211service.com
Divvirzienu ūdens attīrīšanas tehnoloģija
Jauna ūdens attīrīšanas tehnika, kas apvieno divas dārgas metodes, varētu izrādīties lētāks un efektīvāks veids, kā noņemt grūti tīrāmus piesārņotājus. Šī tehnoloģija apvieno fotokatalīzi, kas izmanto gaismu, lai sadalītu piesārņotājus, un elektroķīmisko oksidēšanu, kas izmanto elektrisko strāvu, lai veiktu to pašu.
Ūdens detoksikācija: Notekūdeņu piesārņotāji iegūst vienu vai divus sitienus no jaunās tehnoloģijas, kas apvieno UV starojumu un elektroķīmiju.
Aičens Čens , asociētais profesors un Kanādas Materiālu un vides ķīmijas pētniecības katedra Leikhedas Universitātē Ontario, ir iesniegusi patentu šim procesam un saka, ka to varētu komercializēt divu gadu laikā. Čens apvienoja abas ūdens attīrīšanas metodes, izveidojot divējāda lietojuma elektrodu. No vienas puses elektrods ir pārklāts ar fotokatalizatoru, bet no otras puses ar elektrokatalizatoru. Čens pārbaudīja elektroda spēju noņemt divus dažādus nitrofenolus — ķimikālijas, kuras bieži izmanto zāļu, pesticīdu, fungicīdu un krāsvielu ražošanā un kuras parasti atrod rūpnieciskajos notekūdeņos. Divfunkciju elektrods trīs stundu laikā noņēma no 85 līdz 90 procentiem bēdīgi grūti noņemamo piesārņotāju, salīdzinot ar tikai 30 līdz 60 procentiem abām metodēm atsevišķi. Čena rezultāti bija publicēts pagājušajā mēnesī žurnālā Vides zinātne un tehnoloģija .
Gan fotokatalīze, gan elektroķīmiskā oksidēšana ir plaši pētītas to izmantošanai ūdens attīrīšanā, taču tās netiek plaši izmantotas, jo neviena no tām nav pietiekami efektīva, lai attaisnotu izmaksas. Fotokatalīzē ultravioletais starojums ietriec katalizatoru – bieži vien titāna dioksīdu – paaugstina materiālā esošos elektronus līdz augstākas enerģijas stāvoklim. Tas savukārt atstāj brīvus pozitīvi uzlādētus caurumus piesārņotāju oksidēšanai. Bet fotokatalīze nav ļoti efektīva, jo bieži elektroni vienkārši atkal savienojas ar caurumiem.
Elektroķīmiskā oksidēšana darbojas, izlaižot strāvu caur katalizatoru ūdenī, lai oksidētu piesārņotājus. Apvienojumā ar fotokatalīzi šis process daļēji palielina efektivitāti, jo strāva neļauj elektroniem un caurumiem, kas rodas fotokatalīzes rezultātā, rekombinēties.
Visekonomiskākajā un biežāk izmantotajā ūdens attīrīšanā piesārņotāju sadalīšanai tiek izmantotas baktērijas. Taču bioloģiskā attīrīšana ne vienmēr ir visefektīvākā, jo īpaši notekūdeņiem ar augstu organisko vai toksisko savienojumu koncentrāciju, tāpēc ūdens ir atkārtoti jāapstrādā, bieži vien ar ķīmiskām vielām, piemēram, hloru, kas palielina izmaksas.
Bioloģiskā attīrīšana nav noderīga visiem notekūdeņiem, saka Čens. Ūdenī ar augstu piesārņojošo vielu koncentrāciju, ļoti augstu pH vai ļoti zemu pH baktērijām ir grūti izdzīvot.
Saskaņā ar jaunāko ziņojumu Luksa izpēte , tiek prognozēts, ka līdz 2030. gadam ūdens patēriņš pasaulē pieaugs līdz 40 procentiem, un tiek prognozēts, ka ar ūdeni saistītie ieņēmumi pieaugs no aptuveni 500 miljardiem USD 2007. gadā līdz gandrīz 1 triljonam USD līdz 2030. gadam. Šādas prognozes ir izraisījušas intereses pieaugumu par jauniem, potenciāli vairāk efektīvas ūdens attīrīšanas tehnoloģijas pēdējos gados. Tā kā pieprasījums pēc tīra ūdens turpina pieaugt, pētnieki meklē jaunus veidus, kā attīrīt piesārņoto ūdeni; saskaņā ar citu Lux ziņojumu ir vajadzīgas vairākas iespējas, jo pieaug arī notekūdeņos atrasto grūti noņemamo piesārņotāju skaits.
Lux Research vecākā analītiķe Hetere Lendisa saka, ka Čena tehnoloģija ir unikāla un tai ir potenciāls. Citi uzņēmumi ir izmantojuši titāna dioksīdu fotokatalīzē, taču līdz šim neviens nav apvienojis fotokatalīzi ar elektroķīmiju, viņa saka. Bet saskaņā ar Lendisa teikto, Čenam būs jādemonstrē tehnika notekūdeņu paraugos, kas satur vairākus piesārņotājus, nevis tikai piesārņotāju nitrofenolu.
Aleksandrs Orlovs , Materiālzinātnes un inženierzinātņu docents Stony Brook University, Ņujorkā, saka, ka Čena pieeja varētu atrast nišas pielietojumu, jo īpaši notekūdeņu attīrīšanai ar augstu nitrofenolu koncentrāciju. Tomēr Orlovs saka, ka viena no iespējamām problēmām varētu būt ar titāna dioksīda katalizatoru, kas laika gaitā mēdz zaudēt savu reaktivitāti. Viņš saka, ka būs jāveic turpmāka pārbaude, lai pierādītu tā ilgtermiņa dzīvotspēju. Lai gan Čens atzīst, ka tā varētu būt problēma, viņš saka, ka kopumā titāna dioksīds ir labs katalizators, jo tas ir ķīmiski inerts, kā arī netoksisks. Tomēr Chen eksperimentē arī ar titāna dioksīda nanostruktūrām, kurām ilgtermiņā vajadzētu būt izturīgākām.
Joprojām nav zināms, kā šī tehnika veiksies salīdzinājumā ar bioloģisko apstrādi. Tā kā bioloģiskajā apstrādē tiek izmantotas baktērijas un tai nav nepieciešama apkope, tā ir salīdzinoši zema. Čens saka, ka bioloģiskā apstrāde vismaz sākumā būs lētāka. Taču, tā kā viņa metode ir pārāka par nitrofenolu atdalīšanu, viņš uzskata, ka to varētu izmantot kopā ar bioloģisko attīrīšanu, jo īpaši ļoti piesārņotu rūpniecisko vai lauksaimniecības notekūdeņu attīrīšanai. Čens saka, ka viņa pieeja varētu arī veicināt ūdens attīrīšanas veidus, kuros tiek izmantotas ķīmiskas apstrādes metodes, piemēram, hlors, kas ir videi mazāk draudzīgi.
Nākamais solis ir pārbaudīt metodi ar citiem piesārņotājiem, veikt izmaksu analīzi un palielināt procesu. Čens stāsta, ka viņa grupa šobrīd strādā pie attīrīšanas iekārtas prototipa izveides, kas jāpabeidz līdz gada beigām.