중국 연구원 팀은 막 겔 오염을 완화하기 위해 UV/E-CL 기술을 성공적으로 적용하여 폐수 처리에 획기적인 발전을 이루었습니다. 최근에 발표 된이 연구자연 커뮤니케이션, 폐수 처리 과정에서 탈수 효율 및 막 여과 성능을 향상시키는 새로운 접근법을 강조합니다.
강화 된 탈수 효율
이 연구는 탈수 실험에서 UV/E-CL의 적용이 상당히 개선되었으며, E-CL 시스템의 최대 138%, UV 시스템의 239% 및 대조군의 198%를 달성한다는 것을 입증 하였다. 이는 UV/E-CL이 막 오염 구조를 효과적으로 방해하여 탈수 성능을 향상 시킨다는 것을 시사한다. SA-BSA 모델 시스템을 활용함으로써, 연구자들은 복잡한 세포 외 중합체 물질 (EPS) 거동을 시뮬레이션하고 폐수 슬러지 (WA)에서 단백질과 다당류의 관련성을 확인할 수있었습니다.
오염 메커니즘에 대한 분자 통찰력
이 연구는 단백질과 다당류의 분자간 상호 작용을 파견하여 아미노와 카르 복실 그룹 사이의 정전 기적 브리징이 막 오염에 중요한 역할을한다는 것을 보여준다. FTIR 스펙트럼 분석 및 밀도 기능 이론 (DFT) 시뮬레이션을 통해 연구원들은 세 가지 분자 결합 모드를 확인하여 중합체 가교를 촉진하는 선형 형태에 대한 강한 선호도를 나타냅니다. 이러한 발견은 UV/E-Cl이 이러한 상호 작용을 어떻게 방해하는지에 대한 분자 수준의 이해를 제공하여 점도가 감소하고, 플록 크기가 커지고, 강화 된 물 방출을 초래합니다.
오염 완화에서 CL 라디칼의 상승적 역할
추가 분석에 따르면 염소 라디칼 (CL •)은 BSA 및 SA의 분해에 지배적 인 역할을하여 분해에 90% 이상을 기여한다는 것이 입증되었습니다. 이 연구는 CL • 이들 거대 분자와의 상호 작용에 대한 매우 높은 반응 속도 상수를보고하여 막 오염 물질 분해에서 UV/E-CL의 효과를지지했다. 이 과정은 SA-BSA 구조를 더 작은 입자로 조각화했을뿐만 아니라 점도 및 수화 용량을 상당히 감소시켜 겔 유사 오염 층을 약화시켰다.
열역학적 통찰력 : 핵심 요소로서 물 발생 상태
이 연구는 막 오염의 열역학을 더 탐구하여 기존의 다공성 또는 투과성 인자보다 물 발생이 지배적 인 겔 오염 거동을 확인했다. Thermogravimetric Analysis는 대조군 오염 층의 결합 된 수분 함량이 거의 80%인 반면 UV/E-Cl 처리는 10%미만으로 감소했습니다. 이러한 변화는 물 방출을 더 쉽게 할 수있게하여 궁극적으로 여과 저항을 낮추고 여과 효율을 향상시켰다.
실제 응용 프로그램으로
이러한 매력적인 결과를 통해 연구자들은 공정 확장 성을 향상시키기 위해 전극 재료, UV 강도 및 처리 지속 시간을 포함한 반응기 파라미터를 최적화하는 것을 제안합니다. 이 연구는 또한 과산화수소와 같은 다른 산화제와 UV/E-CL의 통합을 제안하여 라디칼 생성을 추가로 향상시키고 처리 효율을 향상시킵니다. 또한 연구원들은 해수와 같은 저렴한 NACL 솔루션을 사용하여 지속 가능하고 비용 효율적인 폐수 처리를 달성 할 수있는 잠재력을 강조합니다.
막 기술의 보편적 혁신
이 연구는 WIS를 사용하여 수행되었지만, 그 발견은 폐수 처리를 넘어서 광범위한 영향을 미칩니다. 막 오염 완화의 지배적 인 요인으로서 물 발생의 인식은 다른 막 과정과 반응기 스케일에서 보편적 인 중요성을 가지고있다. 이 혁신은 전 세계 수처리 산업에서보다 효율적이고 지속 가능한 여과 기술을위한 길을 열어줍니다.
효율적인 폐수 관리에 대한 글로벌 수요가 증가함에 따라 UV/E-CL 기술은 막 수명을 개선하고 운영 비용을 줄이며 전반적인 치료 성능을 향상시키는 유망한 솔루션을 제시합니다. 연구자 들이이 혁신적인 접근 방식을 계속 개선하고 확장함에 따라 폐수 처리의 미래는 점점 효율적이고 지속 가능해 보입니다.
자세한 내용은 Nature Communications에 게시 된 전체 연구를 참조하십시오 : [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
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후 시간 : 4 월 -03-2025