Z nenehno rastjo globalnega povpraševanja po čiščenju vode imajo membrane reverzne osmoze (RO) nenadomestljivo vlogo pri razsoljevanju morske vode in industrijske čiščenja odpadne vode. Ker pa se življenjsko dobo povečuje, membrana in kemično čiščenje privedeta do upada uspešnosti, kar ima za posledico veliko količino odpadnih membran, ki predstavljajo pomembne izzive za okolje in okrevanje virov. Ocenjuje se, da bo do leta 2025 globalno število zavrženih 8- palčnih membranskih elementov preseglo 2 milijona. Da bi omogočili njihovo ponovno uporabo, je mogoče odpadne membrane zdraviti s pomočjo oksidativne regeneracijske tehnologije, ki jih je mogoče razvrstiti v štiri glavne pristope.
1.IRCT Oksidacija
Membrane odpadkov RO so neposredno potopljene v oksidacijsko raztopino, kjer se selektivna plast poliamida (PA) razgradi in pretvori v nanofiltracijo (NF) ali ultrafiltracijske (UF) membrane.
Pogosta oksidacijska sredstva: natrijev hipoklorit (NACLO), kalijev permanganat (kmno₄), vodikov peroksid (H₂o₂).
Ključne ugotovitve:
NaClO achieves efficient degradation through amide bond cleavage under alkaline conditions (pH>10) in intenzivnost oksidacije (ppm · h) je pozitivno povezana s časom zdravljenja.
KMNO₄ kaže boljšo zmogljivost oksidacije v kislih pogojih, vendar je njegov reakcijski mehanizem potreben nadaljnji preiskavi.
H₂o₂ se opira na Fentonovo reakcijo, da ustvari proste radikale (OH ·), ki napadajo plast PA in zahteva katalizo železnih ionov.
2. Pretesavanje + oksidacija
Za obravnavo membranskih površinskih onesnaževal (npr. Organiki, koloidi, anorgansko skaliranje), čiščenje s kislino ali predhodno namakanje topila za obnovo membranske učinkovitosti pred oksidacijskim zdravljenjem.
Čiščenje s kislinsko bazo: Odstrani onesnaževalce, kot sta Al³⁺ in Si, kar preprečuje prekomerno razgradnjo med oksidacijo.
Predhodno namakanje: Namakanje v etanolu ali izopropanolu pomaga obnoviti membranske pore, ki so se zrušile zaradi sušenja, povečanja poznejše učinkovitosti oksidacije.
3. Sinergistična oksidacija
Združevanje fizikalnih ali kemijskih metod za izboljšanje učinkovitosti oksidacije:
Ultrazvok podprt: 40 kHz ultrazvok v kombinaciji s KMNO₄ lahko skrajša čas zdravljenja s 165 ur na 15 minut, z desetkratnim povečanjem toka.
Kataliza kovinskih ionov: CA²⁺, Fe²⁺ itd. Lahko pospeši oksidacijsko reakcijo NACLO in zniža potrebno intenzivnost oksidacije.
Postopek foto-Fentona: UV svetloba v kombinaciji z NaClo hitro razpade plast PA s prostim radikalnim napadom.
4. oksidacija + po zdravljenju
Po oksidaciji lahko uspešnost še izboljšamo s spreminjanjem ali rekonstrukcijo selektivne plasti:
Površinska prevleka: Hidrofilni materiali, kot sta taninska kislina (TA) in sericin, se uporabljajo za popravilo plasti PA, pri čemer izboljšajo lastnosti protinapavanja.
Medfazna polimerizacija: rekonstrukcija NF ali UF selektivnih plasti na degradiranem substratu za doseganje nadgradenj uspešnosti.
Praktične aplikacije
Obdelava pitne vode: Ultrafiltracijske membrane, regenerirane z oksidacijo NACLO, so bile uporabljene za oskrbo z vodo na oddaljenih območjih, pri čemer so se izpadli standardi za pitno vodo.
Obdelava izcedne vode na odlagališčih: regenerirane membrane so pokazale stabilen tok in delovanje nizkega tlaka med pilotno študijo 27- meseca.
Industrijska ponovna uporaba odpadne vode: oksidativno regenerirane NF membrane dosežejo 96 -odstotno stopnjo zavrnitve barvila in znatno izboljšajo učinkovitost ločevanja soli.
Čeprav je bil dosežen velik napredek pri praktičnih aplikacijah, ostajajo tehnična ozka grla, kot so zapleteni procesi in pomemben vpliv začetnih vrst onesnaževanja na regenerirano učinkovitost membrane.
Oksidativno recikliranje membran RO odpadkov ne omogoča samo recikliranja vodnih virov, ampak ponuja tudi nove ideje za zeleni prehod industrije čiščenja z vodo. Z nenehnim izboljšanjem tehnologije oksidacije in vključitvijo pametnih rešitev pomaga še bolj spodbuditi trajnostni razvoj.
