Mae pilenni uwch-hidlo (UF), gyda'u cywirdeb gwahanu rhagorol (0.001-0.1 μm), yn cael eu cymhwyso'n eang wrth gynhyrchu dŵr yfed a thrin dŵr gwastraff. Fodd bynnag, mae deunydd organig naturiol (NOM), proteinau, polysacaridau, a macromoleciwlau eraill yn tueddu i gronni ar wyneb y bilen ac o fewn ei mandyllau, gan arwain at ddirywiad fflwcs a mwy o bwysau trawsbilen (TMP). Mae'r ffenomen baeddu hon yn dal i fod yn dagfa hollbwysig sy'n cyfyngu ar weithrediad cynaliadwy technoleg UF. Gall strategaethau confensiynol fel adlif, glanhau cemegol, a rhag-drin liniaru baeddu yn y tymor byr, ond yn aml mae'n anochel y bydd glanhau'n aml, hyd oes byrrach y bilen, a defnydd uwch o ynni gweithredol. O ganlyniad, mae archwilio dulliau atgyfnerthu corfforol newydd i liniaru baeddu UF wedi dod yn fan problemus ymchwil yn y byd academaidd a diwydiant.
Mae defnyddio microbubbles aer (MBs) yn cynnig llwybr newydd addawol ar gyfer atal baeddu mewn pilenni UF. Gyda diamedrau fel arfer yn yr ystod micromedr, gall MBs gael eu gwasgaru'n unffurf mewn dŵr, gan gynhyrchu cynnwrf ac effeithiau rhyngwynebol sy'n darparu manteision unigryw mewn prosesau pilen. Mae astudiaethau wedi dangos y gall cyflwyno MBs i ddŵr porthiant UF leihau'n sylweddol agregiad a dyddodiad budr ar wyneb y bilen, a thrwy hynny wella sefydlogrwydd gweithredol.
Yn gyntaf, mae MBs yn cael effaith atal baeddumecanweithiau gwasgariad ac ynysu. Unwaith y cânt eu cyflwyno i'r system UF, mae MBs yn gweithredu fel "gwahanwyr" bach, gan wasgaru budr a gwanhau eu rhyngweithiadau. Mae deunydd organig naturiol a fyddai fel arall yn cronni'n glystyrau yn cael ei ddosbarthu'n fwy cyfartal o dan ddylanwad MBs. Mae'r gwasgariad hwn nid yn unig yn lleihau'r tebygolrwydd o ddyddodiad budr ar wyneb y bilen ond hefyd yn lleihau crynoder yr haen gacen, gan ei gwneud yn fwy hydraidd a rhydd, gan hwyluso treiddiad dŵr. Mae arbrofion wedi dangos y gall presenoldeb MBs leihau'n sylweddol gludedd ymddangosiadol dŵr bwydo, sy'n ffactor allweddol wrth wella perfformiad fflwcs.
Yn ail, gall MBsaddasu'r rhyngweithiadau rhwng organig ac arwyneb y bilen. Effeithir yn arbennig ar asid humig (HA), un o brif gydrannau baeddu organig mewn pilenni UF. Mae MBs yn cysylltu â gronynnau HA mewn hydoddiant, gan newid eu dosbarthiad posibl ζ- a lleihau tueddiad gronynnau wedi'u gwefru i agregu. Mae hyn yn golygu bod MBs yn atal ffurfio haenau organig trwchus yn effeithiol ar wyneb y bilen. Mae astudiaethau'n dangos, mewn arbrofion UF gyda HA-yn cynnwys dŵr porthi, bod cyflwyno MBs wedi cynyddu fflwcs normaleiddio'n sylweddol o dan y ddau fodd hidlo llif marw, gyda'r gwelliannau mwyaf yn cyrraedd hyd at 139%. Mae hyn yn amlygu rôl hollbwysig MBs wrth reoli baw organig.
Yn drydydd, mae MBs yn dylanwadu'n gadarnhaolTMP a sefydlogrwydd fflwcs. O dan weithrediad UF confensiynol, mae fflwcs yn gostwng yn raddol tra bod TMP yn codi gyda defnydd hirfaith. Gyda MBs, fodd bynnag, mae'r strwythur haenau baeddu mwy rhydd a'r adlyniad gwanhau yn arafu dirywiad fflwcs ac yn atal cynnydd TMP. Mae'r effaith hon yn ymestyn amser gweithredu effeithiol y bilen ac yn lleihau'r angen am lanhau aml ac amser segur.
Yn ogystal, mae MBs yn cynnigarbed ynni a manteision amgylcheddol. Trwy liniaru baeddu, mae MBs yn lleihau amlder golchi adlif a glanhau cemegol, a thrwy hynny arbed llawer iawn o ddŵr a chemegau a lleihau costau a beichiau amgylcheddol. Ar ben hynny, mae llai o ddibyniaeth ar gyfryngau glanhau llym yn lleihau difrod cemegol i ddeunydd y bilen, gan helpu i ymestyn oes y bilen a lleihau -treuliau adnewyddu hirdymor ymhellach.
Mae'n werth nodi bod nifer o baramedrau gweithredol yn dylanwadu ar effeithiolrwydd MBs wrth atal baeddu. Er enghraifft, mae pH dŵr porthiant yn effeithio'n sylweddol ar berfformiad MB. Mae astudiaethau wedi dangos, pan fydd y pH yn agos at niwtral (tua 6), MBs sy'n arddangos yr ataliad cryfaf yn erbyn baeddu HA. Mae hyn oherwydd bod moleciwlau HA yn arddangos dosraniadau gwefr sydd fwyaf ffafriol i arsugniad a gwasgariad MB o dan yr amodau hyn. Mae ffactorau eraill megis crynodiad MB, maint swigen, tymheredd y dŵr bwydo, a phwysau hefyd yn chwarae rhan bwysig. Yn gyffredinol, mae tymheredd a phwysau is, crynodiad MB cymedrol, a chyfraddau llif aer uwch yn fuddiol ar gyfer gwneud y mwyaf o berfformiad atal baeddu MB.
Wrth edrych ymlaen, mae gan MBs botensial sylweddol ar gyfer rheoli baeddu UF. Ar y naill law, gallai cyfuno MBs â systemau monitro ar-lein ganiatáu ar gyfer-addasu dos MB mewn amser real yn seiliedig ar signalau fflwcs a TMP, gan gyflawni atal baeddu manwl gywir ac addasol. Ar y llaw arall, gallai MBs gael eu hintegreiddio â gronynnau amsugnol, ychwanegion cemegol ecogyfeillgar, neu strategaethau triniaeth hybrid i ffurfio system rheoli baeddu aml-fecanwaith "corfforol + cemegol + deunydd", gan wella perfformiad ymhellach. Yn ogystal, dylai astudiaethau yn y dyfodol fynd i'r afael â sefydlogrwydd hirdymor MBs a'u heffeithiau microsgopig posibl ar ddeunyddiau pilenni er mwyn sicrhau diogelwch a dibynadwyedd mewn cymwysiadau diwydiannol ar raddfa fawr.
I grynhoi, mae MBs mewn pilenni UF i bob pwrpas yn atal baeddu a achosir gan ddeunydd organig naturiol a macromoleciwlau eraill trwy wasgariad, rheoleiddio rhyngwynebol, ac effeithiau cynnwrf. Maent yn arafu dirywiad fflwcs yn sylweddol ac yn sefydlogi TMP. Gyda'u nodweddion ynni gwyrdd ac isel-, mae MBs yn cyd-fynd â nodau datblygu cynaliadwy technolegau trin dŵr ac yn darparu cefnogaeth gref ar gyfer mabwysiadu ehangach. Wrth i'r dechnoleg aeddfedu ac wrth i strategaethau cymhwyso ehangu, disgwylir i MBs ddod yn elfen hanfodol o systemau rheoli baeddu UF, gan ddarparu atebion mwy effeithlon ac ecogyfeillgar ar gyfer y diwydiant trin dŵr.