Antifouling-Strategie mit In-situ-Belüftung und Dielektrophorese
Eine neuartige Methode zur Behandlung von öligem Abwasser nutzt superhydrophile TiSe2-Nanosphären und ein elektrisches Feld für in-situ Belüftung und Dielektrophorese. Diese Strategie verbessert die Verschmutzungsresistenz um 90 % und erzielt Trennwirkungsgrade von über 99 % für Öl-in-Wasser-Emulsionen. Die Methode nutzt die hohe Salzkonzentration im Meerwasser und bleibt auch nach vier Monaten Einsatz effektiv.
Das Fouling von Membranen stellt ein erhebliches Hindernis für die Entwicklung von Membrantrennverfahren dar, insbesondere bei der Behandlung von ölhaltigen Abwässern, die durch häufige Ölverschmutzungen im Meer entstehen. Um diesem Umweltproblem zu begegnen, ist eine umweltfreundliche und nachhaltige Lösung unabdingbar. In diesem Beitrag wird eine neuartige Methode vorgestellt, bei der superhydrophile TiSe2-Nanokugeln in einem einstufigen hydrothermalen Verfahren vor Ort auf Titanschaum wachsen. Unterstützt durch ein externes elektrisches Feld wurde eine doppelte Antifouling-Strategie entwickelt, die eine In-situ-Belüftung und Dielektrophorese umfasst und zu einer bemerkenswerten Verbesserung der Bewuchsresistenz um 90 % führt.
Im Gegensatz zu früheren Methoden, die sich in erster Linie auf die Entwicklung von Oberflächen mit Superbenetzbarkeit für passives Anti-Fouling konzentrierten, nutzte die Strategie in dieser Arbeit den hohen Salzgehalt des Meerwassers, um in-situ-Belüftung und Dielektrophorese in den Filtrationsprozess einzubringen. Dieser innovative Ansatz verhinderte aktiv, dass Öltröpfchen mit der Oberfläche des Filtermaterials in Berührung kamen, wodurch ein wirksames aktives Anti-Fouling erreicht wurde. Die synthetisierten TiSe2/TF(TTF) wiesen für vier verschiedene Öl-in-Wasser-Emulsionen eine Trennleistung von über 99 % auf.
Veranstaltungstipp: Korrosionsschutz
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Darüber hinaus wurden in dieser Arbeit auf innovative Weise die Übergangszustandstheorie (TST) und die erweiterte Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek-Theorie (XDLVO) als zusätzliche Beweise für die Hydrophilie des Filtermaterials einbezogen. Es ist erwähnenswert, dass das TTF-Material selbst nach vier Monaten kontinuierlicher Filtrationsversuche eine Rückweisungsrate von über 99 % bei nur geringfügiger Abnahme des Reinwasserflusses beibehielt, was seine außergewöhnliche Haltbarkeit unter Beweis stellt. Diese Arbeit lieferte eine praktikable und innovative Lösung für die Behandlung von ölhaltigen Abwässern aus dem täglichen Leben und aus dem Offshore-Bereich und legte damit den Grundstein für künftige Forschungen und praktische Anwendungen in der Umweltwasseraufbereitung.
Quelle: Journal of Membrane Science, Band 692, Februar 2024