博士学位多伦多大学应用科学与工程学院化学工程和应用化学专业的候选人，专门研究用于废水处理的膜制造，专注于水的再利用和资源回收。

“我们需要从将废水视为一种麻烦转变为认识到它作为一种资源的潜力，”她说。“它可以为我们提供水、养分、能源和其他有价值的东西，这些东西可以被收获并用于走向循环经济。”

Abu-Obaid由该学院的研究副院长兼化学工程和应用化学系教授RaminFarnood监督，他是《化学工程杂志》上发表的一篇新论文的主要作者。

该研究介绍了一种可持续的解决方案，用于去除废水中的磷酸盐和铵，以回收养分以备将来使用。

她的新方法使用包含无机颗粒的先进膜从废水中吸收磷酸盐和铵。通过经济高效地回收这些物质，该方法创造了一种新的材料来源，可供农业肥料制造商使用。

来自沐浴、如厕、洗衣和其他来源的用过的水顺着下水道流向下水道，下水道通向废水处理厂，在那里进行清洁，以便安全地排放到大自然中，而不会对环境造成影响。

处理过程的主要目标包括去除固体、有机物、病原体和营养物质，例如来自家庭用品和排泄物的物质——从身体排出的废物。在这些营养素中，磷酸盐和铵是农业肥料中的两种基本成分。

虽然磷对于植物的繁荣至关重要，但过多的化学物质会导致富营养化——当环境中的营养物质变得过于丰富时，就会开始一个复杂的过程，从而导致藻类的爆炸式增长。

这些有害的藻类大量繁殖会耗尽水中的氧气，形成“死区”，让水生生物窒息而死。长期接触铵也会对水生生物产生毒性。

目前的废水处理设施已经建立了在处理过程中去除磷酸盐和铵的工艺。通常，化学处理将磷酸盐转化为固体形式，沉淀在水底，然后作为污泥收集并送往垃圾填埋场。传统上使用生物处理去除铵，细菌消耗它并将其转化为硝酸盐，然后转化为氮气。

“这是两种高价值产品，是肥料的关键成分，但目前的废水处理工艺将这些营养物质视为废物，”Abu-Obaid说。

“我的解决方案是完全从水中提取养分，这样它就可以用作肥料生产的来源。”

许多科学家警告说，目前农业磷的消耗速度可能导致严重短缺，从而扰乱全球粮食供应。Abu-Obaid的新方法可以通过将废水转化为这些营养物质的可行来源来帮助增加供应。

虽然许多用于水过滤的膜依靠精心设计的孔隙将目标物质从水中过滤出来，但Abu-Obaid的方法有所不同。她的膜包含由矿物赤晶石和沸石13X(一种分子筛)制成的微小颗粒，对磷酸盐和铵吸附具有高亲和力(其中固体将溶质分子保持为薄膜)。

“我们不会通过尺寸排除或施加巨大压力来移除我们想要移除的东西，”Abu-Obaid说。“相反，是膜内的颗粒在进行去除，膜的工作是将它们固定在适当的位置。”

虽然这些颗粒可以自行完成这项工作，但Abu-Obaid说，困难在于将它们从废水中去除，并且担心它们会被浸出。

使用膜将它们固定到位开辟了两相操作的可能性：首先，颗粒从废水中吸附铵和磷酸盐，然后使用氢氧化钠溶液清洗膜，同时回收营养物质并使颗粒再生。

在这项研究中，膜能够在动态水流条件下捕获磷酸盐和铵离子，即使在存在其他竞争离子的情况下，也能从合成废水中去除84%的铵离子和100%的磷酸盐。

虽然Abu-Obaid认为她的实验表明该方法在该应用中具有巨大潜力，但她认为需要进一步研究以调查此类系统大规模应用的设计考虑因素。

“这是膜技术的非传统用途，它更常用于尺寸排阻型过滤，”她说。

“要证明我们为什么使用这项技术来回收尚未稀缺到当前供应链受到威胁的营养素，这也可能具有挑战性。但我们相信，我们可以从领先于该问题并为未来建立潜在的可持续资源中受益。”

在此之前，Abu-Obaid希望这一新解决方案以及其他从废水中回收营养物质的创新技术能够获得更多支持。

“我们需要进一步的技术经济研究、长期稳定性和试点研究，以证明这项技术在为废水管理创造更可持续的未来方面的实用性，”她说。

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标签：铵废水物质