Ūdens attīrīšanas membrānu fotokatalītiska bioloģiskās aizsērēšanās ierobežošana, izmantojot optiskās šķiedras ar UV-aktivētu TiO2 pārklājumu

Abstract

Šajā pētījumā tika pārbaudīts, vai fotokatalīze ir piemērota metode, lai novērstu vai ierobežotu ūdens attīrīšanas filtrācijas membrānu bioloģisko aizsērēšanu, izmantojot eksperimentāli izstrādātu optiskās šķiedras ieliktni eksperimentālajā membrānas modulī; Šķiedras ir izmantotas kā UV-violetā starojuma vadītājs, veidojot reaktīvas oksidējošas sugas, kas veicina piesārņojošo vielu iznīcināšanu, īpaši fotokatalizatora, piemēram, TiO2, klātbūtnē. Biopiesārņojuma modelēšanas eksperiments tika veikts membrānas moduļos tiešās osmozes plakanai lokšņu membrānai (ar un paralēli bez fotokatalīzes) 24 stundu laikā, trīs atkārtojumos. Kā eksperimentālie šķīdumi tika izmantots 1M NaC (DS) un sintētiskie notekūdeņi (FS). Fotokatalīzes efekts tika pārbaudīts, nosakot membrānas ūdens un sāls plūsmju intensitāti, kā arī analizējot dzīvo šūnu skaitu uz lietotās membrānas virsmas un eksperimentālos šķīdumos, izmantojot plūsmas citometriju un ATP analīzi. Izmantoto metožu (ATP analīze, statistikas metode) rezultāti parādīja, ka fotokatalīze būtiski neietekmē biopiesārņojumu, tomēr plūsmas citometrijas un ūdens plūsmas mērījumu rezultāti liecina par biopiesārņojuma samazināšanos modulī ar fotokatalīzi, un lai to apstiprinātu, nepieciešami turpmāki eksperimenti, iespējamās izmaiņas eksperimentālās sistēmas dizainā.

This study tested whether photocatalysis is an effective method to prevent or limit biofouling of water treatment filtration membranes using an experimentally designed fiber optic insert in an experimental membrane module; Fibers have been used as conductors of UV-violet radiation, producing reactive oxidizing species that contribute to pollutant destruction, especially in the presence of a photocatalyst, for example TiO2. A biofouling modeling experiment was carried out in membrane modules for a forward osmosis flat sheet membrane (with and in parallel without photocatalysis) over a period of 24 hours, in three replicates. 1M NaC (DS) and synthetic wastewater (FS) were used as experimental solutions. The effect of photocatalysis was tested by determining the intensity of membrane water and salt fluxes, as well as by analyzing the number of living cells on the surface of the used membrane and in experimental solutions using flow cytometry and ATP analysis. The results of the used methods (ATP analysis, statistical method) showed that photocatalysis does not significantly affect biofouling, however, the results of flow cytometry and water flow measurements indicate a decrease in the living cells (biofouling) in the module with photocatalysis, and further experiments and possible changes in the design of the experimental system are needed to confirm this.