膜処理とUV/光触媒処理におけるウイルス・微量化学物質の除去特性の解明

阐明膜处理和紫外线/光催化剂处理中病毒和微量化学物质的去除特性

• 批准号: 22K18043
• 负责人: 竹内 悠
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18043/
• 关键词: 下水再利用; 膜処理; 光触媒; 微量化学物質; ウイルス; UV-LED

本研究の目的は、下水再利用の安全性の向上に資する新たな促進酸化処理プロセスの開発である。光触媒を担持したセラミック膜と紫外線（UV）照射を組み合わせた促進酸化処理（UV/光触媒/膜処理）に着目し、酸化力に優れるOHラジカルを効率的に生成する光触媒とUV波長の組み合わせを検討した。また、従来の下水処理では除去されない微量化学物質を対象に、異なるUV波長におけるUV/光触媒/膜処理での除去性を評価した。UV/光触媒/膜処理での光触媒ごとのOHラジカル生成効率を比較すると、TiO2、(SiO2)(TiO2)、SrTiO3の順に高い結果となった。光触媒担持量2.0 mg/cm2において、TiO2を担持したリアクターでは(SiO2)(TiO2) を担持したリアクターの約20倍のMSA生成濃度が得られ、高いOHラジカル生成効率を示すことが明らかとなった。また、254 nm、265 nm、310 nmのUV波長領域では、いずれのリアクターにおいても波長ごとのOHラジカル生成効率に差異は見られなかった。UV/TiO2/膜処理での微量化学物質の分解除去性を評価するため、下水処理水中の残存が懸念されるDEETを対象に純水系における分解除去実験を行った。光触媒を担持していない膜処理およびUV/膜処理ではDEETは除去されなかったのに対し、UV/TiO2/膜処理では70-82%の除去率が得られたことから、DEETの除去に対するUV/TiO2/膜処理の有効性がうかがえた。

本研究的目的是开发一种新的加速氧化处理工艺，有助于提高污水回用的安全性。我们以支持光催化剂的陶瓷膜和紫外线（UV）照射相结合的加速氧化处理（UV/光催化剂/膜处理）为中心，正在考虑将光催化剂与UV波长相结合，有效地产生具有优异氧化能力的OH自由基。 。我们还评估了在不同紫外线波长下使用紫外线/光催化剂/膜处理传统污水处理无法去除的微量化学物质的去除能力。当比较UV/光催化剂/膜处理中每种光催化剂的OH自由基产生效率时，TiO2、(SiO2)(TiO2)和SrTiO3依次获得最高结果。在光催化剂负载量为2.0 mg/cm2时，负载TiO2的反应器中MSA的产生浓度约为负载(SiO2)(TiO2)的反应器的20倍，表明OH自由基的产生效率较高。另外，在254nm、265nm、310nm的UV波长区域中，在任一反应器中，各波长的OH自由基生成效率均未观察到差异。为了评价UV/TiO2/膜处理分解去除微量化学物质的能力，我们在纯水系统中针对处理后污水中残留的避蚊胺进行了分解去除实验。没有光催化剂和UV/膜处理的膜处理不能去除DEET，而UV/TiO2/膜处理的去除率达到70-82%。/TiO2/膜处理的有效性得到了证明。

项目成果

Potential of integrated membrane and TiO2-based advanced oxidation processes for greywater reclamation

集成膜和基于 TiO2 的高级氧化工艺用于灰水回收的潜力

• 发表时间: 2023
• 作者: H. Takeuchi;R. Homma;Y. Onodera;A. Noda;S. Sameshima;Y. Arai and F. Nishimura
• 通讯作者: Y. Arai and F. Nishimura

Technical University of Munich(ドイツ)

慕尼黑工业大学（德国）