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

 853

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:

Анаэробная очистка сточных вод, получение биогаза

Анаэробная очистка сточных вод, получение биогаза

Обновлено: 08.12.2019
 1419
Граупель образуется тогда, когда снежинка сталкивается с переохлажденной водой в атмосфере. Предоставлено: Mike_O|Shutterstock

Переохлажденная вода может существовать в стабильном жидком состоянии

Обновлено: 27.09.2020
 784
Поверхностный водоотвод, его устройство назначение и виды

Поверхностный водоотвод, его устройство назначение и виды

Обновлено: 25.07.2021
 2885

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Фото: BBQ Gourmet

    Инфракрасные горелки в газовых грилях: типы, преимущества, уход

    Обновлено: 15.02.2023  466
    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  775
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  746

    Популярные категории

    • Энергоэффективность и энергосбережение44
    • Исследования40
    • Ядерная энергетика6
    • Альтернативная энергия57
    • Твердотопливные котлы и печи, камины34

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

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