Geri Dönüşüm
Artık nanofiltrasyon membranlarını temizlemek "daha çevreci" ve daha uygun maliyetli
Membran filtreler suyu arıtmak için fazla enerji gerektirmezler, bu da onları atık su arıtımı için daha yaygın hale getirmektedir. Bu malzemeleri en iyi durumda tutmak için genellikle büyük miktarlarda güçlü kimyasallarla temizlenirler, ancak bu maddelerden bazıları işlem sırasında membranları yok eder. ACS Uygulamalı Malzemeler ve Ara Yüzler’de çalışmalarını yayınlayan araştırmacılar, bu filtrelerin içindeki kirleticileri onlara zarar vermeden verimli bir şekilde parçalamaya yardımcı olmak için glikoz içeren yeniden kullanılabilir nano parçacık katalizörleri geliştirdiler.
Tipik olarak kirli atık su filtreleri güçlü asitler, bazlar veya oksidanlarla tıkanmazlar. Çamaşır suyu gibi klor içeren oksitleyiciler en inatçı organik kalıntıları parçalayabilirler, ancak çoğu ticari nano filtrasyon sisteminde bulunan poliamid membranlara da zarar verirler ve zehirli yan ürünler üretirler. Beyazlatıcıya daha hafif bir alternatif hidrojen peroksittir, ancak kirleticileri yavaş yavaş ayrıştırır.
Daha önce bilim insanları Fenton reaksiyonu olarak bilinen bir süreçte hidrojen peroksitin verimliliğini artıran hidroksil radikalleri oluşturmak için hidrojen peroksiti demir oksitle birleştirdiler. Yine de Fenton reaksiyonunun filtreleri temizlemesi için ekstra hidrojen peroksit ve asit gerekmektedir. Bu da finansal ve çevresel maliyetleri artırır. Bu ek kimyasallardan kaçınmanın bir yolu, glikoz ve oksijenden aynı anda hidrojen peroksit ve glukonik asit oluşturan glikoz oksidaz enzimini kullanmaktır. Bu nedenle, Jianquan Luo ve meslektaşları, glikoz oksidaz ve demir oksit nano parçacıklarını; kirleticilerin Fenton bazlı parçalanmasını katalize eden ve membran filtreler için verimli ve hassas bir temizleme sistemi oluşturan bir sistemde birleştirmek istediler.
İlk olarak, araştırmacılar, glikoz oksidaz enzimi ve demir oksit nano parçacıkları tarafından poliamid filtrelerden organik kirleticilerin uzaklaştırılmasını geleneksel Fenton reaksiyonu dahil olmak üzere diğer temizleme yöntemleriyle karşılaştırdılar. Bu yaklaşımın, yaygın kirleticiler olan bisfenol A ve metilen mavisini parçalamada iyi olduğunu ve aynı zamanda membran yapısının daha fazlasını koruduğunu buldular.
İlk sonuçlarından cesaret alan ekip, glikoz oksidaz ve demir oksidi tek bir nano parçacıkta birleştirdi ve bunları bir amino köprüsüyle birbirine bağladı. Son olarak, yeni nano parçacığın, kirlettikleri ve üç döngü boyunca temizledikleri metilen mavisi ile ıslatılmış nanofiltrasyon membranlarını temizleme yeteneğini test ettiler. Her temizleme döngüsünden sonra, nano parçacıklar bir mıknatısla alındı ve katalizörü aktive etmek için taze glikoz ile yeniden kullanıldı.
Nano parçacıklar, membranları temizlemede oldukça etkiliydi ve onları ilk su filtrasyon kapasitelerinin %94'üne geri döndürdü. Nano parçacıklar güçlü kimyasallar gerektirmediğinden ve kolayca geri kazanılabildiğinden, araştırmacılar yeni sistemlerinin nanofiltrasyon membranlarını temizlemek için "daha çevreci" ve daha uygun maliyetli bir yaklaşım olduğunu söylüyorlar.
