Бул изилдөө уулуу оор металлдардын бири болгон кадмийди (Cd²⁺) суудан алып салуу үчүн мицелла менен күчөтүлгөн ультрафильтрация (Micellar-Enhanced Ultrafiltration, MEUF) ыкмасын эксперименттик түрдө изилдейт. Системада аниондук беттик-активдүү зат катары натрий додецилсульфаты (SDS), ал эми бөлүүчү тосмо катары молекулалык масса боюнча кесүү чеги 30 kDa болгон жалпак табак түрүндөгү полиэфирсульфон (PES) ультрафильтрациялык мембрана колдонулган.
MEUF ыкмасынын негизги идеясы — эриген Cd²⁺ иондорун ультрафильтрациялык мембрана өз алдынча оңой кармай албаган майда иондор абалынан чыгарып, SDS аркылуу чоңураак комплекстүү түзүлүштөргө байланыштыруу. SDS жетиштүү концентрацияга жеткенде мицеллаларды түзөт. Терс заряддалган мицелла бетине оң заряддуу Cd²⁺ иондору байланыша алат; пайда болгон металл–мицелла түзүлүштөрү 30 kDa PES мембранасынан өтпөстөн, ретентат тарабында кармалышы мүмкүн.
Изилдөөчүлөр эксперименттик шарттарда SDSтин критикалык мицелла концентрациясын электр өткөрүмдүүлүгүн өлчөө аркылуу 8,14 mmol/L деп аныкташкан. 50 mg/L Cd²⁺ камтыган эритмеде SDS колдонулбаганда ультрафильтрациялык мембрана болжол менен %30,88 ± 10,8 алып салууну камсыз кылган. SDS көлөмү 0,5 CMCге көбөйтүлгөндө алып салуу %96,77 ± 0,03, 1 CMCде %99,44 ± 0,68 жана 1,5 CMCде болжол менен %99,76 деңгээлине жогорулаган.
Бирок SDSти көбүрөөк колдонуу бир гана артыкчылык берген эмес. Таза суунун агымы 234,44 ± 1,43 L m−2 h−1 болсо, SDS жок Cd²⁺ эритмесинде 229,25 ± 2,43 L m−2 h−1 өлчөнгөн. Агым 0,5 CMCде 170,86 ± 3,04; 1 CMCде 168,29 ± 1,51 жана 1,5 CMCде 159,25 ± 1,60 L m−2 h−1 чейин төмөндөгөн. Ошондуктан алып салуу менен мембрана агымынын ортосундагы тең салмакка байланыштуу 1 CMC изилдөөдө оптималдуу SDS концентрациясы катары тандалган.
MEUF системасы pH 3–9 аралыгында Cd²⁺ти кыйла туруктуу алып салууну көрсөткөн. Алып салуу pH 3тө %98,78 ± 0,28, pH 5те %99,23 ± 0,63, pH 7де %99,28 ± 0,14 жана pH 9да %99,32 ± 0,09 деп өлчөнгөн. Бирок эритмеде NaNO₃ болушу көрсөткүчтү олуттуу төмөндөткөн: 0,01 mol/L NaNO₃да %98,84 болгон алып салуу 0,03 mol/Lде %90,44кө жана 0,05 mol/Lде %78,12ге чейин азайган.
Изилдөөнүн маанилүү жактарынын бири — система төрт сааттык кыска эксперименттер менен гана бааланбаганы. 50 mg/L Cd²⁺ жана 1 CMC SDS шартында жүргүзүлгөн 40 сааттык үзгүлтүксүз экспериментте пермеат агымы жалпысынан туруктуу болуп, Cd²⁺ти алып салуу болжол менен %98,5–99,9 диапазонунда сакталган. SEM/EDS сүрөттөрүндө 40 сааттын аягында жука жана үзүлмө беттик чөкмөлөр көрүнгөнү менен, тазалоодон кийин таза суунун агымынын %95тен көбү калыбына келиши изилдөө шарттарында булгануунун негизинен чектелүү жана кайтарымдуу экенин колдогон.
Түркия боюнча түшүндүрмө: Кадмий камтышы мүмкүн болгон металл каптоо, металл иштетүү, пигмент, батарея жана ушуга окшош өнөр жай суу агымдарын тазалоо жагынан MEUF изилдөөгө татыктуу ыкма. Бирок бул изилдөө Түркиядагы чыныгы өнөр жай саркынды суусун же реалдуу завод калдыгын изилдеген эмес. Айрыкча чыныгы саркынды суудагы Na⁺ жана башка атаандаш иондор, изилдөөдө көрүнгөндөй, Cd²⁺ байланышын азайта алышы маанилүү. Түркияда колдонуу үчүн чыныгы саркынды суу матрицасында пилоттук эксперимент, SDSти кайра алуу же утилизациялоо, мембрананын булганышы, концентрацияланган металл агымын башкаруу жана процесстин экономикасы өзүнчө изилдениши керек.
Кадмийди ультрафильтрация менен алып салуу эмне үчүн кыйын?
Ультрафильтрациялык мембраналар жалпысынан макромолекулаларды жана коллоиддик түзүлүштөрдү бөлүү үчүн ылайыктуу. Ал эми эриген абалдагы Cd²⁺ сыяктуу металл иондору өз алдынча мембрананын тешикчелеринен өтүп кетүүгө жетишерлик майда. MEUF ыкмасы бул негизги маселени металл ионун түздөн-түз чыпкалоонун ордуна, адегенде аны чоңураак ташуучу түзүлүшкө байланыштыруу аркылуу чечүүгө аракет кылат.
Бул изилдөөдө ташуучунун милдетин SDS аткарат. SDS суу чөйрөсүндө төмөн концентрацияда негизинен өзүнчө беттик-активдүү зат молекулалары түрүндө болот, ал эми белгилүү бир концентрациядан кийин өзүн-өзү уюштуруп мицеллаларды түзөт. Бул чек критикалык мицелла концентрациясы (CMC) деп аталат.
CMC кантип аныкталган?
Изилдөөчүлөр SDS концентрациясын көбөйтүү менен бирге эритменин электр өткөрүмдүүлүгүн өлчөшкөн. SDS мономерлеринин иондук кыймылдуулугунан улам CMCден төмөндө өткөрүмдүүлүк тезирээк өсөт, ал эми мицеллалар түзүлө баштаганда эңкейиштин өзгөрүшү күтүлөт.
Өткөрүмдүүлүк–концентрация графигиндеги эки сызыктуу аймактын кесилишкен чекити:
CMC = 8,14 mmol/L
деп аныкталган.
Изилдөө бул маанинин таза SDS эритмеси үчүн жарактуу экенин өзгөчө баса белгилейт. Cd²⁺ же башка электролиттердин болушу иондук баш топтордун ортосундагы электростатикалык өз ара аракеттенүүнү өзгөртүп, натыйжалуу CMCни төмөндөтүшү мүмкүн.
Эксперименттик система кантип түзүлгөн?
Фильтрация эксперименттери CF042D Sterlitech мембрана системасы менен жүргүзүлгөн. Колдонулган мембрана жалпак табак формасындагы PES мембранасы болгон жана иш аянты 0,004209 m² түзгөн. Молекулалык масса боюнча кесүү чеги 30 kDa деп берилген.
| Эксперименттик параметр | Маани |
|---|---|
| Мембрана | Полиэфирсульфон (PES) |
| MWCO | 30 kDa |
| Активдүү мембрана аянты | 0,004209 m² |
| Трансмембраналык басым | Болжол менен 413,5–413,7 kPa (60 psi) |
| Берүү агымы | 1,6 GPM |
| Эксперимент температурасы | Болжол менен 25 °C |
| Cd²⁺ булагы | Cd(NO₃)₂·4H₂O, %99 тазалык |
| Беттик-активдүү зат | SDS, %99 тазалык |
| Стандарттуу кыска эксперимент | 4 саат |
| Узак мөөнөттүү эксперимент | 40 саат |
| Эксперименттин кайталанышы | Эки кайталоо |
Жаңы мембрана адегенде беш мүнөт деиондоштурулган сууда кармалып, андан кийин таза суу менен иштетилип агым туруктуу абалга келтирилген. Берүү эритмеси деиондоштурулган сууга эсептелген өлчөмдө Cd²⁺ жана зарыл болгондо SDS кошуу менен даярдалган. Ретентат кайра берүүчү резервуарга кайтарылып турганда, пермеат тараза системасында үзгүлтүксүз көзөмөлдөнгөн.
Алып салуу жана агым кантип эсептелген?
Cd²⁺ концентрациялары Agilent 3510 Атомдук Абсорбция Спектрометри (AAS) менен өлчөнгөн. Алып салуу пайызы:
\[ R(\%)=\left[1-\left(\frac{C_p}{C_f}\right)\right]\times100 \]
теңдемеси менен эсептелген. Бул жерде \(C_p\) пермеаттагы, ал эми \(C_f\) берүү эритмесиндеги Cd²⁺ концентрациясы.
Мембрана агымы болсо:
\[ J=\frac{V}{tA} \]
катышы менен эсептелген. \(J\) пермеат агымын, \(V\) өткөн суюктуктун көлөмүн, \(t\) процесстин убактысын жана \(A\) активдүү мембрана аянтын билдирет.
Ультрафильтрация жалгыз өзү эмне үчүн болжол менен %31 Cd²⁺ кармады?
SDS колдонулбаган экспериментте 50 mg/L Cd²⁺тин %30,88 ± 10,8и мембранада кармалган. Изилдөө муну эки негизги механизм менен түшүндүрөт: Cd²⁺ иондорунун мембрананын бети же тешикчелери менен түз өз ара аракеттенүүсү жана концентрациялык поляризация.
Концентрациялык поляризацияда эриген заттар мембрананын бетине жакын аймакта топтолуп, бул жерде негизги эритмеге караганда жогору жергиликтүү концентрациялуу катмар түзүлөт. Бул катмар масса өткөрүүгө кошумча каршылык берип, иондордун эркин өтүшүн азайтышы мүмкүн.
SDS кошулганда алып салуу эмне үчүн кескин жогорулады?
50 mg/L Cd²⁺ шартында SDSти көбөйтүү алып салууну абдан күчтүү өзгөрткөн:
0,5 CMC деңгээлинде эле %96,77 алып салууга жетишилгени өзгөчө көңүл бурууга татыктуу; анткени таза SDS эритмесине ылайык бул концентрация CMCден төмөн жана негизги фазада интенсивдүү мицелла түзүлүшү күтүлбөйт.
Авторлор бул жүрүм-турум үчүн эки механизмди сунушташат. Биринчиси — Cd²⁺ сыяктуу катиондордун болушу SDS баш топторунун ортосундагы электростатикалык түртүүнү азайтып, чыныгы системада CMCнин таза SDS эритмесиндеги 8,14 mmol/L маанисинен төмөн жылышына алып келиши мүмкүн.
Экинчи механизм — мембрана бетиндеги концентрациялык поляризация. Негизги эритмеде SDS 0,5 CMC болсо да, мембрана бетинде SDS топтолуп, жергиликтүү концентрацияны мицелла түзүлүшү үчүн керектүү деңгээлге жеткириши мүмкүн. SDS молекулалары мембрана бетинде топтолгондо гемимицеллалар жана чоңураак агрегаттар пайда болуп, Cd²⁺ кармалышы мүмкүн.
Эмне үчүн 1,5 CMC эмес, 1 CMC оптималдуу деп тандалды?
Алып салуу боюнча 1 CMC менен 1,5 CMCнин айырмасы кичине: %99,44кө каршы болжол менен %99,76. Бирок пермеат агымы 168,29дан 159,25 L m−2 h−1ге төмөндөйт.
Ошондуктан изилдөө эң жогорку SDS дозасын эмес, жогорку Cd²⁺ алып салуу менен кабыл алууга боло турган агымдын ортосунда тең салмактуу болгон 1 CMCни оптималдуу деп кабыл алган.
Агымдын төмөндөшү мембрана толугу менен булганды дегенди билдиреби?
Жок. SDS системага кошулганда агым таза суу жана SDS жок шартка салыштырмалуу азайганы менен, эксперимент учурунда агым ийри сызыктары жалпысынан туруктуу калган. Башкача айтканда, изилдөө жүргөн сайын үзгүлтүксүз жана оор агым кулашы байкалган эмес.
Изилдөөчүлөр агымдын алгачкы төмөндөшүн мицеллалардын санынын көбөйүшү, эриген заттардын мембрана бетинде топтолушу, концентрациялык поляризация жана масса өткөрүү каршылыгы менен байланыштырышат.
pH 3–9 аралыгында алып салуу эмне үчүн дээрлик өзгөргөн жок?
| Баштапкы pH | Cd²⁺ти алып салуу (%) | Орточо агым (L m⁻² h⁻¹) |
|---|---|---|
| 3 | 98,78 ± 0,28 | 183,02 ± 1,97 |
| 5 | 99,23 ± 0,63 | 171,97 ± 1,55 |
| 7 | 99,28 ± 0,14 | Болжол менен 166,86 |
| 9 | 99,32 ± 0,09 | 164,56 ± 1,79 |
Алып салуу маанилери pH 3–9 аралыгында болжол менен %99 деңгээлинде калган. Булак кычкыл чөйрөдө H+ иондору SDS байланышуу жайлары үчүн Cd²⁺ менен атаандаша аларын белгилейт. Бирок 1 CMC SDS колдонулганда H+ да, Cd²⁺ да байланышы үчүн жетиштүү сыйымдуулук болгондуктан, изилденген pH аралыгында алып салуу жогорку деңгээлде сакталган.
Ал эми агым pH жогорулаган сайын азайган. Бул натыйжа pHты алып салуу пайызына гана карап баалоого болбой турганын көрсөтөт; бирдей алып салуу деңгээлинде гидродинамикалык/мембраналык көрсөткүч өзгөрүшү мүмкүн.
40 сааттык эксперимент эмнени көрсөттү?
Узак мөөнөттүү эксперимент 50 mg/L Cd²⁺ жана 1 CMC SDS колдонуу менен 40 саат үзгүлтүксүз жүргүзүлгөн. Пермеат үлгүлөрү беш сааттык аралыктар менен талданган.
Изилдөөнүн графигинде алып салуу маанилери болжол менен %98,5–99,9 диапазонунда калган, ал эми пермеат агымы да 40 саат бою олуттуу төмөндөө көрсөткөн эмес. Бул кыска мөөнөттүү жогорку алып салуу бир нече сааттын ичинде жоголуп кетпегенин көрсөткөнү үчүн изилдөөнүн маанилүү натыйжаларынын бири.
Бирок бул эксперимент 40 саат менен чектелген. Апталар же айлар бою жүргөн үзгүлтүксүз өнөр жай иштетүүсү, реалдуу объекттеги мембрананын кызмат мөөнөтү же SDSтин узак мөөнөттүү таасири бул изилдөөдө текшерилген эмес.
FTIR, SEM жана EDS мембрана тууралуу эмнени көрсөттү?
FTIR спектрлери жаңы мембрана менен 4 жана 40 саат колдонулган мембраналардын ортосунда чоң химиялык өзгөрүүнү көрсөткөн эмес. PES мембранасынын мүнөздүү ароматтык C–H тилкелери 620–867 cm−1, сульфон тобу 1100–1200 cm−1 жана эфир тилкелери 1230–1270 cm−1 аралыгында байкалган.
Бирок изилдөөчүлөр FTIR жука беттик чөкмөлөргө карата чектелүү сезгичтикке ээ экенин өзгөчө белгилешет. Ошондуктан окшош FTIR спектрлери “мембранада эч кандай булгануу жок” дегенди өз алдынча далилдебейт; көбүрөөк мембрананын негизги химиялык түзүлүшүндө олуттуу өзгөрүү болбогонун көрсөтөт.
SEM сүрөттөрүндө жаңы мембрана салыштырмалуу жылмакай көрүнсө, 4 сааттан кийин жеңил чачыранды чөкмөлөр, 40 сааттан кийин жука жана үзүлмө беттик чөкмөлөр байкалган. EDS анализинде C, O жана S курамы негизинен сакталган жана олуттуу Cd топтолушу аныкталган эмес деп билдирилген.
40 саат колдонулган мембрананын макроскопиялык сүрөтүндө жука кара катмар көрүнгөнүнө карабастан, тазалоодон кийин таза суунун агымынын %95тен көбүнүн калыбына келиши пайда болгон булгануунун изилдөө шарттарында негизинен кайтарымдуу экенин колдойт.
Берүүдөгү Cd²⁺ 10дон 50 mg/Lге көбөйгөндө эмне болду?
1 CMC SDS туруктуу кармалып, Cd²⁺ концентрациясы 10, 20, 30 жана 50 mg/L болуп өзгөртүлгөн. Сыналган бардык концентрацияларда алып салуу болжол менен %99дан жогору бойдон калган.
| Cd²⁺ концентрациясы | Орточо пермеат агымы (L m⁻² h⁻¹) |
|---|---|
| 10 mg/L | 178,04 ± 1,76 |
| 20 mg/L | 174,04 ± 1,97 |
| 30 mg/L | 171,36 ± 1,84 |
| 50 mg/L | 168,29 ± 1,51 |
Металл концентрациясы жогорулаган сайын агымдын төмөндөшү булакта көбүрөөк катиондор SDSтин натыйжалуу CMCсин төмөндөтүп, мицелла түзүлүшүн күчөтүп жана мембрана бетиндеги масса өткөрүү каршылыгын көбөйтүшү менен түшүндүрүлөт.
Чыныгы саркынды суу үчүн эң маанилүү эскертүү: туз
Изилдөөнүн реалдуу колдонуу жагынан эң маанилүү эксперименттеринин бири NaNO₃ кошуу болуп саналат. Cd²⁺ 50 mg/L жана SDS 1 CMCде туруктуу кармалып, NaNO₃ концентрациясы көбөйтүлгөн.
| NaNO₃ концентрациясы (mol/L) | Cd²⁺ти алып салуу (%) | Пермеат агымы (L m⁻² h⁻¹) |
|---|---|---|
| 0 | 99,44 | 168,29 |
| 0,01 | 98,84 ± 0,12 | 164,02 ± 1,67 |
| 0,03 | 90,44 ± 0,23 | 155,12 ± 1,65 |
| 0,05 | 78,12 ± 0,01 | 154,05 ± 1,82 |
Авторлордун механизмдик түшүндүрмөсүнө ылайык, NaNO₃ сууда Na+ жана NO₃− болуп ажырайт. Na+ SDS мицеллаларындагы байланышуу жайларында Cd²⁺ менен атаандашып, Cd²⁺ иондорунун бир бөлүгүнүн бош калышына жана мембрананын пермеатына өтүшүнө алып келиши мүмкүн.
Бул натыйжа айрыкча чыныгы өнөр жай саркынды суусу үчүн маанилүү. Лабораторияда деиондоштурулган сууда %99дан жогору алып салууну камсыз кылган система жогорку иондук күч жана атаандаш катиондор бар реалдуу саркынды сууда ошол эле натыйжаны көрсөтпөшү мүмкүн.
Изилдөө колдогон жыйынтыктар
- SDS менен күчөтүлгөн MEUF лабораторияда даярдалган Cd²⁺ эритмесинде жогорку алып салууну камсыз кылган.
- Эксперименттик SDS CMC мааниси таза эритмеде 8,14 mmol/L деп аныкталган.
- 50 mg/L Cd²⁺ үчүн 1 CMC SDSде %99,44 ± 0,68 алып салууга жетишилген.
- 0,5 CMCде да %96,77 ± 0,03 алып салуу байкалган.
- SDS концентрациясы көбөйгөн сайын Cd²⁺ти алып салуу өскөн, пермеат агымы азайган.
- pH 3–9 аралыгында Cd²⁺ти алып салуу болжол менен %99 деңгээлинде сакталган.
- 10–50 mg/L Cd²⁺ аралыгында 1 CMC SDS колдонулганда алып салуу %99 тегерегинде калган.
- 40 сааттык экспериментте мембрана агымы жана Cd²⁺ти алып салуу негизинен туруктуу калган.
- Стандарттуу тазалоодон кийин таза суу агымынын %95тен көбүнүн калыбына келиши булгануунун маанилүү бөлүгү кайтарымдуу экенин колдойт.
- NaNO₃ концентрациясы жогорулаган сайын Cd²⁺ти алып салуу олуттуу төмөндөгөн.
Изилдөө көрсөтпөгөн жыйынтыктар
- MEUF чыныгы өнөр жай саркынды суусунда %99 Cd²⁺ алып салуу менен ырасталган эмес.
- Система бул изилдөөнүн алкагында көп компоненттүү оор металл аралашмасында сыналган эмес.
- Органикалык заттардын, калкыма катуу заттардын, майдын, ар кандай туздардын жана чыныгы саркынды суу матрицаларынын биргелешкен таасири изилденген эмес.
- 40 сааттык туруктуулук айларга созулган өнөр жай мембранасынын кызмат мөөнөтүн далилдебейт.
- SDSти кайра алуу, ретентаттагы SDS/Cd²⁺ аралашмасын утилизациялоо же кайра колдонуу изилденген эмес.
- Процесстин энергия керектөөсү жана толук масштабдагы экономикалык талдоосу берилген эмес.
- MEUF реалдуу объект масштабында салттуу оор металл тазалоодон экономикалык жактан артык экени көрсөтүлгөн эмес.
- FTIR жана EDS натыйжалары мембрана бетинде эч кандай микроскопиялык булгануу жок экенин так далилдебейт.
Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары
Эксперименттик матрица
| Изилденген өзгөрмө | Сыналган шарттар | Негизги жыйынтык |
|---|---|---|
| SDS концентрациясы | 0; 0,5; 1; 1,5 CMC | Алып салуу %30,88ден болжол менен %99,76га жогорулаган. |
| pH | 3, 5, 7, 9 | Бардык шарттарда болжол менен %98,8–99,3 алып салуу. |
| Узак мөөнөттүү иштетүү | 40 саат; 50 mg/L Cd²⁺; 1 CMC SDS | Агым негизинен туруктуу; алып салуу болжол менен %99 тегерегинде. |
| Cd²⁺ концентрациясы | 10, 20, 30, 50 mg/L | Алып салуу %99дан жогору; концентрация өскөн сайын агым азайган. |
| NaNO₃ | 0,01; 0,03; 0,05 mol/L | Алып салуу %98,84төн %78,12ге төмөндөгөн. |
Мембрананы тазалоо протоколу
Ар бир төрт сааттык эксперименттен кийин мембрана адегенде 30 мүнөт деиондоштурулган суу менен, андан кийин 30 мүнөт 0,1 mol/L NaOH менен жана кайра 30 мүнөт деиондоштурулган суу менен тазаланган. Тазалоодон кийин таза суу агымы өлчөнүп, мембрананын өткөрүмдүүлүгү канчалык деңгээлде калыбына келгендиги бааланган.
40 саат колдонгондон кийин мембранада көрүнүктүү жука катмар бар болгонуна карабастан, таза суу агымынын %95тен көбүнүн кайра калыбына келиши стандарттуу тазалоо протоколу бул эксперименттик шарттарда негизинен натыйжалуу болгонун көрсөткөн.
Мүнөздөөнүн илимий түшүндүрмөсү
| Ыкма | Байкоо | Изилдөө колдогон түшүндүрмө |
|---|---|---|
| FTIR | Жаңы, 4 саат жана 40 саат колдонулган мембраналардын негизги PES тилкелери негизинен бирдей | Мембрананын негизги химиялык түзүлүшүндө айкын өзгөрүү жок. |
| SEM | 4 саатта жеңил чөкмө; 40 саатта жука жана үзүлмө беттик чөкмө | Оор жана үзгүлтүксүз cake катмары байкалган эмес. |
| EDS | C, O жана S курамы негизинен окшош; айкын Cd сигналы жок | Жогорку Cd камтыган беттик чөкмө үчүн далил табылган эмес. |
| Агымдын калыбына келиши | >%95 | Байкалган булгануунун маанилүү бөлүгү кайтарымдуу. |
Негизги инженердик тең салмак
Изилдөө MEUFти “эң жогорку алып салуу” көрсөткүчү боюнча гана оптималдаштырууга болбой турганын көрсөтөт. SDS көлөмү көбөйгөндө көбүрөөк металл иону кармалышы мүмкүн; бирок ошол эле учурда мицеллалардын жана беттик топтолуунун көбөйүшү агымды азайтышы мүмкүн. Ошондуктан оптималдуу чекит металлды алып салуу, мембрананын өндүрүмдүүлүгү жана беттик-активдүү затты керектөөнү бирге баалоону талап кылат.
Бул экспериментте 1 CMC SDS болжол менен %99,44 Cd²⁺ алып салууну 168,29 L m−2 h−1 орточо агым менен камсыз кылгандыктан тандалган. 1,5 CMCге көбөйтүлгөндө алып салууда аз гана кошумча өсүш болгон, агым болсо кыйла даана төмөндөгөн.
Чыныгы саркынды сууга өтүүдө кайсы суроолор ачык бойдон калууда?
Изилдөөнүн NaNO₃ эксперименти чыныгы саркынды сууга өтүүдөгү эң маанилүү белгисиздиктердин бирин түз көрсөтөт. Атаандаш иондор CMCни гана эмес, металл–мицелла байланышуу тең салмагын да өзгөртө алышы мүмкүн. Чыныгы өнөр жай сууларында Na⁺тан тышкары Ca²⁺, Mg²⁺ жана башка металл иондору да болушу мүмкүн болгондуктан, бир иондуу лабораториялык көрсөткүч сакталат деп болжолдоого болбойт.
Мындан тышкары, процесс металлды жок кылууга эмес, аны мембрананын ретентат тарабында концентрациялоого негизделет. Ошондуктан акыркы инженердик системада Cd²⁺ жана SDS камтыган концентрацияланган агымды кайра алуу же коопсуз башкаруу керек. Изилдөө бул кийинки агым башкаруусун эксперименттик түрдө баалаган эмес.
Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү
Толук оригиналдуу изилдөө аталышы: Advanced Micellar-Enhanced Ultrafiltration for the Removal of Cadmium (Cd2+) from Wastewater
Авторлор, оригиналдуу ирети менен: Prakriti Sapkota; Sunith B. Madduri; Raghava R. Kommalapati.
Тең салым/тең биринчи автор: Булакта тең биринчи автор же тең салым белгиси жок.
Жооптуу автор: Raghava R. Kommalapati.
Мекемелер: Center for Energy and Environmental Sustainability, Prairie View A&M University, Prairie View, Texas, USA; Department of Civil and Environmental Engineering, Prairie View A&M University, Prairie View, Texas, USA.
Булактын түрү: Эксперименттик оригиналдуу изилдөө макаласы.
Журнал: Water.
Том / сан / макала номери: Том 18, Сан 2, Макала 191.
DOI: 10.3390/w18020191
Тапшыруу датасы: 24 Ноябрь 2025.
Оңдоо датасы: 6 Январь 2026.
Кабыл алуу датасы: 9 Январь 2026.
Жарыялоо датасы: 12 Январь 2026.
Академиялык редакторлор: Cátia A. L. Graça жана Ana Sofia Guedes Gorito dos Santos.
Рецензия статусу: Рецензияланган Water журналында жарыяланган изилдөө макаласы.
Басмакана: MDPI, Basel, Switzerland.
Расмий жарыялоо шилтемеси:MDPI — расмий макала барагы
DOI шилтемеси:https://doi.org/10.3390/w18020191
Ачык жеткиликтүүлүк жана лицензия: Изилдөө Creative Commons Attribution (CC BY) лицензиясы менен ачык жеткиликтүүлүктө жарыяланган.
Каржылоо: Изилдөө National Science Foundation (NSF) тарабынан CREST Center for Energy and Environmental Sustainability—Phase II (CEES), Award #1914692 алкагында колдоого алынган.
Маалыматтардын жеткиликтүүлүгү: Авторлор маалыматтар макаланын ичинде бар экенин билдиришет.
Кызыкчылыктардын кагылышы: Авторлор кызыкчылыктардын кагылышы жок экенин билдиришкен.
Авторлордун салымы
Концептуалдаштыруу: P.S., S.B.M. жана R.R.K.
Ыкма: P.S. жана S.B.M.
Программалык камсыздоо: P.S.
Маалыматтарды иреттөө: P.S. жана S.B.M.
Изилдөө: P.S. жана S.B.M.
Ресурстар: R.R.K.
Оригиналдуу долбоор: P.S.
Кеңеш берүү: S.B.M. жана R.R.K.
Каржылоону камсыз кылуу: R.R.K.
Карап чыгуу жана редакциялоо: S.B.M. жана R.R.K.
Булактын ичиндеги шайкешсиздиктер
0,05 CMC / 0,5 CMC: Эксперименттик бөлүмдө жана 5-сүрөттө сыналган төмөн SDS концентрациясы ачык түрдө 0,5 CMC болуп саналат жана бул шартта %96,77 ± 0,03 Cd²⁺ алып салуу билдирилген. Бирок жыйынтыктар бөлүмүндө “Cd²⁺ removal was achieved at a surfactant concentration of 0.05 CMC” деген сөз айкашы бар. Изилдөөдө 0,05 CMC үчүн өзүнчө эксперимент көрсөтүлбөгөндүктөн, бул эки билдирүү бири-бирине шайкеш эмес.
Мембраналардын саны: Жыйынтыктар бөлүмүндө “using both membranes” деген сөз айкашы колдонулганы менен, материал жана ыкма бөлүмүндө изилдөөнүн мембранасы 30 kDa MWCOлуу жалпак табак PES ультрафильтрациялык мембрана катары сүрөттөлөт. Эки башка мембрана түрү үчүн өзүнчө эксперимент сериясы билдирилген эмес.
5-сүрөткө шилтеме: Жыйынтыктар тексти Cd²⁺ алып салууну талкуулап жатып 5b-сүрөткө шилтеме берет; изилдөөнүн визуалында 5b-сүрөт орточо агымдарды, ал эми 5c-сүрөт Cd²⁺ алып салууну көрсөтөт. Бул редакциялык шилтеме айырмасы булактын өзүндө бар.
40 сааттык алып салуу: Текст бардык 40 сааттык үлгүлөрдө алып салуу %98,5тен жогору болгонун билдирет; 7b-сүрөттүн биринчи чекитиндеги белги болжол менен %98,47 болуп көрүнөт. Айырма кичине, бирок булактын тексттик жана графикалык берилишинин ортосунда тегеректөө чегиндеги айырма бар.
Илимий түшүндүрмөнүн чеги
Изилдөөдө колдонулган суу чыныгы өнөр жай саркынды суусу эмес. Эксперименттик берүү Cd²⁺ жана SDSти деиондоштурулган сууда даярдоо менен түзүлгөн. Ошондуктан булакта колдонулган “wastewater” түшүнүгү лабораториялык симуляцияны билдирет жана натыйжалар чыныгы өнөр жай саркынды суусунда ырасталган талаа көрсөткүчү катары берилбеши керек.
NaNO₃ эксперименти алып салуунун %99,44төн %78,12ге чейин төмөндөшүн көрсөткөнү чыныгы суу матрицасындагы иондук атаандаштык көрсөткүчтү олуттуу өзгөртө аларын түз көрсөтөт.
Изилдөө Cd²⁺ти химиялык түрдө жок кылбайт; металл иондорун SDS/мицелла системасы аркылуу мембрананын ретентат тарабында концентрациялайт. Ошондуктан концентрацияланган агымды кийинки иштетүү, SDSти кайра алуу жана металлды кайра алуу/утилизациялоо толук масштабдагы колдонмонун өзүнчө инженердик этаптары болуп саналат жана бул изилдөөдө текшерилген эмес.
40 сааттык эксперимент лабораториялык масштабдагы кыска-орто мөөнөттүү туруктуулукту колдойт; бул коммерциялык мембрананын кызмат мөөнөтүнүн же айлар бою үзгүлтүксүз өнөр жай иштетүүсүнүн далили эмес.
Бул Verianla мазмунундагы эксперименттик шарттар, механизмдер, сандык натыйжалар, мүнөздөө жана чектөөлөр тек гана каралган изилдөөгө негизделген. Тышкы булактар библиографиялык идентификацияны, расмий жарыялоо шилтемесин жана журналдын рецензияланган/ачык жеткиликтүү жарыя статусун текшерүү максатында гана колдонулган.
Пикир калтырыңыз
E-mail дарегиңиз жарыяланбайт. Милдеттүү талаалар * менен белгиленген