بسیاری از مواد مضر در فاضلاب سرسختانه در برابر شکسته شدن توسط تصفیه خانه های فاضلاب بیولوژیکی مقاومت می کنند. محققان فراونهوفر یک سیستم واکنش فتوشیمیایی را توسعه داده اند که در آن آب را می توان به طور قابل اعتمادی با نرخ جریان بالا توسط نور فرابنفش بدون نیاز به اضافه کردن کاتالیزورهای شیمیایی درمان کرد. آنها در حال ارائه یک نمونه اولیه صنعتی در IFAT امسال در مونیخ، 5-9 مه خواهند بود.
چیزهای متعددی در فاضلاب ما وجود دارد که نباید راه خود را به محیط زیست پیدا کنند -- با این حال تصفیه خانه های فاضلاب تنها بخشی از این مواد را حذف می کنند. به طور خاص، باکتری هایی که معمولاً در مرحله درمان زیستی به کار گرفته می شوند، تأثیری بر مواد ماندگار که شامل ترکیبات هیدروکربنی بسیار پایدار هستند، ندارد. نتیجه: باقی مانده های عامل تمیز کننده و آفت کش ها و همچنین مواد فارماکولوژیک در حال رسیدن به آب های زیست محیطی هستند. بارگیری از این نوع مواد مضر در دریای شمال، به عنوان مثال، در حال حاضر به وضوح قابل اندازه گیری امروز است.
محققان موسسه مهندسی بین صورت و بیوتکنولوژی فراونهوفر IGB در اشتوتگارت به همراه شرکای صنعتی بین المللی اکنون یک سیستم واکنش شیمیایی جدید را توسعه داده اند که این نوع مولکول های مقاوم و مضر را به طور کامل و کارآمد تجزیه می کند -- بدون اینکه نیاز به اضافه کردن مواد شیمیایی مانند پراکسید هیدروژن داشته باشد، به عنوان مثال. در عوض، محققان اساساً از قدرت «خود شفا بخش» آب به کمک فتولیز (نام دیگر تجزیه فتوشیمیایی) استفاده می کنند. اصل فتولیز بر اساس تقسیم مولکول های آب با استفاده از فتون است. هر چه طول موج نور کوتاه تر باشد، انرژی فتون ها بیشتر می شود. بنابراین محققان از منابع نوری در این سیستم استفاده می کنند که نور فرابنفش را منحصراً در منطقه ۱۷۲ نانومتری ساطع می کنند -- منظور از فتون های بسیار پرانرژی است. به محض ورود این فتون ها به آب، مولکول های H2O را تقسیم می کنند و در نتیجه شعاع های هیدروکسیل بسیار واکنش پذیر را تشکیل می دهند. او می گوید: «این ترکیبات هیدروکسیل پتانسیل واکنش حتی بالاتری نسبت به اکسیژن اتمی دارند، به عنوان مثال. بنابراین آنها قادر به تجزیه حتی ترکیبات هیدروکربنی بسیار پایدار موجود در بقایای مضر هستند.» زیگفرید اگنر، رئیس بخش فناوری فرایند فیزیکی در IGB توضیح می دهد.
کنترل حرکت آب
یک صید وجود دارد، با این حال: این فرایند تنها در مجاورت فوری انتشار دهنده UV صورت می گیرد-- یک عنصر شیشه ای مستطیل شکل و مسطح که در رگ رآکتور قرار دارد. هنگامی که قدرت به عنصر اعمال می شود، رادیکال های هیدروکسیل یک لایه مرزی واکنشی نازک را تنها در حدود ۵۰ میکرومتر در عمق اطراف سطح خارجی شیشه تشکیل می دهند. برای اینکه مطمئن شویم هیچ ذرات مضری بدون درمان فرار نمی کنند، آب باید به طور قابل کنترل و قابل تأییدی از طریق این لایه مرزی هدایت شود-- یک کار واقعا حیله و تزویر. از یک سو باید مطمئن شوید که تمام محتویات رگ رآکتور درمان می شود. از سوی دیگر، محققان می خواهند تا حد امکان مطمئن باشند که تک تک رادیکال های هیدروکسیل تشکیل شده نیز برای یک واکنش شیمیایی استفاده می شود. این به این دلیل است که رادیکال های هیدروکسیل بسیار واکنشی بسیار کوتاه مدت هستند. اگر هیچ مولکول "تازه" پیدا شود که در طول این فاصله زمانی با آن واکنش نشان دهد، انرژی رادیکال های هیدروکسیل بدون استفاده می رود. کارشناسان در اشتوتگارت در کنترل حرکت آب موفق بوده اند به طوری که تمام محتویات رگ های رآکتور به طور قابل اعتماد و بسیار کارآمد درمان می شوند.
اولین نمونه اولیه صنعتی که از طریق قرار دادن 2.5 متر مکعب در ساعت دارد، توسط محققان و شرکای صنعت آنها در نمایشگاه تجاری نشان داده خواهد شد. اگنر توضیح می دهد: «مقدار مشخصی از تنوع طبیعی است، چرا که سرعت پردازش البته به درجه آلودگی نیز بستگی دارد.» برای اطمینان از تخلیه آب در واقع تنها در صورتی که کیفیت آن بی عیب و نقص باشد، واحد مجهز به یک مکانیسم ایمنی اضافی است. یک سیستم حسگر درست در بندر تخلیه قرار دارد که آب را برای مواد مضر زیر نظر دارد. آب تنها یک بار تخلیه می شود که ایمپالاها زیر حداکثر ارزش مجاز قرار می گیرد. کل واحد کاملا خودکار و قابل برنامه ریزی است -- به عنوان مثال، بسته به نرخ برق در ارائه می توان آن را روشن و خاموش کرد.
منبع داستان:
موادارائه شده توسطفراونهوفر-گسلشفت. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.
