Brittitutkijat ovat kehittäneet keraamisen onttokuitukalvon yhdistettynä fotokatalyyttiseen hapetukseen palmuöljykasvien jäteveden käsittelemiseksi. Palmuöljyteollisuus on globaalin maatalouden tukipilari, mutta tuotannossa syntyvä palmuöljykasvien jätevesi (POME) on korkean orgaanisen kuormituksen ja syvän värisenä, joten perinteiset biologiset ja fysikaalis-kemialliset käsittelyt eivät riitä täyttämään standardeja. Suorat päästöt johtaisivat rehevöitymiseen ja ekologisiin vahinkoihin. Tutkijat ovat kehittäneet TiO₂-upotetun kaksikerroksisen mulliittikeraamisen onttokuitukalvon ratkaisemaan syvän POME-käsittelyn ja kalvon likaantumisen ongelmat.
I. Kokeellinen suunnittelu- ja valmistusmenetelmä
1. Materiaalit ja rakenne: Sisäkerros on puhdasta mulliittia, joka tarjoaa mekaanisen tuen ja suodatusalustan; ulompi kerros on mulliittia + 1~4 paino-% TiO2, mikä saa aikaan fotokatalyyttisen aktiivisuuden.
2. Valmisteluprosessi: Vaihemuunnos + co-sintrausmenetelmää käytetään. Sintraus 1350 asteessa eliminoi kaksi-kerroksen delaminaatioongelman, ja onttokuiturakenne valmistetaan ko-ekstruusiomuovauksella.
3. Kalvotiedot: Valmiin kalvon paksuus (sintrauksen jälkeen): Yksi-kerroskalvo (SL): 900 μm, kaksikerroksinen kalvo: 1090–1310 μm; Testaukseen käytetyn kalvon pituus: 10 cm fotokatalyysitestaukseen, 7 cm virtauksen/retentiorajan testaukseen.
II. Tutkimustulokset
1. Rakenteen ja suorituskyvyn korrelaatio: Kaksikerroksinen kalvo sitoutuu tiukasti ilman delaminaatiota, ja TiO2 on onnistuneesti kuormitettu, kun Ti-pitoisuus kasvaa 3,76 %:iin lisäyksen kasvaessa . 3 paino-% TiO2:lla (DL3) on suurin taivutuslujuus (16,34 MPa) ja paras mekaaninen stabiilisuus; 4 painoprosenttisella TiO2:lla (DL4) on pienin huokoskoko (28,25 nm), joka kuuluu ultrasuodatustasoon. TiO₂-kuormitus vähentää huokoisuutta ja puhtaan veden virtausta, mutta parantaa merkittävästi antifouling- ja juoksutteen stabiilisuutta.
2. Erotus ja fotokatalyyttiset vaikutukset: Kaksikerroksinen kalvo on paljon parempi kuin yksikerroksinen kalvo, ja sen DL₃ -retentioaste on 54,50 % verrattuna vain 11,27 %–19,32 % yksikerroksiseen kalvoon.
- Epäpuhtauksien poisto: DL4 suoriutui parhaiten UV-valossa saavuttaen COD-poistonopeuden 44,92 % ja värinpoistonopeuden 52,40 % virtauksella 18,90 l/(m²・h・bar).
- Stabiilisuus ja antifouling: DL3 ja DL4 osoittivat huomattavasti korkeampaa vuon palautumisnopeutta (FRR) ja stabiilisuusindeksiä (SI), pysyen vakaana jopa kolmen jakson jälkeen, mikä osoittaa erinomaista itsepuhdistumista{2}}.
- Yksi{0}}kerroskalvot kärsivät vakavasta likaantumisesta ja virtauksen jyrkästä laskusta, kun taas kaksikerroksiset kalvot vähentävät merkittävästi kalvon likaantumista, joka johtuu saasteiden TiO₂-fotokatalyyttisestä hajoamisesta.
III. Edut, haitat ja tulevaisuuden näkymät
Innovatiiviset edut
- Kaksinkertainen{0}}kerrosrakenne tasapainottaa mekaanista lujuutta, suodatustehoa ja fotokatalyyttista aktiivisuutta, mikä ratkaisee TiO₂:n erottelun ja talteenoton ongelman.
- Keraamiset kalvot kestävät happoja, emäksiä ja korkeita lämpötiloja, joten ne sopivat paremmin teollisuuden jätevesisovelluksiin kuin polymeerikalvot.
- Itsepuhdistuvat{0}}ominaisuudet vähentävät puhdistustiheyttä.
Tulevaisuuden suunnat
- Optimoi TiO₂-kuormitus, sintrauslämpötila ja kalvon huokoskoko parantaaksesi hajoamistehokkuutta.
- N:n ja Zr:n doping laajentaa valovasteen aluetta mahdollistaen näkyvän valon fotokatalyysin.
- Valmistusprosessia laajennettiin, ja kokeilu-mittakaavassa ja pitkäaikainen-toiminnan todentaminen suoritettiin.
IV. Yhteenveto
TiO₂--upotettu kaksikerroksinen mulliittikeraaminen onttokuitukalvo valmistettiin menestyksekkäästi palmuöljykasvien jäteveden käsittelyyn, mikä saavutti synergistisiä vaikutuksia suodatuserottelussa ja fotokatalyyttisessä hajoamisessa. Sillä on merkittäviä etuja -likaantumisenestossa, vakaudessa ja itsepuhdistumisessa. Tämä tekniikka tarjoaa kestävän ratkaisun palmuöljyjäteveden syväkäsittelyyn ja tarjoaa tärkeän referenssin keraamisten -pohjaisten fotokatalyyttisten kalvojen suunnitteluun ja käyttöön.