Modificētu ultrafiltrācijas membrānu ietekme uz baktēriju dzīvotspēju ūdens sistēmās

Abstract

Pēdējos gados membrānu filtrēšana ir kļuvusi par būtisku sastāvdaļu ūdens un notekūdens attīrīšanā. Ar ultrafiltrācijas membrānām no ūdens var atdalīt suspendētās cietās vielas, baktērijas, vīrusus un citus piesārņojumus. Šī tehnoloģija ir pierādījusi savu efektivitāti dzeramā ūdens ražošanā un notekūdeņu attīrīšanā, tomēr joprojām pastāv to aizsērēšanas problēma, no kuras lielu daļu veido bioloģiskā aizsērēšana, piemēram, bioplēves. Tā kā intensīva membrānas tīrīšana var priekšlaicīgi sabojāt membrānu un samazināt tās kalpošanas laiku, membrānu virsmas modificēšana ar antibakteriāliem virsmas pārklājumiem tiek uzskatīta par potenciālu alternatīvu risinājumu. Šī pētījuma mērķis bija izpētīt kā dažādas modificētas ultrafiltrācijas membrānas ietekmē baktēriju dzīvotspēju un vai iespējams atrast modifikāciju, kas samazinātu bioloģisko aizsērēšanu. Mērķa sasniegšanai tika veikti laboratorijas eksperimenti ar Escherichia coli un pētīts kā dažādu modificētu membrānu ietekmē mainās tās kultivēšanas, šūnu membrānu integritātes un metaboliskās aktivitātes parametri. Iegūtie rezultāti parādīja, ka vislielāko antibakteriālo aktivitāti uzrādīja membrāna, kas ir modificēta ar ZnO nanodaļiņām. Šī membrānas virsmas modifikācija uzrāda skaidru biofilmu veidošanās trūkumu uz membrānu virsmas. Baktērijas, kas atradās uz membrānas virsmas, bija mirušas vai neattīstījās tik intensīvi kā salīdzinot ar CaFeOx, BiOX un nemodificētām membrānām.

In recent years, membrane filtration has become an essential part of water and wastewater treatment. Ultrafiltration membranes can remove suspended solids, bacteria, viruses and other contaminants from water. This technology has proven its effectiveness in drinking water production and wastewater treatment, but there is still the problem of fouling, much of which is caused by biofouling such as biofilms. As intensive membrane cleaning can prematurely damage the membrane and reduce its lifetime, which is why surface modification of membranes with antibacterial properties is considered as a potential alternative solution. The aim of this study was to investigate how different modified ultrafiltration membranes affect bacterial viability and whether it is possible to find a modification that would reduce biofouling. To achieve this aim, laboratory experiments were carried out on Escherichia coli and the effect of different modified membranes on its cultivation parameters, cell membrane integrity and metabolic activity was investigated. The results showed that the membrane modified with ZnO nanoparticles showed the highest antibacterial activity. This modification of the membrane surface shows a clear lack of biofilm formation. Bacteria present on the membrane surface were dead or did not reproduce as intensively as compared to CaFeOx, BiOX and unmodified membranes.