Ключевые слова
Как цитировать
Аннотация
Аннотация.Введение. При очистке промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод традиционные мембранные биореакторы (МБР) имеют технические ограничения, такие как высокое энергопотребление и забивание пор мембраны биопленкой (биофоулинг). Для решения данной проблемы использование гибридной солнце-электробиомембранной технологии, синергетически объединяющей фотоэлектрические солнечные панели, низковольтную электрохимическую стимуляцию и процессы биомембранного разделения, является крайне актуальным с точки зрения ресурсосбережения и эффективности очистки. Однако требуется научно-теоретическое обоснование механизмов взаимодействия электродинамических и микробно-мембранных процессов внутри данного гибридного реактора.
Материалы и методы. В исследовании для оценки кинетики очистки сточных вод в солнце-электробиомембранной системе применялись расчетно-аналитические методы и методы моделирования, основанные на уравнениях гидродинамики, массопереноса и электрофизического взаимодействия. С помощью математических моделей проанализированы электростатические силы отталкивания (репульсии) на поверхности мембраны под действием низковольтного постоянного тока (DC), эффективность электрокоагуляции и метаболическая активация микробных консорциумов.
Результаты. Результаты расчетов и анализа показали, что низковольтное электрическое поле, подаваемое от солнечных панелей, резко снижает накопление отрицательно заряженных биопозитивных и органических соединений на поверхности мембраны и уменьшает степень мембранного фоулинга в 2,5–3,0 раза. Вместо этого за счет электрокаталитических процессов установлено, что производительность биологического расщепления соединений азота и фосфора, а также снижения химического потребления кислорода (ХПК) стабилизируется на уровне выше 95%.
Заключение. Проведенная научно-теоретическая оценка подтверждает научную обоснованность применения солнце-электробиомембранной системы в качестве автономной, высокоэффективной и энергосберегающей технологии очистки сточных вод.
Библиографические ссылки
[1]. Ni X., Chen C., Wang Q., Li Z. One-step hydrothermal synthesis of SnO₂–MoS₂ composite heterostructure for improved visible light photocatalytic performance // Chemical Physics. – 2019. - Vol. 525. - Art. 110398. - DOI: 10.1016/j.chemphys.2019.110398.
[2]. Su S., Huang Y., Yang S., Liu B., Sun H., Han G. An innovative strategy for deeply separating macro amounts of molybdenum from tungstate solutions via vulcanization step-by-step and microbubble floating-extraction: theoretical and experimental investigation // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. - 2024. - Vol. 131. - P. 635-652. - DOI: 10.1016/j.jiec.2023.10.066.
[3]. Wen X. J., Niu C. G., Zhang L., Liang C., Zeng G. M. A novel Ag₂O/CeO₂ heterojunction photocatalysts for photocatalytic degradation of enrofloxacin: possible degradation pathways, mineralization activity and an in-depth mechanism insight // Applied Catalysis B: Environmental. - 2018. - Vol. 221. - P. 701-714. - DOI: 10.1016/j.apcatb.2017.09.060.
[4]. Gong B.-T., Yang F.-K., Zhang Y.-Q., Li Y.-W., Qu W.-L., Deng C., Wang Z.-B. Ternary PdCoNi flower-like ultrathin nanosheet assembly with efficient electrocatalytic performance for formic acid oxidation // International Journal of Hydrogen Energy. - 2025. - Vol. 101. - P. 26-33. - DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.12.367.
[5]. Yan J., Song Z., Wang X., Xu Y., Pu W., Xu H., Yuan S., Li H. Enhanced photocatalytic activity of ternary Ag₃PO₄/GO/g-C₃N₄ photocatalysts for Rhodamine B degradation under visible light radiation // Applied Surface Science. - 2019. -Vol. 466. - P. 70-77. - DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.09.234.
[6]. Carbuloni C. F., Savoia J. E., Santos J. S. P., Pereira C. A. A., Marques R. G., Ribeiro V. A. S., Ferrari A. M. Degradation of metformin in water by TiO₂–ZrO₂ photocatalysis // Journal of Environmental Management. - 2020. - Vol. 262. - Art. 110347. - DOI: 10.1016/j.jenvman.2020.110347.
[7]. Jingyu H., Ran Y., Zhaohui L., Yuanqiang S., Lingbo Q., Nti Kani A. In-situ growth of ZnO globular on g-C₃N₄ to fabrication binary heterojunctions and their photocatalytic degradation activity on tetracyclines // Solid State Sciences. - 2019. -Vol. 92. - P. 60-67. - DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2019.02.009.
[8]. Hama Aziz K. H., Mustafa F. S., Karim M. A. H., Hama S. Biochar-based catalysts: an efficient and sustainable approach for water remediation from organic pollutants via advanced oxidation processes // Journal of Environmental Management. - 2025. - Vol. 390. - Art. 126245. - DOI: 10.1016/j.jenvman.2025.126245.
[9]. Slusarski-Santana V., Fiorentin-Ferrari L. D., Fiorese M. L. Antimicrobial Activities of Photocatalysts for Water Disinfection. -2020. - P. 217-243. -DOI: 10.1007/978-3-030-12619-3_9.
[10]. Hama Aziz K. H., Mustafa F. S., Karim M. A. H., Hama S. Pharmaceutical pollution in the aquatic environment: advanced oxidation processes as efficient treatment approaches: a review // Materials Advances. - 2025. - Vol. 6. - P. 3433-3454. - DOI: 10.1039/D4MA01122H.
[11]. Aziz K. H. H., Mustafa F. S., Hama S. Pharmaceutical removal from aquatic environments using multifunctional metal-organic frameworks (MOFs) materials for adsorption and degradation processes: a review // Coordination Chemistry Reviews. - 2025. - Vol. 542. - Art. 216875. - DOI: 10.1016/j.ccr.2025.216875.
[12]. Lu W., Duan C., Liu C., Zhang Y., Meng X., Dai L., Wang W., Yu H., Ni Y. A self-cleaning and photocatalytic cellulose-fiber-supported membrane for complex wastewater remediation // Carbohydrate Polymers. - 2020. - Vol. 247. - Art. 116691. - DOI: 10.1016/j.carbpol.2020.116691.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Copyright (c) 2026 Mirzayorova, S. U. (Muallif)