Bilim insanları, manganez ferrit nanoparçacıklarının su arıtma tesislerinde kullanılan depolama kağıtlarının yerine kullanılabileceğini ve bu sayede dünya genelinde erişim suyunun önemli ölçüde artabileceğini söylüyor.
Sharjah Üniversitesi Bilim ve Mühendislik Enstitüsü’nden araştırma hizmeti ve konusunda ortak Dr. İsmail Almanassra, “Çalışmamız olağanüstü sonuçlar kaydetti. Yüzde 2 oranında kompozit malzeme içeren en yüksek performanslı membran, 351.4 LMH su akış hızı elde etti; bu, saf PES membranlardan 2.6 kat daha yüksek.” dedi.
PES veya polietersülfon membranları, su arıtma tesisleri için, içme suyunun kaybolmasına izin verilmesi, bozuk kırılmaların bozulmasını engellemesi için çok önemlidir. Suyun İçerdeki kir, tuz ve diğer temizleyiciler.
Almanassra, “Bu gelişimin önemi, su arıtma proseslerinin değişime uğrama potansiyeli içinde bulunabilir; geniş bir yelpazede teknolojik, ekonomik, gelişmiş ve sağlık yararları sunuyor” dedi.
Journal of Membrane Science‘te yayınlanan bir gelişmeye göre, araştırmacılar “üstün su analizleri ve kırmızı tutarlara sahip UF membranları” oluşturdular. Bu membranlar, mevcut su arıtma yöntemlerinin temel verimsizliklerini giderebilme yeteneğine sahiptir.
Almanassra, “Proje, biyolojik olarak korunmanın etkili bir şekilde kurulumu, bakımı ve işletme maliyetlerinin azaltılması ve daha verimli bir su yönetimi sayesinde sürdürülebilirliğe katkı içermektedir.” dedi.
Dünya çapındaki su arıtma tesislerinde ultrafiltrasyon (UF) membranları yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı şekilde tuzdan arındırma projelerinde, tarım suyunun ön işlemelerinde, gıda işlemelerinde, endüstriyel kimyasal ayrışmada ve atık su arıtımında sıklıkla kullanılırlar.
İçme suyu kaydı için UF membranları, endotoksinleri, virüsleri ve diğer katı maddeler ve patojenleri kaybetmeta tutan bir bariyer görevi görür. Bu, yüksek güvenlik ve düşük tortu yoğunluğuna sahip su elde edilmesini sağlar. Genel olarak polimerlerden veya seramikten yapılırlar.
Almanassra, su arıtma ve tuzdan arındırma tesislerinin şu anda çeşitli zorluklarla karşılaştığını belirterek, “Özellikle polimer bazlı ultrafiltrasyon (UF) membranlarının kirlenmesinin giderilmesi için, ön arıtma aşamasında bu sorunlar daha belirgin hale geliyor.” dedi.
“Önemli bir sorun, biyolojik malzemelerin membranında kalıcılığıyla oluşan biyolojik sorunlardır; bu durum, genişleyen özellikler ve olumsuz etkiler.”
Su arıtma tesislerinde kullanılan UF membranlarının değişimi ve değişimi, biyolojik kirlilik nedeniyle düşer. Suyu kirleten ve kontamine etmeyen mikroorganizmalar, içme suyu üretimini azaltır ve membran yüzeylerini kaplar, engeller veya zarar verir.
İşletme mühendisleri hala bunu başarıyor. Bu sorunun çözümü için tipik olarak iki çözüm izlerler. Su üretimini ve geçirgenliğini sürdürmek için öncelikle FU membranları üzerindeki işletme basıncını artırıyorlar. İkincisinde ise biyolojik olarak kirlenmiş membranların sık sık değiştirilmesi gerekir.
(a) MnFe2O4/g-C3N4 nanokompozitinin hazırlanmasının grafiksel gösterimi, (b) NIPS yöntemiyle MnFe2O4/g-C3N4/PES hibrit UF membranlarının stoklanması ve (c) filtrasyon deneyleri için kullanılan kapalı hücre filtrasyon düzenieklerinin grafiksel gösterimi. Fotoğraf: Journal of Membrane Science (2024).
Bununla birlikte yetenekli yazarları, onun iki çözümünün işletme ve bakım maliyetlerini artırdığını göstermektedir. Araştırmacılar, biyolojik korumayı en aza indirgemek ve uzun vadeli maliyetleri düşürmek için hidrofilik malzemeleri birleştirerek UF membranlarını geliştirerek bir şekilde depoluyorlar.
Almanassra, “Bu çözümü yalnızca genişletmeme ve arındırma oranlarını artırmayla kalmaz, aynı zamanda biyolojik kuralların önemli ölçüde mevcut olmasıyla daha verimli ve maliyet etkin su arıtma çözümlerine yol sağlar.” dedi.
Bilim insanlarının yeniliği, PES UF membranları için nanofiller olarak kullanılmak üzere manganez ferrit nanoparçacıkları ile 2D grafit karbon nitrürn modifikasyonlarındaki başarılarındadır. Membranlar, faz dönüşüm yöntemiyle, katkı maddesinin kütle miktarları başlangıçtan itibaren %0,5 ile %3 arasında üretilmektedir.
Test ve değerlendirmeden önce, bu filmlerin morfolojilerini, yüzey pürüzlülüğünü ve fiziko-kimyasal ve mekanik özelliklerin değerlendirilmesi için çeşitli teknikler kaydedildi. Bunun ardından, zarların zaman içinde kirlendiği bilinen parçalarla test edildi.
“Membranımız, reddi ve kirlenmeye karşı direnç açısından mükemmel bir performans sergileyerek, HA ve BSA’nın %95’inden fazlasını filtreledi.” Etkileyici bir şekilde hidrolik yıkamadan sonra safra zarı, %88’in üzerinde bir geri mülkiyet özelliğini korur.
Suya ait benzersiz ayrıntılar, malzeme biliminde önemli bir ilerlemeyi gösteriyor ve arıtımının çeşitliliği çeşitli uygulamalara sahip. Sonuç olarak, bu proje daha temiz ve daha güvenli su sağlayarak, kamu tüketimini iyileştirici ve küresel olarak kullanılabilir ve su kıtlığında ölçeklenebilir çözümler sunuyor.
Kaynaklar:
- phys.org/news/2024-08-manganez-nanopartiküller-kullanılabilirlik-dünya-içilebilir
- http://www.sciencedirect.com/science/article
Haberi Derleyen: Selin Karavul – Çukurova Üniversitesi Fizik Bölümü 3.sınıf öğrencisi
