Réamhrá
Tá seicní ceirmeacha anois mar theicneolaíocht is fearr le haghaidh cóireála uisce agus fuíolluisce a bhuíochas dá neart meicniúil, friotaíocht ceimiceach, cobhsaíocht theirmeach, agus saol seirbhíse fada i gcomparáid le seicní polaiméire. Ach cosúil le haon phróiseas membrane, tá fadhb leanúnach ag baint le seicní ceirmeacha: bréanú, go háirithe trí ábhar orgánach tuaslagtha agus macromóilíní amhail aigéid húmacha, próitéiní, agus ábhar orgánach nádúrtha (NOM). Laghdaíonn salú flosc tréscaoilteach, ardaíonn sé costais fuinnimh, agus giorraíonn sé saol an scannáin.
Ar cheann de na réitigh is bisiúla a tháinig chun cinn le blianta beaga anuas tá seicní ceirmeacha a phéireáil le gineadóirí nana-bhoilgeog (agus micrea-ghineadóir, MNB). Tá an meascán seo á úsáid chun salachar a chosc le linn scagacháin agus chun seicní atá salach cheana - a ghlanadh agus i roinnt cumraíochtaí, chun truailleáin orgánacha a dhíghrádú go gníomhach san uisce beatha féin.
Cad a Bhfuil Nanobubaill ann?
Is boilgeoga gáis iad nana-bhoilgeoga thart ar 100–200 nanaiméadar go cúpla micriméadair ar trastomhas - i bhfad níos lú ná na boilgeoga a tháirgtear trí ghnáth-aerú. Mar gheall ar a méid, iompraíonn siad an-difriúil ó ghnáth-bhoilgíní:
- Ní ardaíonn siad go tapa agus pop.Tá beagnach-buacacht neodrach ag nana-bhoilgeoga agus féadann siad fanacht ar crochadh in uisce ar feadh laethanta nó seachtainí seachas soicind.
- Iompraíonn siad lucht dromchla diúltach, rud a chabhraíonn leo súiteáin orgánacha agus cáithníní ar crochadh in uisce agus idirghníomhú leo.
- Nuair a thiteann siad, gineann siad fórsaí lomtha logánta agus, i gcásanna áirithe, speicis ocsaigine imoibríocha (ROS)cosúil le fréamhacha hiodrocsaile (•OH), ar féidir leo cabhrú le móilíní orgánacha a bhriseadh síos.
- Méadaíonn siad go mór-éifeachtacht aistrithe gáis go leacht, rud atá tábhachtach go leor nuair a bhíonn an gás atá i gceist ocsaídeach láidir cosúil le hózón.
Is gnách go dtáirgeann gineadóirí nana-bhoilgeog na boilgeoga seo trí úsáid a bhaint as ceann amháin de roinnt meicníochtaí: gléasanna rothlaithe/venturi arda lomadh, scaoileadh gáis tuaslagtha faoi bhrú (cosúil le snámhacht aeir tuaslagtha), nó cuasacht ultrasonaic. Is féidir leis an ngás a úsáidtear a bheith glan-aer/ocsaigin, nó - le haghaidh cóireála níos ionsaithí - ózóin.
Cén Fáth a Chomhcheangail Nanabubbles le Scannáin Ceirmeacha?
1. Cosc ar Bhréagadh Le linn Scagacháin
Tá éifeachtúlacht iontach léirithe ag micrea agus nana-bhoilgeoga maidir le salachar a chosc agus cuidiú le glanadh membrane thar theicnící scagacháin éagsúla, agus i scagachán tras-sreafa, d'athchóirigh úsáid na mboilgeog seo flosc membrane ceirmeach go 80% tar éis ais-níocháin.Go hiondúil tugtar na boilgeoga isteach sa sruth beatha nó úsáidtear iad le linn timthriallta backwash, áit a gcuidíonn siad le sciúradh ar dhromchla an scannáin agus ag cur isteach ar chiseal císte na bhfoulants orgánacha sula ndéanann sé comhdhlúthú.
2. Ceimiceán feabhsaithe-i-Áit (CIP) Glanadh le hÓzón
B'fhéidir gurb é an t-iarratas is mó a ndearnadh taighde air ná ózón a chomhcheangal le giniúint nanobubble le haghaidh glanadh CIP seicní ceirmeacha atá salach ag orgánach tuaslagtha agus macromóilíní.Is féidir le teicneolaíocht mboilgeog ózóin ózóin struchtúr na ciseal bréan ar an dromchla membrane a scaoileadh go héifeachtach, ag laghdú greamaitheacht na bhfoulants, agus is féidir leis na fréamhacha hiodrocsaile a tháirgtear trí chatalú alúmana sa membrane ceirmeach glanadh domhain an scannáin éillithe a bhaint amach.Soláthraíonn na nana-bhoilgeoga an fórsa lomadh a theastaíonn chun an ciseal salach a scaoileadh amach go fisiciúil, agus ag an am céanna tá éifeachtúlacht aistrithe mais ózóin i bhfad níos airde ná an gnáth-idirleathadh mboilgeog - a chiallaíonn go gcuirtear amú níos lú gáis ózóin agus go n-imoibríonn níos mó de leis an bhfoulant.
Staidéar gaolmhar tógthacóras gineadóra nanabubble ózóin nua chun membrane ceirmeach salach a úsáidtear go hiondúil sa tionscal ruaime a ghlanadh, agus fuarthas amach gur tháinig athrú suntasach ar shaintréithe dromchla an scannáin, le garbhús dromchla laghdaithe agus carnadh súchán mar atá deimhnithe ag micreascópacht fórsa adamhach, micreascópacht leictreoin scanadh, X-fluaraiseacht ghatha, agus speictream scaipthe fuinnimh.Thaispeáin speictreascópacht infridhearg Fourier (FTIR) den fhoulán iarmharach sínithe orgánacha saintréithe - hidrigin-grúpaí bannaithe hidrigine agus-bannaí carbóin neamhsháithithe - comhsheasmhach leis na nana-bhoilgeoga ózóin ag briseadh síos móilíní sláine orgánacha casta seachas iad a scaoileadh slán.
3. Nanabhubbles Aer/Ocsaigin mar Mhalartach ar Chostas Ísle-
Ní éilíonn gach feidhmchlár ózón.Ghadimkhani et al. léirigh sé gur éirigh le díchlogáil phiocháin scannán ceirmeacha ag baint úsáide as nanobubbles aeir in imscrúduithe ar scála píolótach agus ar bhinse, ag athbhunú flosc tréscaoilteach dá bhunluachanna.I dturgnamh amháin,Aigéad humach clogged go hiomlán membrane ceirmeach laistigh de 6 uair an chloig, ag laghdú flosc beagnach go nialas, ach nuair a chothaítear an membrane bréan le huisce nanobubble, athchóiríodh an flosc tosaigh laistigh de 2 uair an chloig - éifeacht a chuirtear i leith an miondealú ábhar orgánach ag fréamhacha saor in aisce a ghintear nuair a thit na nabubbles aer.Tugann sé seo le tuiscint, fiú gan ocsaídeoir láidir cosúil le hózón, go bhféadfadh titim fhisiceach na nana-bhoilgeoga go leor speiceas imoibríoch logánta a ghiniúint chun cabhrú le horgánaigh asaithe a dhíghrádú.
Tá nana-bhoilgeoga aeir tarraingteach toisc go seachnaíonn siad na costais chaipitil agus sábháilteachta a bhaineann le giniúint ózóin ar an láithreán, rud a fhágann gur rogha níos inrochtana iad do ghléasraí cóireála nó do thionscail bheaga amhail próiseáil déiríochta, áit a bhfuil sé léirithe freisin go bhfeabhsaíonn nana-bhoilgeoga flosc agus go laghdaítear am scagacháin.
4. Réamhchóireáil do Phróisis Scannáin Iartheachtach
Tá seicní ceirmeacha á n-úsáid freisin mar réamhchóireáil chun tosaigh ar sheicní níos déine cosúil le nana-scagadh (NF), agus -is féidir le cineálacha cur chuige le cúnamh nanabhubble/ózóin feabhas a chur ar chomh maith agus a oibríonn an réamhchóireáil sin. I staidéar amháin ar-uisce-fuíolluisce táirgthe plandaí, a ól,bhain próiseas hibrideach membrane-nanofiltration criadóireachta amach meánrátaí bainte de 95.60% do charbón orgánach tuaslagtha, 98.55% do UV254 (seachfhreastalaí d'ábhar orgánach aramatacha), 34.50% le haghaidh seoltacht, agus 50.71% d'fheabhsuithe cailciam - de 4.70%, 1.40%, 1.40%, aon, 16% faoi seach. nana-scagadh. Laghdaigh an réamhchóireáil membrane ceirmeach salú do-aisiompaithe ar an membrane NF le sruth thar raon comhchruinnithe truailleán, agus dheimhnigh scanadh micreascópachta leictreon gur mhaolaigh an réamhchóireáil seo súchán ar dhromchla membrane NF.
Ar leithligh, rinneadh iniúchadh ar shruthú dromchla bunaithe ar ózón mar bhealach chun an gá atá le réamhchóireáil ghnáth-mhicr-scagtha/ultra-scagacháin a laghdú roimh na seicní nana-scagachán ceirmeacha. Cuireann réamhchóireáil thraidisiúnta a úsáideann scagachán ilmheán, micri-scagadh nó ultrascagadh roimh nana-scagadh costas caipitil suntasach, lorg fisiceach agus castacht an chórais leis, mar sin is bealach tarraingteach é próiseas atá bunaithe ar ózón a chur in ionad réamhchóireáil scagacháin le próiseas ózóin chun costas agus lorg a laghdú, go háirithe i suíomhanna athchúrsála uisce uirbigh.
5. Díghrádú Truailleán Orgánach Díreach
Taobh amuigh de ghlanadh membrane, déantar staidéar níos mó ar chórais nana-bhoilgeog mar ardteicneolaíocht ocsaídiúcháin ina gceart féin.I staidéar cóireála fuíolluisce amháin, trí ghineadóir cavitation hidridinimiciúil a chomhcheangal le próiseas ocsaídiúcháin breise d'ardaigh éifeachtacht iomlán aistrithe carbóin orgánach go 40.01% thar 90 nóiméad, i gcomparáid le 14.61% ag baint úsáide as an gineadóir cavitation ina n-aonar.
Conas a Oibríonn Gnáthchóras
Áirítear go ginearálta le comhchóras membrane nanobubble-ceirmeach:
- Soláthar gáis- aer comhthimpeallach, ocsaigin, nó ózón ginte ar-suíomh.
- Gineadóir nana mboilgeog- aonad venturi, lomadh, nó díscaoilte faoi bhrú a instealladh an gháis isteach san uisce mar nanabhubbles.
- Céim teagmhála/imoibrithe- nana-bhoilgeog-déantar uisce saibhrithe a bheathú go leanúnach isteach sa sruth beatha membrane, nó úsáidtear é i dtimthriallta aisnigh/CIP tréimhsiúla.
- Modúl membrane ceirmeach- go hiondúil alúmana, siorcóin, nó titania-díleanna leatháin tiúbacha nó cothroma atá bunaithe, á n-oibriú i mód tras-sreafa nó marbh{-deireadh.
- MonatóireachtRianaítear brú - flosc agus trasmembrane chun a fháil amach cén uair is gá timthriall glantacháin nana-bhoilgeog-chuidithe.
Buntáistí an Chur Chuige Chomhcheangailte
- Aisghabháil flosc níos airdetar éis a ghlanadh, go minic gan gníomhairí glantacháin ceimiceacha harsh.
- Tomhaltas ceimiceach laghdaithe- an-luachmhar nuair a thagann nana-bhoilgeoga ózóin in ionad nó a laghdaíonn úsáid ceimiceán glantacháin aigéid/loiscneach.
- Aistriú mais níos fearr ocsaídeoirí, mar sin tá gá le níos lú ózóin nó aer chun an éifeacht glanadh céanna a bhaint amach.
- Saolré leathnaithe membranemar gheall ar ghlanadh níos uaisle, níos comhionann i gcomparáid le glanadh ceimiceach ionsaitheach nó meicniúil.
- Poitéinseal lorg réamhchóireála a chrapadhnuair a úsáidtear é chun tosaigh ar sheicní níos déine mar NF nó RO.
Teorainneacha agus Ceisteanna Oscailte
In ainneoin torthaí gealltanais, tugann taighdeoirí faoi deara roinnt bearnaí:
Ní thuigtear go hiomlán fós an tionchar atá ag méid na mboilgeog agus an díriú ar rialú sileadh, agus is féidir leis na paraiméadair oibriúcháin is fearr a bheith sainiúil don chóras agus don chóras salach-.
Teastaíonn seiceálacha cúramacha ar chomhoiriúnacht na n-ábhar ar chórais nana-bhoilgeog ózóin, bainistíocht as-gáis, agus rialuithe sábháilteachta nuair a thugtar tocsaineacht ózóin.
Tagann formhór na dtorthaí foilsithe ó staidéir bhinse- nó ó -staidéir ar scála píolótach; tá sonraí oibríochta ar scála mór, fadtéarmach fós teoranta.
Braitheann an fheidhmíocht go mór ar nádúr an tsalachair orgánach (m.sh., aigéid húmacha vs. próitéiní vs ruaimeanna sintéiseacha), mar sin ní i gcónaí a ghineann torthaí ar fud feidhmeanna.
Conclúid
Léiríonn péireáil na ngineadóirí nana mboilgeog le seicní ceirmeacha ceann de na dul chun cinn is praiticiúla maidir le rialú salachar le haghaidh cóireála uisce agus fuíolluisce. Cibé an n-úsáidtear é chun súchán a chosc le linn scagacháin, glantacháin feabhsaithe CIP ózóin, nó mar réamhchóireáil roimh nana-bhoilscithe, giarálann an teicneolaíocht fisic uathúil nana-bhoilgeoga - cobhsaíocht fhada, imoibríocht dromchla ard, agus aistriú gáis éifeachtach - chun úsáid cheimiceach a laghdú, flosc a athchóiriú, agus saol seirbhíse membrane a leathnú. De réir mar a éiríonn tréithe níos fearr leis na meicníochtaí bunúsacha, is dócha go nglacfar níos leithne leis an gcomhcheangal seo trasna cóireála uisce óil, cóireáil fuíolluisce tionsclaíoch, agus feidhmeanna athúsáide uisce.