Группа исследователей из Университета штата Флорида, изучающая новые методы удаления токсичных тяжелых металлов из твердых биологических отходов - твердых отходов, оставшихся после очистки сточных вод, - обнаружила, что ключевым моментом является короткое вращение в микроволновой печи.
Метод удалял в три раза больше свинца из биологических твердых веществ по сравнению с обычными методами и может снизить общую стоимость переработки более чем на 60 процентов, что делает его возможным инженерным решением, помогающим производить удобрения и позволяющим жить большему количеству людей. с чистой почвой и водой. Исследование опубликовано в Journal of Cleaner Production.
«Твердые биологические вещества являются ценным ресурсом, но тяжелые металлы препятствуют их использованию», - сказал Ган Чен, профессор инженерной инженерии и окружающей среды в Инженерном колледже FAMU-FSU.
По мере того, как население планеты растет и все больше людей переезжает в города, очистные сооружения по всему миру производят все больше биологических твердых веществ. Эти побочные продукты часто утилизируются на свалках или мусоросжигательных заводах, но у этих решений есть недостатки, такие как высокая стоимость или вторичное загрязнение в результате самого процесса очистки..
Другой вариант - компостировать твердые биологические вещества, используя их в качестве ингредиента удобрения, которое находит вторую жизнь в сельском хозяйстве. В Соединенных Штатах перерабатывается около половины всех твердых биологических веществ.
Перед утилизацией или переработкой их необходимо сделать безопасными для использования. Одним из препятствий является присутствие тяжелых металлов, названных так из-за их большого атомного веса. Поскольку эти потенциальные токсины могут попасть в окружающую среду из твердых биологических веществ, важно их извлечь. Однако такое извлечение может быть дорогостоящим.
Чэнь и его команда обратились к своим знаниям об энергии, чтобы разработать более эффективный процесс.
Расследование началось с теории. Они рассчитали количество энергии, необходимое для разрыва связей, связывающих тяжелые металлы с остальной частью твердого биоматериала, но не разрушающего самого твердого биоматериала. Где-то в электромагнитном спектре группа Чена нашла излучение с нужным количеством энергии.
Микроволновое излучение казалось в самый раз. После обработки в микроволновой печи исследователи смогли удалить тяжелые металлы из твердых биологических веществ с помощью меньших доз химических веществ, чем требуется для традиционной экстракции.
Этот метод можно распространить на объекты, обслуживающие город или регион, чтобы предоставить им менее дорогой способ сделать твердые биологические вещества безопасными, сказал Чен.
Это важная работа, потому что, если тяжелые металлы остаются в твердых биологических веществах, которые вносятся в почву, эти металлы могут поглощаться растениями, которые становятся частью пищевой цепи для животных или людей. По мере накопления в организме они могут вызывать умственную отсталость у детей, деменцию у взрослых, расстройства центральной нервной системы и поражение органов.
"Мы хотим разорвать петлю", - сказал Чен.
Бывший докторант Сименг Ли, нынешний доцент кафедры гражданского строительства Калифорнийского государственного политехнического университета, Помона, Рунвэй Ли, докторант инженерного колледжа FAMU-FSU, и Юненг Тан, ассистент Профессор гражданской и экологической инженерии Инженерного колледжа FAMU-FSU внес свой вклад в это исследование. Это исследование было поддержано Центром обращения с твердыми и опасными отходами Хинкли.