Web of Science (SCI) hat kürzlich 5 Artikel zur Wasseraufbereitung mit Keramikmembranen hinzugefügt.
1. Umwandlung von Abfällen in Wasserfilter: Eine kleine-Rezension von Keramikmembranen aus Upcycling-Materialien
Zeitschrift: Abfall
Die globale Wasserkrise verschärft sich weiter und Industrie- und Siedlungsabfälle sammeln sich weiterhin in unhaltbarer Weise an, was dringend innovative Lösungen erfordert, die dem Konzept einer Kreislaufwirtschaft entsprechen. Dieser Aufsatz untersucht das Transformationspotenzial von abfallbasierten Keramikmembranen-und nutzt sie als nachhaltige Wasseraufbereitungsstrategie, um gleichzeitig die doppelten Herausforderungen der Abfallressourcennutzung und der Knappheit an sauberem Wasser zu bewältigen. Herkömmliche Keramikmembranen werden aus hochreinen anorganischen Materialien hergestellt und sind für ihre hervorragende chemische Korrosionsbeständigkeit, thermische Stabilität und Haltbarkeit bekannt. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass industrielle Nebenprodukte wie Rotschlamm, Flugasche, Hochofenschlacke, Kohlegang und Ofenwalzenabfälle effektiv in Filtermaterialien umgewandelt werden können, die niedrige Kosten und hohe Leistung vereinen. In diesem Artikel werden der Aufbereitungsprozess, die Materialeigenschaften und die Leistungsindikatoren von abfallbasierten Keramikmembranen systematisch untersucht und die Machbarkeit dieses Ansatzes demonstriert: Die Umwandlung von Industrieabfällen in funktionelle Filtermaterialien kann nicht nur die Umweltverschmutzung reduzieren, sondern auch einen starken Beitrag zur globalen Wassersicherheit und nachhaltigen Entwicklung leisten.
2. Eine durch Oberflächenbenetzbarkeit-gesteuerte und foto-katalytische selbstreinigende TiO₂/Al₂O₃-Keramikmembran zur Sanierung von ölhaltigem Abwasser
Zeitschrift: OBERFLÄCHEN UND SCHNITTSTELLEN
Membranverschmutzung und Flussabfall während der Langzeitfiltration sind die zentralen Herausforderungen, denen sich membranbasierte Öl-{2}}Emulsionstrenntechnologien gegenübersehen. Diese Studie bereitete eine multifunktionale Keramikmembran mit hydrophiler Permeabilität, Oleophobie und photokatalytischen Selbstreinigungseigenschaften vor, um diese Probleme zu lindern. Diese Membran wurde durch Auftropfen einer Nano--Titandioxid-Beschichtung (TiO₂) auf ein poröses Aluminiumoxid-Substrat (Al₂O₃) und anschließende Kalzinierung hergestellt. Strukturelle, morphologische und Zusammensetzungsanalysen mittels Röntgenbeugung (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (SEM), energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) und Elementarkartierung bestätigten die Bildung einer gleichmäßigen und dichten TiO₂-Dünnschicht auf der Al₂O₃-Oberfläche, ohne die Kristallstruktur des Substrats zu verändern oder eine Porenverstopfung zu verursachen.
Die Charakterisierung der Oberflächenbenetzbarkeit der mit Nano-TiO₂ beschichteten Al₂O₃-Membran ergab superhydrophile und superoleophile Eigenschaften in der Luft, während sie unter Wasser superoleophobe Eigenschaften aufwies. Dieses einzigartige Benetzungsverhalten ist auf die hohe Oberflächenenergie von TiO₂ selbst und den synergistischen Effekt der hierarchischen Nano-/Mikrometer-Rauheitsstruktur auf der Membranoberfläche zurückzuführen.
Leistungstests der Öl-{0}}Wasser-Emulsionstrennung unter einem Querstrom-Filtrationssystem zeigten, dass der Permeatfluss der Membran mit steigendem Betriebsdruck annähernd linear zunahm und die Trenneffizienz im Druckbereich von 0,5–2 bar stabil über 99 % blieb. Langzeitstabilitätstests nach 840 Minuten Dauerbetrieb zeigten, dass der Permeatfluss unter dem Einfluss organischer (Öl-)Kontamination auf etwa 70 % seines Anfangswerts abnahm, die Trenneffizienz jedoch nicht wesentlich schwankte. Noch wichtiger ist, dass durch Nutzung der intrinsischen photokatalytischen Selbstreinigungseigenschaften von TiO₂ nur 45 Minuten UV-Bestrahlung erforderlich waren, um angesammelte organische Schadstoffe auf der Membranoberfläche effektiv abzubauen und den Fluss auf etwa 90 % seines ursprünglichen Wertes wiederherzustellen.
3. Waschwasserrückgewinnung mit nachhaltiger Keramikmembran aus Marmorabfällen: Leistung, Fouling-Analyse
Zeitschrift: Umweltforschung
Die beschleunigte Urbanisierung und die schnelle Entwicklung der Schwellenländer haben zu einer übermäßigen{0}Ausbeutung der Wasserressourcen geführt. Obwohl Landwirtschaft und Industrie über 60 % des gesamten Wasserverbrauchs ausmachen, ist auch die Wassernutzung in Wohngebieten eine bedeutende Abwasserquelle. -Fast 50–80 % des eingeleiteten Abwassers stammen aus Haushaltsaktivitäten. Das anhaltende Bevölkerungswachstum und die Urbanisierung treiben die Nachfrage nach Wäschereien direkt in die Höhe, was zu erheblichen Mengen an Wäschereiabwasser führt.
Diese Studie verwendet eine nachhaltige Keramikmembran, die aus Marmorabfällen hergestellt wird, um Wäschereiabwasser zu behandeln, kombiniert mit einem schwerkraftbetriebenen Dead-End-Filtersystem, was zu niedrigen Gesamtprozesskosten führt. Die Membranleistung wurde anhand von zwei Dimensionen bewertet: Schadstoffentfernung und Antifouling-Fähigkeit. Im Niederdruckbetrieb bei nur 0,05 bar erreichte die Membran Entfernungsraten von 88 % für den chemischen Sauerstoffbedarf (CSB), 98 % für Mikroplastik (MPs) und 99 % für Trübung. Die CSB- und MP-Konzentrationen im Rohwasser betrugen 1265 mg/L bzw. 2,88 × 10⁶ Partikel/L; Nach der Behandlung sank der CSB auf 145 mg/L und erfüllte damit die Akzeptanzstandards für den nicht{14}trinkbaren Gebrauch. Gleichzeitig zeigte die Membran eine hervorragende Antifouling-Leistung mit einer Flussrückgewinnungsrate (FRR) von 81 %.
Die Analyse des Fouling-Mechanismus zeigte, dass das Membranfouling durch die kombinierten Effekte einer vollständigen Porenverstopfung und einer Kuchenfiltration dominiert wurde. Diese Membran kombiniert eine hohe Schadstoffentfernungseffizienz mit hervorragenden Antifouling-Eigenschaften und eignet sich daher ideal für die Behandlung von Wäscheabwässern, wobei das produzierte Wasser direkt für nicht-Trinkwasseranwendungen wiederverwendet werden kann.
4. UV-C-LED-Desinfektion von Antibiotika-resistenten Escherichia coli in Wasser: Integration mit Keramikmembranfiltration
Zeitschrift: PROZESSE
Die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen ist zu einem globalen Problem geworden, das die öffentliche Gesundheit und die Sicherheit des Ökosystems gefährdet. Die Entwicklung neuartiger Desinfektionstechnologien ist ein wichtiger Ansatz zur Bewältigung dieser Herausforderung. In dieser Studie wurden Leuchtdioden im tiefen Ultraviolettbereich (UV-C-LEDs) verwendet, um die Inaktivierung von antibiotikaresistenten Escherichia coli zu validieren, die aus realen Gewässern (einschließlich Meerwasser, Oberflächenwasser und aufbereitetem kommunal aufbereitetem Wasser) isoliert wurden.
Das Experiment wählte zwei typische UV{0}}C-Wellenlängen, 255 nm und 265 nm, aus und wendete UV-Bestrahlungsdosen von 1–7 mJ/cm² auf Phosphatpufferlösungen an, die mit einer gemischten Bakterienkultur aus 10 E. coli-Stämmen beimpft waren. Die Ergebnisse zeigten, dass bei einer Bestrahlungsdosis von 2 mJ/cm² beide Wellenlängen eine logarithmische Inaktivierung von Bakterien um etwa fünf Größenordnungen erreichten. Die Beobachtung mit dem Rasterelektronenmikroskop (SEM) ergab keine signifikanten Veränderungen in der Bakterienmorphologie nach UV-Bestrahlung, es wurde jedoch ein quantitativer Nachweis der Bildung von Pyrimidin-Dimeren beobachtet. -Bei beiden Wellenlängen wurden bei einer Dosis von 2 mJ/cm² etwa 40 ng/ml Cyclobutanpyrimidin-Dimere produziert, was bestätigt, dass DNA-Schäden der primäre Inaktivierungsmechanismus waren.
Die Studie testete auch die Wasseraufbereitungsleistung der Siliziumkarbid-Keramik-Flachfolienmembran: Die durchschnittliche Abstoßungsrate sowohl für Gesamtcoliforme Bakterien als auch für E. coli erreichte 99,9 %. In Verbindung mit der UV-C-LED-Technologie und der Keramikmembrantechnologie kann eine Tiefendesinfektion des Membrankonzentrats mit einer Inaktivierungsrate von 99,985 % oder mehr erreicht werden, was das Anwendungspotenzial dieser Technologiekombination im Bereich der effizienten Wasserdesinfektion voll und ganz demonstriert. Bild
5. Die Wirksamkeit von Nano--Halloysit-Keramikmembranen bei der Entfernung von Blei aus verschmutztem Wasser.
Zeitschrift: Wasserwissenschaft und -technologie
In dieser Studie wurden keramische Nanokompositmembranen hergestellt, die mit Halloysit-Nanoröhren (HNTs) und Mangantetroxid (Mn₃O₄)-Nanopartikeln dotiert waren, und ihre Bleientfernungsleistung in Wasser systematisch bewertet. Sechs Arten von keramischen Nanokompositmembranen wurden hergestellt, indem der HNT-Gehalt (75, 80, 85 Gew.-%) und die Sintertemperatur (900, 1000 Grad) angepasst wurden, während die Klinkerzugabe (8 Gew.-%) und die Mn₃O₄-Dotierung konstant gehalten wurden.
Die Ergebnisse des Wasserflusstests zeigten, dass die H85-900-Membran (mit 85 % HNT, gesintert bei 900 Grad) die beste Durchlässigkeit aufwies, mit einem Fluss von 390 l/(m²·h) bei 5 bar Druck. In Tests mit synthetisierten bleihaltigen wässrigen Lösungen zeigte die H80-1000-Membran (enthält 80 % HNT, gesintert bei 1000 Grad) die höchste Bleientfernungsrate und erreichte 99,84 %. In tatsächlichen Grundwasserspitzentests behielt diese Membran eine hohe Entfernungseffizienz von 99,16 % bei.
In dieser Studie wurden Mn₃O₄-Nanopartikel mithilfe einer Ko--Fällungsmethode synthetisiert und eine mehrdimensionale Charakterisierung durchgeführt: Rasterelektronenmikroskopie (REM) zeigte eine gleichmäßige Partikelkristallisation mit einer Größe von 30–40 nm; Röntgenfluoreszenzspektroskopie (RFA) bestätigte eine Mn₃O₄-Reinheit von 95,2 %; Röntgenbeugung (XRD) deutete auf ein tetragonales Kristallsystem hin; und UV-Vis-Spektroskopie zeigte charakteristische Absorptionspeaks bei 220 nm (O²⁻-Mn²⁺/Mn³⁺-Ladungstransfer) und 350 nm (d-d-Kristallfeldübergang). Diese Ergebnisse zeigen, dass Keramikmembranen mit lokal gewonnenem Halloysit ein gutes Anwendungspotenzial im Bereich der Schwermetallsanierung in der Wasseraufbereitung haben.
