פריצת דרך במניעת זיהום ממברנות: טכנולוגיית UV/E-Cl מחוללת מהפכה בטיפול בשפכים

צילום מאתאיוון בנדורהעַלאנספלש 

צוות חוקרים סינים עשה התקדמות פורצת דרך בטיפול בשפכים עם יישום מוצלח של טכנולוגיית UV/E-Cl כדי להפחית זיהום ג'ל בממברנות. המחקר, שפורסם לאחרונה בתקשורת טבע, מדגיש גישה חדשנית לשיפור יעילות הסחיטה וביצועי סינון הממברנות בתהליכי טיפול בשפכים.

יעילות משופרת של סחיטת מים

המחקר הראה כי יישום של UV/E-Cl שיפר משמעותית את שטף המים בניסויי סחיטת מים, והשיג שטפים של עד 138% ממערכת ה-E-Cl, 239% ממערכת ה-UV ו-198% מקבוצת הביקורת. ממצא זה מצביע על כך ש-UV/E-Cl משבש ביעילות מבני זיהום הממברנות, מה שמוביל לשיפור ביצועי הסחיטת המים. באמצעות מערכת מודל SA-BSA, הצליחו החוקרים לדמות התנהגות של חומר פולימרי חוץ-תאי מורכב (EPS) ולאשר את הרלוונטיות של חלבונים ופוליסכרידים בסחיטת בוצה במי שפכים (WAS).

תובנות מולקולריות על מנגנוני עכירות

המחקר התעמק באינטראקציות הבין-מולקולריות של חלבונים ופוליסכרידים, וחשף כי גישור אלקטרוסטטי בין קבוצות אמינו וקרבוקסיל ממלא תפקיד מכריע בזיהום הממברנה. באמצעות ניתוח ספקטרלי של FTIR וסימולציות של תורת פונקציונל הצפיפות (DFT), החוקרים זיהו שלושה מצבי קישור מולקולריים, המצביעים על העדפה חזקה לקונפורמציות ליניאריות המקדמות קישור צולב של פולימרים. ממצאים אלה מספקים הבנה ברמה המולקולרית של האופן שבו UV/E-Cl משבשים אינטראקציות אלו, מה שמוביל לצמיגות מופחתת, גדלי פלוקים גדולים יותר ושחרור מים משופר.

תפקיד סינרגטי של רדיקלים של כלור במניעת זיהום

ניתוח נוסף הראה כי רדיקלים של כלור (Cl•) ממלאים תפקיד דומיננטי בפירוק BSA ו-SA, ותורמים למעלה מ-90% לפירוקם. המחקר דיווח על קבועי קצב תגובה גבוהים במיוחד עבור אינטראקציות Cl• עם מקרומולקולות אלו, דבר התומך ביעילות של UV/E-Cl בפירוק מזהמים בממברנה. תהליך זה לא רק פירק את מבני SA-BSA לחלקיקים קטנים יותר, אלא גם הפחית משמעותית את צמיגותם ואת קיבולת ההידרציה שלהם, ובכך החליש את שכבת הזיהום דמוית הג'ל.

תובנות תרמודינמיות: מצב התרחשות מים כגורם מפתח

המחקר בחן עוד יותר את התרמודינמיקה של זיהום הממברנות, ואישר שמצבי הופעת מים - ולא גורמי נקבוביות או חדירות קונבנציונליים - שולטים בהתנהגות זיהום הג'ל. ניתוח תרמוגרווימטרי גילה שתכולת המים הקשורים בשכבות הזיהום הבקרה הייתה כמעט 80%, בעוד שטיפול UV/E-Cl הפחית אותה לפחות מ-10%. שינוי זה אפשר שחרור מים קל יותר, ובסופו של דבר הוריד את עמידות הסינון ושפר את יעילות הסינון.

לקראת יישומים מעשיים

עם תוצאות משכנעות אלו, החוקרים מציעים לייעל את פרמטרי הכור, כולל חומר האלקטרודה, עוצמת ה-UV ומשך הטיפול, כדי לשפר את יכולת ההרחבה של התהליך. המחקר מציע גם שילוב של UV/E-Cl עם מחמצנים אחרים, כגון מי חמצן, כדי להגביר עוד יותר את יצירת הרדיקלים ולשפר את יעילות הטיפול. בנוסף, החוקרים מדגישים את הפוטנציאל של שימוש בתמיסות NaCl בריכוז נמוך יותר - כגון מי ים - כדי להשיג טיפול בר-קיימא וחסכוני בשפכים.

פריצת דרך אוניברסלית בטכנולוגיית ממברנות

למרות שמחקר זה נערך באמצעות WAS, לממצאיו השלכות מרחיקות לכת מעבר לטיפול בשפכים. ההכרה במצבי הופעת מים כגורם דומיננטי בהפחתת זיהום בממברנות היא בעלת משמעות אוניברסלית בתהליכי ממברנה שונים ובקני מידה שונים של כורים. פריצת דרך זו סוללת את הדרך לטכנולוגיות סינון יעילות ובנות קיימא יותר בתעשיות טיפול במים ברחבי העולם.

עם הביקוש העולמי הגובר לניהול יעיל של שפכים, טכנולוגיית UV/E-Cl מציגה פתרון מבטיח לשיפור אורך החיים של הממברנות, הפחתת עלויות תפעול ושיפור ביצועי הטיפול הכוללים. ככל שחוקרים ממשיכים לשכלל ולהרחיב גישה חדשנית זו, עתיד טיפול השפכים נראה יעיל ובר-קיימא יותר ויותר.

לפרטים נוספים, עיינו במחקר המלא שפורסם ב-Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]

סחיטת בוצה יעילה וידידותית לסביבה עם טכנולוגיית הולי

בתחום טיפול במים, חברת Holly מחויבת לספק פתרונות חדשניים להסרת בוצה ללקוחותיה. מכבש הבורג הרב-דיסקי שלנו להסרת בוצה, HLDS, עם עיצוב ייחודי ללא סתימות ופונקציית ניקוי עצמי מתקדמת, מפחית משמעותית את עלויות הבנייה של מתקני ביוב. ציוד זה משתמש במערכת בקרה אוטומטית PLC, המשלבת בורג וטבעות נעות לניקוי עצמי, שיכולה להחליף מכבשי סינון מסורתיים כמו מכבש רצועה ומכבש מסגרת. בהשוואה לצנטריפוגות, ה-HLDS פועל עם צריכת חשמל ומים נמוכה יותר, מה שהופך אותו ליעיל וידידותי לסביבה יותר.

מכבש הברגה להסרת בוצה HLDS נמצא בשימוש נרחב במערכות טיפול בשפכים שונות, כולל מגזרי טיפול עירוניים, פטרוכימיים, סיבים כימיים, ייצור נייר, תרופות, עור ומגזרי טיפול במים תעשייתיים אחרים. הוא יעיל גם לטיפול בזבל חוות חלב, בוצה משמן דקלים, בוצה ספיגה ועוד. הציוד שלנו הוכח ביישומים רבים בעולם האמיתי, והדגים ביצועים יוצאי דופן ויתרונות כלכליים, ומסייע לעסקים להפחית עלויות תפעול תוך עמידה ביעדים סביבתיים.

ככל שטכנולוגיית טיהור המים ממשיכה להתפתח, הפתרונות החדשניים של הולי מספקים ללקוחות ברחבי העולם ציוד יעיל וחסכוני יותר, התורמים לפיתוח בר-קיימא של תעשיות סחיטת בוצה וטיפול במים. עם שילוב של טכנולוגיה מתקדמת וניסיון של שנים בתעשייה, הולי מחויבת להציע את ציוד טיהור השפכים המתקדם ביותר, לקדם את התקדמות התעשייה ואת הקיימות הסביבתית.