Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Разместить статью
Исследовали разработали энергоэффективные фильтрующие мембраны, способные сократить затраты энергии более чем на 30% при рециркуляции сточных вод, которые образуются в процессе производства целлюлозы на бумажных фабриках. (Фото: NEFLO Photo / Shutterstock.com)
Исследовали разработали энергоэффективные фильтрующие мембраны, способные сократить затраты энергии более чем на 30% при рециркуляции сточных вод, которые образуются в процессе производства целлюлозы на бумажных фабриках. (Фото: NEFLO Photo / Shutterstock.com)

Мембраны из оксида графена для эффективной фильтрации сточных вод

Водоснабжение и водоотведение

Опубликовано: 02.03.2021

Обновлено: 19.09.2021

 1171

Возможности мембраны вызвали у разработчиков восхищение из-за ее способности снизить затраты на энергопотребление бумажных фабрик. «Эти мембраны могут сэкономить бумажной промышленности более 30% затрат энергии на фильтрацию воды»

В целлюлозно-бумажной промышленности при производстве древесной целлюлозы используется большое количество воды. Сточные воды от этого процесса содержат ряд побочных органических продуктов и неорганических химикатов. Чтобы их восстановить и повторно использовать израсходованную воду, ее пропускают через испарители. Это эффективный метод, но он требует большого количества энергии.

Альтернативной технологией являются энергоэффективные фильтрующие мембраны. Однако обычные полимерные материалы, из которых мембраны изготавливаются на протяжении нескольких десятилетий, не выдерживают длительной эксплуатации в чрезмерно агрессивных средах и при высоких концентрациях растворенных в воде химикатов.

Исследователи из Технологического института Джорджии - Georgia Institute of Technology - разработали технологию производства мембран из оксида графена, химически стойкого материала на основе углерода, которые заменят устаревшие методы и материалы в промышленности.

«Оксид графена обладает замечательными характеристиками, которые позволяют воде фильтроваться через него намного быстрее, чем через обычные материалы». Ученые научились управлять микроструктурой мембран из оксида графена таким образом, чтобы они фильтровали воду с высокой эффективностью даже при высоких концентрациях химических веществ.

Исследователи опубликовали свою работу в журнале Nature Sustainability [1]. Многие отрасли промышленности, которые используют большое количество воды в своих производственных процессах, получат существенную выгоду, если перейдут на мембраны из этого материала.

«Ранее никому не удавалось наглядно продемонстрировать, как эти мембраны работают в реальных промышленных процессах». «Потребовалась разработать новые типы структур из оксида графена, которые показали такие высокие фильтрующие характеристики, механическую и химическую стабильность».

Чтобы создать такие структуры, была выдвинута идея разместить между слоями оксида графена большие молекулы ароматического красителя, которые, как было обнаружено, создают между ними разными способами прочные связи, включая наложение одной молекулы на другую. В результате этих действий между слоями появились пространства, в которых молекулы красителя создают своего рода «колонные галереи».

Молекулы воды легко фильтруются через узкие промежутки между колоннами, в то время как химические вещества, присутствующие в воде, выборочно блокируются, в зависимости от их размера и формы. Исследователи смогли настроить микроструктуру мембраны по вертикали и горизонтали таким образом, чтобы получить расчетную высоту галереи и расстояния между колоннами.

Исследователи испытали фильтрующие на наноуровне мембраны в нескольких водных растворах, убедившись, что материал отфильтровывает химические вещества по размеру и форме даже из высококонцентрированных растворов. Далее мембрану из оксида графена увеличили по длине до 122 см и эксплуатировали в течение более чем 750 часов в реальных условиях на бумажной фабрике.

Возможности мембраны вызвали у разработчиков восхищение из-за ее способности снизить затраты на энергопотребление бумажных фабрик. «Эти мембраны могут сэкономить бумажной промышленности более 30% затрат энергии на фильтрацию воды».

 

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1038/s41893-020-00674-3

 

Источник: Georgia Institute of Technology

20.65%
1 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Фото с сайта https://hwd.com

Опреснительные установки покроют дефицит питьевой воды

Обновлено: 17.04.2020
 2051
Анаэробная очистка сточных вод, получение биогаза

Анаэробная очистка сточных вод, получение биогаза

Обновлено: 08.12.2019
 1770
Фото: Edwin P. M. Pixabay

Геотермальное опреснение для доступности водных ресурсов

Обновлено: 25.07.2021
 1667

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Сравнение систем отопления

    Системы отопления для частного дома: сравнение теплого пола и радиаторов, преимущества комбинированного подхода

    Обновлено: 13.11.2024  227
    Центробежные одноступенчатые насосы для сточных вод JETEX KНF/KVF

    Центробежные насосы для сточных вод JETEX - обзор

    Обновлено: 30.01.2024  1805
    Горизонтальный резервуар

    Важные критерии при заказе изготовления горизонтальных резервуаров

    Обновлено: 29.11.2023  1433

    Популярные категории

    • Энергоэффективность и энергосбережение44
    • Системы отопления и охлаждения56
    • Исследования40
    • Твердотопливные котлы и печи, камины34
    • Вентиляция и кондиционирование28

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2024 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.