Peneliti Inggris telah mengembangkan membran serat berongga keramik yang dikombinasikan dengan oksidasi fotokatalitik untuk mengolah air limbah tanaman kelapa sawit. Industri kelapa sawit adalah pilar pertanian global, namun air limbah tanaman kelapa sawit (POME) yang dihasilkan selama produksi memiliki kandungan organik yang tinggi dan warna yang pekat, sehingga pengolahan biologis dan fisikokimia tradisional tidak cukup untuk memenuhi standar. Pembuangan langsung akan menyebabkan eutrofikasi dan kerusakan ekologi. Para peneliti telah mengembangkan membran serat berongga keramik mullite berlapis ganda TiO₂-yang tertanam untuk memecahkan masalah pengolahan POME yang dalam dan pengotoran membran.
I. Desain Eksperimental dan Metode Persiapan
1. Bahan dan Struktur: Lapisan dalam adalah mullite murni, memberikan dukungan mekanis dan substrat filtrasi; lapisan luarnya adalah mullit + 1~4% berat TiO₂, memberikan aktivitas fotokatalitik.
2.Proses Persiapan: Metode transformasi fase + co-sintering digunakan. Sintering pada suhu 1350 derajat menghilangkan-masalah delaminasi lapisan ganda, dan struktur serat berongga disiapkan dengan pencetakan ko-ekstrusi.
3.Data Membran: Ketebalan membran jadi (setelah sintering): Membran-lapisan tunggal (SL): 900 μm, Membran bilayer: 1090–1310 μm; Panjang membran yang digunakan untuk pengujian: 10 cm untuk pengujian fotokatalisis, 7 cm untuk pengujian flux/retention cutoff.
II. Hasil Penelitian
1. Korelasi Struktur dan Kinerja: Membran bilayer menunjukkan ikatan yang erat tanpa delaminasi, dan TiO₂ berhasil dimuat, dengan kandungan Ti meningkat menjadi 3,76% dengan peningkatan penambahan. 3 wt% TiO₂ (DL3) menunjukkan kekuatan lentur tertinggi (16,34 MPa) dan stabilitas mekanik terbaik; 4 wt% TiO₂ (DL4) memiliki ukuran pori terkecil (28,25 nm) yang termasuk dalam level ultrafiltrasi. Pemuatan TiO₂ mengurangi porositas dan fluks air murni namun secara signifikan meningkatkan antifouling dan stabilitas fluks.
2.Efek Pemisahan dan Fotokatalitik: Membran bilayer jauh lebih unggul daripada membran-lapisan tunggal, dengan tingkat retensi DL₃ sebesar 54,50%, dibandingkan dengan hanya 11,27%–19,32% untuk membran-lapisan tunggal.
- Penghapusan Polutan: DL4 berkinerja paling baik di bawah sinar UV, mencapai tingkat penghilangan COD sebesar 44,92% dan tingkat penghilangan warna sebesar 52,40%, dengan fluks sebesar 18,90 L/(m²・h・bar).
- Stabilitas dan Antifouling: DL3 dan DL4 menunjukkan tingkat pemulihan fluks (FRR) dan indeks stabilitas (SI) yang jauh lebih tinggi, tetap stabil bahkan setelah tiga siklus, menunjukkan kinerja pembersihan mandiri yang luar biasa.
- Membran-lapis tunggal mengalami pengotoran parah dan penurunan fluks yang tajam, sedangkan membran-lapis ganda secara signifikan mengurangi pengotoran membran karena degradasi fotokatalitik TiO₂ pada polutan.
AKU AKU AKU. Kelebihan, Kekurangan, dan Prospek Masa Depan
Keunggulan Inovatif
- Struktur-lapisan ganda menyeimbangkan kekuatan mekanik, kinerja filtrasi, dan aktivitas fotokatalitik, sehingga memecahkan masalah pemisahan dan pemulihan TiO₂.
- Membran keramik tahan terhadap asam, alkali, dan suhu tinggi, sehingga lebih cocok untuk aplikasi air limbah industri dibandingkan membran polimer.
- Sifat-pembersihan mandiri mengurangi frekuensi pembersihan.
Arah Masa Depan
- Optimalkan pemuatan TiO₂, suhu sintering, dan ukuran pori membran untuk meningkatkan efisiensi degradasi.
- Doping dengan N dan Zr memperluas rentang respons fotores, memungkinkan fotokatalisis cahaya tampak.
- Proses fabrikasi ditingkatkan, dan-skala percontohan serta verifikasi operasional-jangka panjang dilakukan.
IV. Ringkasan
Membran serat berongga keramik mullite bilayer yang tertanam TiO₂-telah berhasil disiapkan untuk pengolahan air limbah pabrik kelapa sawit, mencapai efek sinergis dari pemisahan filtrasi dan degradasi fotokatalitik. Ini menunjukkan keunggulan signifikan dalam anti-pengotoran, stabilitas, dan-pembersihan mandiri. Teknologi ini memberikan solusi berkelanjutan untuk pengolahan mendalam air limbah kelapa sawit dan menawarkan referensi penting untuk desain dan penerapan membran fotokatalitik berbasis keramik-.