Priprema i primjena gradijentne dugoučinkovite katalitičke membrane visoke čvrstoće i svojstva protiv taloženja

Autori: YANG YI; YOU XINTONG; SHU WEI; LIU MINYI; WANG YUNJIE

Tvrtka/Institucija: Beijing Normal University at Zhuhai, Taiwan

Država: Tajvan

e-mail: eddie@wiipa.org.tw

web: https://www.wiipa.org.tw/

Naš unos predlaže pripremu i primjenu gradijentne dugoučinkovite katalitičke membrane visoke čvrstoće i svojstva protiv taloženja, koja se može učinkovito primijeniti u učinkovitom pročišćavanju organskih otpadnih voda.

S brzim razvojem industrijalizacije i modernizacije, povećava se ispuštanje organskih otpadnih voda, zbog čega je ponovna uporaba otpadnih voda važna za promicanje održivog razvoja. Stoga je obrada organske otpadne vode na zelen i učinkovit način postala sve važnija. Zbog svog složenog sastava, visoke toksičnosti i vatrostalnosti, organske otpadne vode predstavljaju veliku opasnost za ekološki okoliš i ljudsko zdravlje. Stoga je unapređenje procesa pročišćavanja organskih otpadnih voda i poboljšanje učinkovitosti pročišćavanja od velikog praktičnog značaja za promicanje održivog poboljšanja ekologije i izgradnje skladnog suživota između čovjeka i prirode.

U trenutnoj tehnologiji pročišćavanja organskih otpadnih voda, Fenton oksidacija se široko koristi zbog svojih blagih reakcijskih uvjeta, visoke učinkovitosti uklanjanja, široke primjenjivosti i snažne sposobnosti. Među njima, nanometalni oksidi su najčešće korišteni katalizatori, s prednostima kao što su niska cijena, prihvatljivost za okoliš i snažna aktivnost. Međutim, problemi lake agregacije i brze deaktivacije ograničavaju njihovu industrijsku primjenu, pa ih je potrebno staviti na porozne membrane kako bi se poboljšala disperzija i stabilnost. Međutim, tradicionalne metode izrade nisu uspjele kontrolirati strukturu pora, veličinu i raspodjelu membrane, a priprema u više koraka uništila bi strukturu i svojstva membrane i snažno utjecala na njezinu katalitičku aktivnost, stabilnost i mehaničku čvrstoću. Kao rezultat toga, trenutno je neriješen problem kako pojednostaviti korake pripreme katalitičkih membrana i razviti gradijentnu katalitičku membranu koja kombinira visoku učinkovitost reakcije i prijenosa mase s visokom stabilnošću.

Uzimajući u obzir ove točke, naš se unos usredotočuje na industriju organske obrade otpadnih voda, koristeći ključnu tehnologiju kriogenog pomoćnog elektropredenja na ultra niskim temperaturama za sintetiziranje gradijentne dugoučinkovite katalitičke membrane visoke čvrstoće i otpornosti na taloženje u jednom koraku, koja ima i visoka stabilnost i visoka katalitička učinkovitost. U usporedbi s tradicionalnom membranom, naš uvod učinkovito rješava ključne tehničke probleme u području katalitičkih membrana u pročišćavanju otpadnih voda, uključujući komplicirane korake pripreme, nisku mehaničku čvrstoću, tešku regulaciju strukture membrane i kontradikciju između stabilnosti i katalitičke učinkovitosti. Naš ulazak postiže proboj u tehnologiji pripreme nanokatalitičkih membrana, a podupire ga niz ključnih istraživačkih projekata vlade. Naš je rad osvojio nekoliko nagrada uključujući zlatnu nagradu na 7. kineskoj međunarodnoj izložbi izuma i inovacija, nagradu za najtransformativniju vrijednost 2023. u Guangdongu, srebrnu nagradu na Pojasu i putu i natjecanju za razvoj vještina i tehnološke inovacije BRICS-a. Naš unos posjeduje temeljni patent i odobren nam je niz povezanih međunarodnih patenata, tvoreći temeljitu mrežu zaštite patenata koja je pogodna za promicanje i primjenu našeg unosa. U praktičnoj primjeni, trošak našeg unosa može se smanjiti za 60,52%, učinkovitost pročišćavanja organske otpadne vode može se poboljšati za 30%, a stopa razgradnje onečišćujućih tvari može doseći 95% u 3 minute. Ukupna učinkovitost pročišćavanja organskih otpadnih voda poboljšana je za 95%. Stoga je naš unos visoko znanstven, izvediv i utrživ, a tehnološki proces je jednostavan, visoko reproducibilan i lak za promoviranje i primjenu u velikoj mjeri. Pruža tehničku podršku za postizanje učinkovitih, zelenih i sigurnih procesa pročišćavanja otpadnih voda s niskom potrošnjom energije i očuvanjem resursa te ima veliki potencijal u području pročišćavanja otpadnih voda s ogromnom društvenom i ekonomskom vrijednošću.

Konkretno, naš unos postiže sintezu visoko učinkovite katalitičke membrane u jednom koraku pomoću kriogene pomoćne tehnologije elektropredenja na ultra niskim temperaturama, koja ne samo da pojednostavljuje proces pripreme i smanjuje troškove, već i čuva fizikalno-kemijska svojstva katalitičke membrane, čineći njezinu strukturu lako se podešava i učinkovito poboljšava primjenjivost membrane. U usporedbi s tradicionalnom membranom, naš unos izbjegava oštećenje strukture katalitičke membrane uzrokovano složenim procesima pripreme, učinkovito poboljšavajući katalitičku aktivnost katalitičke membrane. Osim toga, naš unos poboljšava snagu vezivanja između nanometalnih oksida i nosača, uvelike smanjujući ispiranje nanometalnih oksida, kao i povećavajući stabilnost i mogućnost ponovne upotrebe katalitičkih membrana , i od velike je važnosti za smanjenje troškova obrade organskih otpadnih voda. Kao rezultat toga, može učinkovito riješiti probleme poteškoća u oporabi i regeneraciji, visoke cijene i visokog rizika od sekundarnog onečišćenja drugih katalizatora. U isto vrijeme, naš ulazak značajno poboljšava prijenos reakcijske mase kroz učinak zatvaranja, učinak smrzavanja-odmrzavanja, sinergistički učinak i učinak na više razina, poboljšavajući učinkovitost kontakta između aktivnih komponenti i reaktanata, čime se poboljšava učinkovitost pročišćavanja otpadnih voda. Ukratko, naš unos promiče nadogradnju tehnologije organske obrade otpadnih voda i održivi razvoj industrije, a time ostvaruje recikliranje otpadnih voda, pomaže osigurati sigurnost vodnog okoliša, ublažiti nestašice vodnih resursa i pridonosi cilju smanjenja ugljika neutralnost.