Utafiti huu unachunguza kwa majaribio mbinu ya ultrafiltration iliyoboreshwa kwa miseli (Micellar-Enhanced Ultrafiltration, MEUF) kwa ajili ya kuondoa cadmium (Cd²⁺), mojawapo ya metali nzito zenye sumu, kutoka kwenye maji. Katika mfumo huu, sodium dodecyl sulfate (SDS) ilitumika kama kiambata tendaji cha uso cha anioni, huku utando tambarare wa polyethersulfone (PES) wa ultrafiltration wenye kiwango cha kukata uzito wa molekuli cha 30 kDa ukitumika kama kizuizi cha utenganishaji.

Wazo la msingi la MEUF ni kubadilisha ioni za Cd²⁺ zilizoyeyushwa kutoka kuwa ioni ndogo ambazo utando wa ultrafiltration hauwezi kuzishikilia kwa urahisi peke yake, na kuzifungamanisha na SDS katika miundo mikubwa zaidi ya tata. SDS inapofikia mkusanyiko wa kutosha, huunda miseli. Uso wa miseli wenye chaji hasi huruhusu ioni chanya za Cd²⁺ kufungamana; miundo ya metali–miseli inayotokea inaweza kushikiliwa upande wa retentate badala ya kupita kupitia utando wa PES wa 30 kDa.

Watafiti walibaini mkusanyiko muhimu wa miseli wa SDS katika hali za majaribio kuwa 8,14 mmol/L kwa kupima upitishaji umeme. Katika suluhisho lenye 50 mg/L Cd²⁺ bila kutumia SDS, utando wa ultrafiltration ulitoa takriban %30,88 ± 10,8 ya uondoaji. Kiasi cha SDS kilipoongezwa hadi 0,5 CMC, uondoaji uliongezeka hadi %96,77 ± 0,03, katika 1 CMC hadi %99,44 ± 0,68, na katika 1,5 CMC hadi takriban %99,76.

Hata hivyo, kutumia SDS zaidi hakukuleta manufaa pekee. Flux ya maji safi ilikuwa 234,44 ± 1,43 L m⁻² h⁻¹, huku katika suluhisho la Cd²⁺ lisilo na SDS ikipimwa kuwa 229,25 ± 2,43 L m⁻² h⁻¹. Flux ilishuka hadi 170,86 ± 3,04 katika 0,5 CMC; 168,29 ± 1,51 katika 1 CMC; na 159,25 ± 1,60 L m⁻² h⁻¹ katika 1,5 CMC. Kwa hiyo, kutokana na uwiano kati ya uondoaji na flux ya utando, 1 CMC ilichaguliwa katika utafiti kama mkusanyiko bora wa SDS.

Mfumo wa MEUF ulionyesha uondoaji thabiti wa Cd²⁺ katika kiwango cha pH 3–9. Uondoaji ulipimwa kuwa %98,78 ± 0,28 katika pH 3, %99,23 ± 0,63 katika pH 5, %99,28 ± 0,14 katika pH 7 na %99,32 ± 0,09 katika pH 9. Hata hivyo, uwepo wa NaNO₃ katika suluhisho ulipunguza utendaji kwa kiasi kikubwa: uondoaji wa %98,84 katika 0,01 mol/L NaNO₃ ulishuka hadi %90,44 katika 0,03 mol/L na hadi %78,12 katika 0,05 mol/L.

Moja ya vipengele muhimu vya utafiti ni kwamba mfumo haukutathminiwa tu kwa majaribio mafupi ya saa nne. Katika jaribio endelevu la saa 40 lililofanywa kwa 50 mg/L Cd²⁺ na 1 CMC SDS, flux ya permeate kwa ujumla ilibaki thabiti na uondoaji wa Cd²⁺ uliendelea katika takriban kiwango cha %98,5–99,9. Ingawa picha za SEM/EDS zilionyesha tabaka nyembamba na zisizoendelea kwenye uso baada ya saa 40, kurejeshwa kwa zaidi ya %95 ya flux ya maji safi baada ya usafishaji kuliunga mkono kwamba uchafuzi wa utando katika hali za utafiti ulikuwa kwa kiasi kikubwa mdogo na unaoweza kurekebishwa.

Maoni kwa mtazamo wa Uturuki: MEUF ni mbinu inayostahili kuchunguzwa kwa ajili ya kutibu mikondo ya maji ya viwandani inayoweza kuwa na cadmium, kama vile kutoka kwenye upakaji wa metali, uchakataji wa metali, pigmenti, betri na shughuli zinazofanana. Hata hivyo, utafiti huu haukuchunguza maji halisi ya viwandani kutoka Uturuki wala taka halisi kutoka kiwandani. Ni muhimu hasa kwamba Na⁺ na ioni nyingine shindani katika maji halisi ya taka zinaweza kupunguza ufungamanishaji wa Cd²⁺, kama ilivyoonekana katika utafiti. Kwa matumizi nchini Uturuki, majaribio ya kiwango cha majaribio kwa kutumia matriki halisi ya maji taka, urejeshaji au utupaji wa SDS, uchafuzi wa utando, usimamizi wa mkondo wa metali uliokolezwa na uchumi wa mchakato vinapaswa kuchunguzwa kando.

Kwa nini ni vigumu kuondoa cadmium kwa ultrafiltration?

Utando wa ultrafiltration kwa ujumla unafaa kutenganisha makromolekuli na miundo ya koloidi. Ioni za metali kama Cd²⁺ zilizo katika hali iliyoyeyushwa ni ndogo kiasi kwamba zinaweza kupita kupitia vinyweleo vya utando zikiwa peke yake. Mbinu ya MEUF hujaribu kutatua tatizo hili la msingi kwa kuifungamanisha kwanza ioni ya metali na muundo mkubwa wa kubeba badala ya kujaribu kuichuja moja kwa moja.

Katika utafiti huu, SDS hufanya kazi ya mbebaji. Katika mazingira ya maji na katika mkusanyiko mdogo, SDS hupatikana kwa kiasi kikubwa kama molekuli za kiambata tendaji cha uso zilizotengana, lakini baada ya kufikia mkusanyiko fulani hujipanga zenyewe na kuunda miseli. Kizingiti hiki huitwa mkusanyiko muhimu wa miseli (CMC).

CMC ilibainiwaje?

Watafiti walipima upitishaji umeme wa suluhisho huku wakiongeza mkusanyiko wa SDS. Kwa sababu ya uhamaji wa ioni wa monoma za SDS, upitishaji umeme huongezeka kwa kasi zaidi chini ya CMC, na mabadiliko ya mteremko yanatarajiwa miseli inapoanza kuunda.

Sehemu ya makutano ya maeneo mawili ya mstari kwenye grafu ya upitishaji–mkusanyiko:

CMC = 8,14 mmol/L

ilibainishwa.

Utafiti unasisitiza hasa kwamba thamani hii inatumika kwa suluhisho safi la SDS. Uwepo wa Cd²⁺ au elektroliti nyingine unaweza kubadilisha mwingiliano wa kielektroniki kati ya vikundi vya vichwa vya ioni na kupunguza CMC inayofanya kazi.

Mfumo wa majaribio uliundwaje?

Majaribio ya uchujaji yalifanywa kwa kutumia mfumo wa utando wa CF042D Sterlitech. Utando uliotumika ulikuwa utando tambarare wa PES wenye eneo la kazi la 0,004209 m². Kiwango cha kukata uzito wa molekuli kilitajwa kuwa 30 kDa.

Utando mpya uliwekwa kwanza katika maji yaliyotolewa ioni kwa dakika tano, kisha ukaendeshwa kwa maji safi hadi flux ilipotulia. Suluhisho la feed liliandaliwa kwa kuongeza kiasi kilichokokotolewa cha Cd²⁺ na, inapohitajika, SDS kwenye maji yaliyotolewa ioni. Retentate ilirudishwa kwenye tanki la feed, huku permeate ikifuatiliwa kwa kuendelea kwenye mfumo wa kupimia uzito.

Uondoaji na flux vilikokotolewaje?

Mikusanyiko ya Cd²⁺ ilipimwa kwa kutumia Agilent 3510 Atomic Absorption Spectrometer (AAS). Asilimia ya uondoaji ilikokotolewa kwa mlinganyo:

\[ R(\%)=\left[1-\left(\frac{C_p}{C_f}\right)\right]\times100 \]

Ambapo \(C_p\) ni mkusanyiko wa Cd²⁺ katika permeate na \(C_f\) ni mkusanyiko wake katika feed.

Flux ya utando ilikokotolewa kwa uhusiano:

\[ J=\frac{V}{tA} \]

ambapo \(J\) ni flux ya permeate, \(V\) ni ujazo wa kioevu uliopita, \(t\) ni muda wa mchakato na \(A\) ni eneo hai la utando.

Kwa nini ultrafiltration pekee ilishikilia takriban %31 ya Cd²⁺?

Katika jaribio lisilotumia SDS, %30,88 ± 10,8 ya 50 mg/L Cd²⁺ ilishikiliwa na utando. Utafiti unaeleza hali hii kwa mifumo miwili mikuu: mwingiliano wa moja kwa moja wa ioni za Cd²⁺ na uso au vinyweleo vya utando, na polarization ya mkusanyiko.

Katika polarization ya mkusanyiko, vitu vilivyoyeyushwa hujikusanya karibu na uso wa utando na kuunda tabaka lenye mkusanyiko wa ndani ulio juu kuliko wa suluhisho la bulk. Tabaka hili linaweza kuongeza upinzani wa uhamishaji wa massa na kupunguza upitaji huru wa ioni.

Kwa nini uondoaji uliongezeka ghafla baada ya kuongeza SDS?

Katika hali ya 50 mg/L Cd²⁺, kuongeza SDS kulibadilisha uondoaji kwa kiwango kikubwa:

Kufikiwa kwa uondoaji wa %96,77 hata katika 0,5 CMC kunavutia hasa, kwa sababu kwa kuzingatia suluhisho safi la SDS, mkusanyiko huu uko chini ya CMC na uundaji mkubwa wa miseli katika awamu ya bulk hautarajiwi.

Waandishi wanapendekeza mifumo miwili ya kueleza tabia hii. Kwanza, uwepo wa kationi kama Cd²⁺ unaweza kupunguza msukumo wa kielektroniki kati ya vikundi vya vichwa vya SDS na hivyo kufanya CMC katika mfumo halisi ishuke chini ya thamani ya 8,14 mmol/L iliyopatikana katika suluhisho safi la SDS.

Mfumo wa pili ni polarization ya mkusanyiko kwenye uso wa utando. Hata kama SDS katika suluhisho la bulk ni 0,5 CMC, SDS inaweza kujikusanya kwenye uso wa utando na kuongeza mkusanyiko wa ndani hadi kiwango kinachohitajika kwa uundaji wa miseli. Kwa kujikusanya kwa molekuli za SDS kwenye uso wa utando, hemimicelles na agregati kubwa zaidi zinaweza kuundwa na Cd²⁺ kushikiliwa.

Kwa nini 1 CMC ilichaguliwa kuwa bora badala ya 1,5 CMC?

Kwa upande wa uondoaji, tofauti kati ya 1 CMC na 1,5 CMC ni ndogo: %99,44 dhidi ya takriban %99,76. Kwa upande mwingine, flux ya permeate hushuka kutoka 168,29 hadi 159,25 L m⁻² h⁻¹.

Kwa hiyo, utafiti haukuchagua kipimo cha juu zaidi cha SDS, bali ulitambua 1 CMC kuwa bora kwa sababu ni hatua yenye uwiano mzuri zaidi kati ya uondoaji wa juu wa Cd²⁺ na flux inayokubalika.

Je, kushuka kwa flux kunamaanisha utando umechafuliwa kabisa?

Hapana. Ingawa kuongeza SDS kwenye mfumo kulipunguza flux ikilinganishwa na maji safi na hali isiyo na SDS, mikunjo ya flux ilibaki kwa ujumla thabiti wakati wa jaribio. Kwa maana nyingine, hakukuwa na kuanguka kwa flux kwa mfululizo na kwa kiwango kikubwa kadiri utafiti ulivyoendelea.

Watafiti wanahusisha kushuka kwa awali kwa flux na ongezeko la idadi ya miseli, mkusanyiko wa vitu vilivyoyeyushwa kwenye uso wa utando, polarization ya mkusanyiko na upinzani wa uhamishaji wa massa.

Kwa nini uondoaji karibu haukubadilika katika pH 3–9?

Thamani za uondoaji zilibaki karibu na %99 katika pH 3–9. Chanzo kinaeleza kwamba katika mazingira ya asidi, ioni za H⁺ zinaweza kushindana na Cd²⁺ kwa maeneo ya kufungamana ya SDS. Hata hivyo, kwa kutumia 1 CMC SDS kulikuwa na uwezo wa kutosha wa kufungamanisha H⁺ pamoja na Cd²⁺, hivyo uondoaji ulidumishwa kwa kiwango cha juu katika kiwango cha pH kilichochunguzwa.

Flux, kwa upande mwingine, ilipungua pH ilipoongezeka. Matokeo haya yanaonyesha kwamba pH haipaswi kutathminiwa kwa kuangalia asilimia ya uondoaji pekee; utendaji wa kihidrodinamiki/utando unaweza kubadilika hata katika kiwango sawa cha uondoaji.

Jaribio la saa 40 lilionyesha nini?

Jaribio la muda mrefu lilifanywa kwa kutumia 50 mg/L Cd²⁺ na 1 CMC SDS kwa saa 40 mfululizo. Sampuli za permeate zilichambuliwa kwa vipindi vya saa tano.

Katika grafu ya utafiti, thamani za uondoaji zilibaki takriban katika kiwango cha %98,5–99,9, na flux ya permeate pia haikuonyesha kushuka kwa nguvu katika kipindi cha saa 40. Hili ni mojawapo ya matokeo muhimu ya utafiti kwa sababu linaonyesha kwamba uondoaji mkubwa wa muda mfupi haukupotea ndani ya saa chache.

Hata hivyo, jaribio hili lilikuwa na kikomo cha saa 40. Uendeshaji endelevu wa viwandani wa wiki au miezi, maisha halisi ya utando kwenye kituo, au athari ya muda mrefu ya SDS havikujaribiwa katika utafiti huu.

FTIR, SEM na EDS zilionyesha nini kuhusu utando?

Spectra za FTIR hazikuonyesha mabadiliko makubwa ya kikemikali kati ya utando mpya na utando uliotumika kwa saa 4 na saa 40. Bendi bainifu za aromatic C–H za utando wa PES zilionekana katika 620–867 cm⁻¹, kundi la sulfone katika 1100–1200 cm⁻¹, na bendi za ether katika 1230–1270 cm⁻¹.

Hata hivyo, watafiti wanasisitiza kwamba FTIR ina unyeti mdogo kwa tabaka nyembamba kwenye uso. Kwa hiyo, spectra zinazofanana za FTIR peke yake hazithibitishi kwamba “hakuna kabisa uchafuzi kwenye utando”; badala yake, zinaonyesha kwamba hakukuwa na mabadiliko makubwa katika muundo mkuu wa kikemikali wa utando.

Katika picha za SEM, utando mpya ulionekana kuwa laini kiasi, baada ya saa 4 kulikuwa na amana nyepesi zilizotawanyika, na baada ya saa 40 kulikuwa na amana nyembamba na zisizoendelea kwenye uso. Uchambuzi wa EDS uliripoti kwamba muundo wa C, O na S uliendelea kwa kiasi kikubwa bila kubadilika na kwamba hakuna mkusanyiko mkubwa wa Cd uliogunduliwa.

Ingawa picha ya makroskopiki ya utando uliotumika kwa saa 40 ilionyesha tabaka nyembamba jeusi, kurejeshwa kwa zaidi ya %95 ya flux ya maji safi baada ya usafishaji kuliunga mkono kwamba uchafuzi uliotokea ulikuwa kwa kiasi kikubwa unaoweza kurekebishwa katika hali za utafiti.

Nini kilitokea Cd²⁺ kwenye feed ilipoongezeka kutoka 10 hadi 50 mg/L?

Kwa kuweka 1 CMC SDS bila kubadilika, mkusanyiko wa Cd²⁺ ulibadilishwa kuwa 10, 20, 30 na 50 mg/L. Katika mikusanyiko yote iliyojaribiwa, uondoaji uliendelea kuwa takriban zaidi ya %99.

Chanzo kinaeleza kushuka kwa flux kadiri mkusanyiko wa metali unavyoongezeka kwa ukweli kwamba kationi nyingi zaidi hupunguza CMC inayofanya kazi ya SDS, huchochea uundaji wa miseli na kuongeza upinzani wa uhamishaji wa massa kwenye uso wa utando.

Onyo muhimu zaidi kwa maji halisi ya taka: chumvi

Mojawapo ya majaribio muhimu zaidi ya utafiti kwa matumizi halisi ni kuongeza NaNO₃. Cd²⁺ ilidumishwa katika 50 mg/L na SDS katika 1 CMC, huku mkusanyiko wa NaNO₃ ukiongezwa.

Kulingana na maelezo ya kimekanika ya waandishi, NaNO₃ hutengana katika maji kuwa Na⁺ na NO₃⁻. Na⁺ inaweza kushindana na Cd²⁺ katika maeneo ya kufungamana kwenye miseli za SDS, na kusababisha sehemu ya ioni za Cd²⁺ kubaki huru na kupita kwenye permeate ya utando.

Matokeo haya ni muhimu hasa kwa maji halisi ya taka za viwandani. Mfumo unaotoa zaidi ya %99 ya uondoaji katika maji yaliyotolewa ioni maabara huenda usionyeshe utendaji sawa katika maji halisi ya taka yenye nguvu kubwa ya ioni na kationi shindani.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• MEUF inayosaidiwa na SDS ilitoa uondoaji mkubwa katika suluhisho la Cd²⁺ lililoandaliwa maabara.
• Thamani ya majaribio ya SDS CMC ilibainishwa kuwa 8,14 mmol/L katika suluhisho safi.
• Kwa 50 mg/L Cd²⁺, uondoaji wa %99,44 ± 0,68 ulipatikana katika 1 CMC SDS.
• Hata katika 0,5 CMC, uondoaji wa %96,77 ± 0,03 ulionekana.
• Kadiri mkusanyiko wa SDS ulivyoongezeka, uondoaji wa Cd²⁺ uliongezeka huku flux ya permeate ikipungua.
• Katika pH 3–9, uondoaji wa Cd²⁺ uliendelea karibu na kiwango cha %99.
• Katika 10–50 mg/L Cd²⁺ kwa kutumia 1 CMC SDS, uondoaji uliendelea kuwa karibu %99.
• Katika jaribio la saa 40, flux ya utando na uondoaji wa Cd²⁺ kwa kiasi kikubwa zilibaki thabiti.
• Kurejeshwa kwa zaidi ya %95 ya flux ya maji safi baada ya usafishaji wa kawaida kunaunga mkono kwamba sehemu kubwa ya uchafuzi ilikuwa inayoweza kurekebishwa.
• Uondoaji wa Cd²⁺ ulipungua kwa kiasi kikubwa kadiri mkusanyiko wa NaNO₃ ulivyoongezeka.

Matokeo ambayo utafiti haujaonyesha

• MEUF haijathibitishwa kutoa %99 ya uondoaji wa Cd²⁺ katika maji halisi ya taka za viwandani.
• Mfumo haukujaribiwa katika utafiti huu kwenye mchanganyiko wa metali nzito wenye vipengele vingi.
• Athari ya pamoja ya vitu vya kikaboni, yabisi zilizosimamishwa, mafuta, chumvi tofauti na matriki halisi za maji taka haikuchunguzwa.
• Uthabiti wa saa 40 hauthibitishi maisha ya utando wa viwandani ya miezi.
• Urejeshaji wa SDS, utupaji au matumizi tena ya mchanganyiko wa SDS/Cd²⁺ katika retentate haukuchunguzwa.
• Matumizi ya nishati ya mchakato na uchambuzi kamili wa kiuchumi wa kiwango kikubwa haukuripotiwa.
• Haijaonyeshwa kwamba MEUF ni bora kiuchumi kuliko matibabu ya kawaida ya metali nzito katika kiwango halisi cha kituo.
• Matokeo ya FTIR na EDS hayathibitishi kwa uhakika kwamba hakuna kabisa uchafuzi wa mikroskopiki kwenye uso wa utando.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Matriki ya majaribio

Itifaki ya kusafisha utando

Baada ya kila jaribio la saa nne, utando ulisafishwa kwanza kwa dakika 30 kwa maji yaliyotolewa ioni, kisha kwa dakika 30 kwa 0,1 mol/L NaOH, na tena kwa dakika 30 kwa maji yaliyotolewa ioni. Baada ya usafishaji, flux ya maji safi ilipimwa ili kutathmini kiwango ambacho upenyezaji wa utando ulirejeshwa.

Ingawa kulikuwa na tabaka nyembamba lililoonekana kwenye utando baada ya saa 40 za matumizi, kurejeshwa kwa zaidi ya %95 ya flux ya maji safi kulionyesha kwamba itifaki ya kawaida ya usafishaji ilikuwa kwa kiasi kikubwa yenye ufanisi katika hali hizi za majaribio.

Tafsiri ya kisayansi ya uainishaji

Uwiano mkuu wa kihandisi

Utafiti unaonyesha kwamba MEUF haipaswi kuboreshwa kwa kuzingatia “uondoaji wa juu zaidi” pekee. Kiasi cha SDS kinapoongezwa, ioni zaidi za metali zinaweza kushikiliwa; lakini wakati huo huo, miseli nyingi zaidi na mkusanyiko kwenye uso vinaweza kupunguza flux. Kwa hiyo, kiwango bora kinahitaji tathmini ya pamoja ya uondoaji wa metali, uzalishaji wa utando na matumizi ya kiambata tendaji cha uso.

Katika jaribio hili, 1 CMC SDS ilichaguliwa kwa sababu ilitoa takriban %99,44 ya uondoaji wa Cd²⁺ kwa wastani wa flux wa 168,29 L m⁻² h⁻¹. Kuongezeka hadi 1,5 CMC kuliongeza uondoaji kwa kiasi kidogo tu, huku flux ikishuka kwa kiwango kinachoonekana zaidi.

Ni maswali gani bado yako wazi wakati wa kuhamia kwenye maji halisi ya taka?

Jaribio la NaNO₃ katika utafiti linaonyesha moja kwa moja mojawapo ya hali muhimu zaidi zisizo na uhakika wakati wa kuhamia kwenye maji halisi ya taka. Ioni shindani zinaweza kubadilisha si CMC tu bali pia uwiano wa kufungamana wa metali–miseli. Kwa kuwa katika maji halisi ya viwandani kunaweza kuwa na Ca²⁺, Mg²⁺ na ioni nyingine za metali pamoja na Na⁺, haiwezi kudhaniwa kwamba utendaji wa maabara wa mfumo wenye ioni moja utaendelea bila kubadilika.

Zaidi ya hayo, mchakato hautokomezi metali bali huikoleza upande wa retentate wa utando. Kwa hiyo, katika mfumo wa mwisho wa kihandisi, mkondo uliokolezwa wenye Cd²⁺ na SDS unapaswa kurejeshwa au kusimamiwa kwa usalama. Utafiti haukutathmini kwa majaribio usimamizi huu wa hatua za chini ya mchakato.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Jina kamili asili la utafiti: Advanced Micellar-Enhanced Ultrafiltration for the Removal of Cadmium (Cd2+) from Wastewater

Waandishi, kwa mpangilio asili: Prakriti Sapkota; Sunith B. Madduri; Raghava R. Kommalapati.

Mchango sawa/mwandishi wa kwanza sawa: Chanzo hakionyeshi mwandishi wa kwanza sawa wala tamko la mchango sawa.

Mwandishi wa mawasiliano: Raghava R. Kommalapati.

Taasisi: 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.

Aina ya chanzo: Makala asili ya utafiti wa majaribio.

Jarida: Water.

Juzuu / toleo / nambari ya makala: Juzuu 18, Toleo 2, Makala 191.

DOI: 10.3390/w18020191

Tarehe ya kuwasilishwa: 24 Novemba 2025.

Tarehe ya marekebisho: 6 Januari 2026.

Tarehe ya kukubaliwa: 9 Januari 2026.

Tarehe ya kuchapishwa: 12 Januari 2026.

Wahariri wa kitaaluma: Cátia A. L. Graça na Ana Sofia Guedes Gorito dos Santos.

Hali ya mapitio ya kitaalamu: Ni makala ya utafiti iliyochapishwa katika jarida Water linalopitia mapitio ya kitaalamu.

Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.

Kiungo rasmi cha uchapishaji:MDPI — ukurasa rasmi wa makala

Kiungo cha DOI:https://doi.org/10.3390/w18020191

Ufikiaji wazi na leseni: Utafiti umechapishwa kwa ufikiaji wazi chini ya leseni ya Creative Commons Attribution (CC BY).

Ufadhili: Utafiti uliungwa mkono na National Science Foundation (NSF) chini ya CREST Center for Energy and Environmental Sustainability—Phase II (CEES), Award #1914692.

Upatikanaji wa data: Waandishi wanaeleza kwamba data zinapatikana ndani ya makala.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wametangaza kuwa hakuna mgongano wa maslahi.

Michango ya waandishi

Uundaji wa dhana: P.S., S.B.M. na R.R.K.

Mbinu: P.S. na S.B.M.

Programu: P.S.

Usimamizi wa data: P.S. na S.B.M.

Utafiti: P.S. na S.B.M.

Rasilimali: R.R.K.

Rasimu asili: P.S.

Ushauri: S.B.M. na R.R.K.

Upatikanaji wa ufadhili: R.R.K.

Mapitio na uhariri: S.B.M. na R.R.K.

Kutokuwiana ndani ya chanzo

0,05 CMC / 0,5 CMC: Katika sehemu ya majaribio na Kielelezo 5, mkusanyiko mdogo wa SDS uliojaribiwa umeonyeshwa wazi kuwa 0,5 CMC, na katika hali hii uondoaji wa Cd²⁺ wa %96,77 ± 0,03 umeripotiwa. Hata hivyo, sehemu ya matokeo ina kauli “Cd²⁺ removal was achieved at a surfactant concentration of 0.05 CMC”. Kwa kuwa utafiti hauonyeshi jaribio tofauti la 0,05 CMC, kauli hizi mbili hazipatani.

Idadi ya utando: Ingawa sehemu ya matokeo inatumia kauli “using both membranes”, sehemu ya nyenzo na mbinu inaeleza utando wa utafiti kuwa utando tambarare wa PES wa ultrafiltration wenye 30 kDa MWCO. Hakuna mfululizo tofauti wa majaribio ulioripotiwa kwa aina mbili tofauti za utando.

Rejea ya Kielelezo 5: Maandishi ya matokeo yanarejelea Kielelezo 5b wakati wa kujadili uondoaji wa Cd²⁺; katika mchoro wa utafiti, Kielelezo 5b kinaonyesha wastani wa flux, huku Kielelezo 5c kikionyesha uondoaji wa Cd²⁺. Tofauti hii ya uhariri katika rejea ipo ndani ya chanzo chenyewe.

Uondoaji wa saa 40: Maandishi yanaeleza kwamba uondoaji ulikuwa zaidi ya %98,5 katika sampuli zote za saa 40; lebo kwenye nukta ya kwanza ya Kielelezo 7b inaonekana kuwa takriban %98,47. Tofauti ni ndogo, lakini kuna tofauti ya kiwango cha kuzungusha kati ya uwasilishaji wa maandishi na grafu katika chanzo.

Kikomo cha tafsiri ya kisayansi

Maji yaliyotumika katika utafiti si maji halisi ya taka za viwandani. Feed ya majaribio iliandaliwa kwa kuweka Cd²⁺ na SDS katika maji yaliyotolewa ioni. Kwa hiyo, neno “wastewater” linalotumiwa katika chanzo linamaanisha uigaji wa maabara, na matokeo hayapaswi kuwasilishwa kama utendaji wa uwanjani uliothibitishwa katika maji halisi ya taka za viwandani.

Jaribio la NaNO₃, ambalo lilionyesha kushuka kwa uondoaji kutoka %99,44 hadi %78,12, linaonyesha moja kwa moja kwamba ushindani wa ioni katika matriki halisi ya maji unaweza kubadilisha utendaji kwa kiasi kikubwa.

Utafiti hauangamizi Cd²⁺ kikemikali; badala yake, hukoleza ioni za metali upande wa retentate wa utando kupitia mfumo wa SDS/miseli. Kwa hiyo, usindikaji wa baadaye wa mkondo uliokolezwa, urejeshaji wa SDS na urejeshaji/utunzaji wa metali ni hatua tofauti za kihandisi katika matumizi ya kiwango kamili, na hazikujaribiwa katika utafiti huu.

Jaribio la saa 40 linaunga mkono uthabiti wa muda mfupi hadi wa kati katika kiwango cha maabara; si ushahidi wa maisha ya utando wa kibiashara wala uendeshaji endelevu wa viwandani wa miezi.

Hali za majaribio, mifumo, matokeo ya nambari, uainishaji na vikwazo katika maudhui haya ya Verianla vinategemea tu utafiti uliochunguzwa. Vyanzo vya nje vilitumika tu kuthibitisha utambulisho wa kibibliografia, kiungo rasmi cha uchapishaji, na hali ya jarida kama chapisho linalopitia mapitio ya kitaalamu/lenye ufikiaji wazi.