ინტეგრირებული მიდგომა ბუნებრივი წყლების დამუშავებაში დაბინძურების კონტროლისთვის

ნაშრომში წარმოდგენილია ბუნებრივი წყლების ნანოფილტრაციის დაბინძურების მექანიზმების თეორიული და ექსპერიმენტული  კვლევის შედეგები ტურბულენტური ნაკადის პირობებში.  შემუშავებული იქნა ბუნებრივ წყლებში არსებული ნაწილაკების ზომის კლასიფიკატორი, რომელიც ეფექტურად აღწერს წყლის შედგენილობას, რომლის მიხედვით შესაძლებელია ფილტრაციისათვის შეირჩეს შესაბამისი ბარომემბრანული პროცესები და  უზრუნველყოს სხვადასხვა ზომის ნაწილაკების ეტაპობრივი მოცილება. ბუნებრივ წყლებში ნაწილაკების ზომის კლასიფიკატორი წარმოადგენს ინსტრუმენტს ნანოფილტრაციული დაბინძურების  მექანიზმების გასარკვევად. ბუნებრივი წყლების და მოდელური ხსნარების  ფილტრაცია ხორციელდებოდა ტურბულენტურ რეჟიმის პირობებში Re>4000 ლაბორატორიული კროს-ფლოუს მოდულის გამოყენებით სხვადასხვა სელექტიურობის მქონე პოლიამიდური მემბრანების გამოყენებით. დადგენილი იქნა, რომ მემბრანის ზედაპირზე წარმოქმნილი ნალექის ნაწილაკების ზომის განაწილება  სისტემატურად იცვლებოდა  მემბრანის სელექტიურობასთან ერთად. 80% სელექტიურობის მემბრანაზე ნალექი დომინირებული იყო უფრო დიდი ნაწილაკებით (d₅₀ ≈ 5–15 მკმ). 96% სელექტიურობის მემბრანამ შეინარჩუნა უფრო წვრილი კოლოიდები (d₅₀ ≈ 0,5–2 მკმ, 10–500 ნმ ფრაქციის ზრდა). მაღალი სიმღვრივის (FTU-10–50) ხსნარების პირდაპირი ნანოფილტრაცია იწვევს  მემბრანის ზედაპირის სწრაფ დაბინძურებას და ნაკადის მნიშვნელოვან შემცირებას (>70%). ამიტომ რეკომენდირებულია მაღალი სიმღვრივის ხსნარების  წინასწარი მიკრო- და ულტრაფილტრაცია, რაც  ამცირებს სიმღვრივეს FTU2-მდე  და შემდეგ ეტაპზე ნანოფილტრაცია, რაც  უზრუნველყოფს მაღალი დაბინძურების მქონე ბუნებრივი წყლებიდან სტერილური წყლის მიღებას. დადგინდა, რომ მემბრანის სელექტიურობის ზრდასთან ერთად ნალექის ნაწილაკების ზომის განაწილება (PSD) გადადის უფრო წვრილი კოლოიდების მიმართულებით (10–500 ნმ), რაც იწვევს უფრო კომპაქტური ნალექის ფორმირებას. მიღებული შედეგები ადასტურებს, რომ ბუნებრივ წყლებში ნაწილაკების ზომის კლასიფიკატორი წარმოადგენს ეფექტურ ინსტრუმენტს დაბინძურების მექანიზმების კვლევისათვის და ნანოფილტრაციული სისტემების ოპტიმიზაციისთვის.