

Инженеры разработали новый вид мембраны, которая настолько эффективно отделяет химические вещества в сточных водах, что их можно использовать повторно, предоставляя промышленным предприятиям новую возможность повысить экологичность и одновременно извлечь ценные побочные продукты и химикаты из сточных вод.

Созданная для очистки сточных вод тонкопленочная композитная нанопористая мембрана, известная как TFC NPM, демонстрирует «беспрецедентную» способность отделять соли и другие химические компоненты из воды и может привести к более устойчивой очистке и управлению водными ресурсами в диапазоне отраслей.

В исследовательской статье, опубликованной сегодня, 3 августа, в журнале Nature Water, подробно описаны характеристики мембраны и объясняется, как ее уникальные свойства, некоторые аспекты которых вдохновлены мидиями, могут проложить путь к более устойчивому управлению водными ресурсами в таких отраслях, как фармацевтика, нефть и газ. , текстильная и пищевая промышленность. Статья написана учеными из британского Университета Бата вместе с коллегами из Китая, Южной Кореи, Сингапура, Австралии и Бельгии.

Они говорят, что мембрана может заменить эквиваленты тока, используемые в электродиализе, процессе очистки воды путем транспортировки ионов через мембраны из одного раствора в другой под действием электрического тока. Существующие мембраны дороги и могут обеспечить эффективность разделения 90–95%. Авторы новой работы говорят, что новый TFC ​​NPM может значительно улучшить эту ситуацию, достигнув эффективности более 99%, используя при этом меньше энергии и с меньшими затратами.

Доктор Мин Се, преподаватель химического машиностроения в Университете Бата и один из авторов статьи, говорит, что мембрана может привести к изменению взглядов на очистку сточных вод. Он говорит: «Традиционно многие отрасли рассматривают сточные воды, которые они создают, как коммерческие отходы, которые являются необходимыми издержками бизнеса.

«Такие технологии, как созданная нами мембрана, могут помочь нам предпринять шаги по снижению выбросов углекислого газа за счет снижения энергетических затрат на очистку сточных вод, а также найти способы эффективного разделения таких компонентов, как химические вещества, соли, энергия, биомасса и питательные вещества, прежде чем повторно использовать их как ценные побочные продукты».

Исследователи черпали вдохновение из мидий при разработке покрытия на поверхности мембраны, которое состоит из полимера полиэтиленимина (PEI) и полидофамина (PDA), соединения, которое мидии выделяют и используют для прилипания к камням или дереву во влажных условиях. Липкость покрытия делает мембрану высокоселективной, пропуская воду, но блокируя другие соединения и органические материалы. Этот многоступенчатый процесс приводит к улучшенной фильтрации воды и созданию высокоэффективного и низкоэнергетического способа индивидуального фракционирования (или разделения) химических веществ.

Электродиализ — это технология, которая показала свою адаптируемость к нескольким приложениям, в данном случае к управлению потоками высокосоленых отходов. В процессе электродиализа электрический потенциал используется для пропускания положительных и отрицательных ионов растворенных солей через отдельные полупроницаемые синтетические мембраны.

Во время испытаний исследователи использовали четыре антибиотика — цефтриаксон натрия, цефотаксим натрия, карбенициллин динатрий и ампициллин натрия — чтобы доказать эффективность электроуправляемой фильтрации мембраны, покрытой PDA/PEI. Мембрана продемонстрировала беспрецедентно высокую эффективность извлечения при удалении антибиотиков из растворов соленой воды (воды и хлорида натрия NaCl) — эффективность опреснения составила более 99,3%, а степень извлечения антибиотиков — более 99,1%.