摄影作品伊万·班杜拉（Ivan Bandura）在Unplash
一组中国研究人员在废水处理方面取得了突破性的进步，并成功地应用了紫外线/E-CL技术来减轻膜凝胶结垢。这项研究，最近发表在自然通讯，重点介绍了一种新的方法，用于提高废水处理过程中的脱水效率和膜过滤性能。
增强的脱水效率
该研究表明，UV/E-CL的应用在脱水实验中显着改善了水通量，达到了E-CL系统的138％的通量，占紫外线系统的239％和对照的198％。这表明紫外线/E-CL有效地破坏了膜结构结构，从而增强了脱水性能。通过利用SA-BSA模型系统，研究人员能够模拟复杂的细胞外聚合物物质（EPS）行为，并确认蛋白质和多糖在废水污泥中的相关性。
分子洞察力对结垢机制
该研究深入研究了蛋白质和多糖的分子间相互作用，表明氨基和羧基之间的静电桥在膜结垢中起着至关重要的作用。通过FTIR光谱分析和密度功能理论（DFT）模拟，研究人员确定了三种分子结合模式，表明对促进聚合物交联的线性构象的强烈偏爱。这些发现提供了对紫外线/E-CL如何破坏这些相互作用的分子级别的理解，从而导致粘度降低，较大的泡沫尺寸和增强的水释放。
CL激进分子在缓解结垢中的协同作用
进一步的分析表明，氯自由基（Cl•）在BSA和SA的降解中起主要作用，贡献了90％以上的崩溃。该研究报告了CL的异常高反应速率常数•与这些大分子的相互作用，支持紫外线/E-CL在分解膜污垢中的有效性。这个过程不仅将SA-BSA结构碎裂成较小的颗粒，而且显着降低了其粘度和水合能力，从而削弱了凝胶状的结垢层。
热力学见解：水的出现状态为关键因素
该研究进一步探讨了膜结垢的热力学，证实水发生的状态（而不是传统的孔隙率或渗透率因子）抑制了凝胶结垢行为。热重分析表明，控制污垢层中的水含量接近80％，而UV/E-CL处理将其降低到不到10％。这种转变允许更容易释放水，最终降低了过滤抗性并提高过滤效率。
朝着实际应用
通过这些引人注目的结果，研究人员建议优化反应器参数，包括电极材料，紫外线强度和处理持续时间，以增强工艺可伸缩性。该研究还提出了将UV/E-CL与其他氧化剂（例如过氧化氢）整合，以进一步提高自由基的产生并提高治疗效率。此外，研究人员强调了使用低浓度NaCl溶液（例如海水）来实现可持续且具有成本效益的废水处理的潜力。
膜技术的普遍突破
尽管使用WAS进行了这项研究，但其发现除了废水处理外，其发现具有深远的影响。识别水的识别状态是缓解膜结垢的主要因素，在不同的膜过程和反应堆尺度上具有普遍的重要性。这一突破为全球水处理行业中更高效，更可持续的过滤技术铺平了道路。
随着全球对高效废水管理需求的增加，UV/E-CL技术为改善膜寿命，降低运营成本并提高整体治疗效果提供了有希望的解决方案。随着研究人员继续完善并扩大这种创新的方法，废水处理的未来看起来越来越有效和可持续。
有关更多详细信息，请参阅《自然通讯》中发表的完整研究：[https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
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发布时间：4月3日至2025年