贻贝激发废水创新赢得可持续发展和行业

工程师们已经开发出一种新型的膜分离化学物质在污水有效,可以被重用,提出一个新的产业机会改善可持续性,而从废水中提取有价值的副产品和化学品。

创建用于污水处理、薄膜复合纳米多孔膜称为交通NPM,表现出一种前所未有的能力从水中分离盐和其他化学成分,并可能导致更可持续的治疗和管理的一系列产业。

《自然》杂志今天发表的一篇研究论文水膜的性能和细节解释了其独特的属性,方面的灵感来自贻贝、更可持续的管理铺平了道路的水行业,如医药、石油和天然气,纺织品和食品加工。纸是由学者从英国巴斯大学的同事一起位于中国、韩国、新加坡、澳大利亚和比利时。

他们说,膜可以取代目前用于电渗析的等价物,用于治疗过程水运输离子通过膜从一个解决方案,另一个在一个电流。现有的膜是昂贵的和可以达到90 - 95%的分离效率。新研究的作者说,新的交通NPM可以改善明显,效率超过99%,使用更少的能源成本更低。

明谢博士,讲师在巴斯大学的化学工程,该论文的作者之一,表示,膜可能导致思想的转变在废水处理。他说:“传统上,许多行业认为他们创造的废水是工业废水,是一种必要的业务成本。技术,如膜我们创造了可以帮助我们采取措施对降低碳排放量减少废水处理的能源需求,同时寻找有效独立的组件,如化工、盐、能源、生物量和营养,重用它们作为高附加值的副产品。”

研究者灵感来自贻贝在设计膜表面上的涂层,这是由高分子聚乙烯亚胺(PEI)和polydopamine (PDA),复合贻贝排泄和使用在潮湿的条件下坚持石头或木头。涂层的粘性使膜高度选择性,允许水通过但阻塞其他化合物和有机材料。这种多级过程导致改善过滤的水,和一个高效、低能耗的方式分别单独(或独立)的化学物质。

电渗析技术,显示多个应用程序的适应性,在这种情况下,高盐废水的管理。在电渗析过程中,电势是用于驱动溶解盐的正负离子通过单独的半透膜合成。

在测试中,研究人员使用四个抗生素,头孢曲松钠、头孢噻肟钠,羧苄青霉素二钠和氨苄西林钠——证明PDA / PEI-coated膜的电气从动过滤性能。膜显示出空前高采收率把抗生素从盐水解决方案(水和盐氯化钠)——超过99.3%的脱盐效率和恢复99.1%以上的抗生素。如果合并在工业废水处理,膜有能力开展高效电渗析的分馏(分离)各种有机/生理盐水混合解决方案,更有效地比现有标准流程。

合著者,韩董博士从能源工程系Seo,韩国能源技术研究所表示,“这项工作展示了先进的电渗析处理大挑战在生物制药工业废水处理,使有效复苏的高价值的化学物质而获得可重用的水在另一端使用能耗低。”

林Jiuyang从中国科学院博士合著者,说:“这简单但有效的涂料长期稳定性,保证低能耗不管废水条件。这是一个突破性的发现电渗析为废水处理涉及到膜的巧妙的设计,模拟和分析。”

参考:谢你们林J, W,年代,et al .屏蔽效应使快离子转移通过纳米多孔膜高度节能电渗析。Nat水。8月3日在线发表2023:1-11。doi:10.1038 / s44221 - 023 - 00113 - 5

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