Omfattande rening krävs för att producera tillförlitligt och välsmakande dricksvatten. Rening består av en serie processer, och vattenavhärdning är ett viktigt steg i vattenrening. För närvarande, de flesta vattenavhärdningsprocesser använder en specifik typ av avhärdningsreaktor, känd som fluid-solid fluidised (LSF) bäddreaktorer. Det uppskattas att miljontals kubikmeter vatten per år mjukas upp med detta tillvägagångssätt.

Den senaste studien, publiceras i tidskriften Kemiteknikvetenskap:X , använde toppmoderna datorsimuleringar såväl som experimentella data för att undersöka vätskedynamiken i dessa mjukningsreaktorer.

Traditionellt, man har trott att dessa reaktorer uppvisar homogent beteende, där korn i reaktorn är likformigt fördelade genom vätskan utan observerbara luckor.

Dock, forskargruppen, som inkluderade forskare från Eindhovens universitet, Delfts universitet, Queen Mary, Utrecht University of Applied Sciences och vattencykelföretaget Waternet, fann att dessa granulära bäddar i mjukningsreaktor istället hade en heterogen struktur med lokala tomrum och instabiliteter.

Det förväntas att dessa resultat kommer att möjliggöra optimering och förbättring av nuvarande dricksvattenavhärdningsprocesser, eftersom den observerade heterogeniteten påverkar kristallisering och kemiska reaktioner associerade med mjukningsprocessen på oväntade sätt. I tur och ordning, detta kan leda till produktion av avhärdat dricksvatten av hög kvalitet till en lägre kostnad, och med reducerad CO ₂ utsläpp.

Att ge studenter forskningserfarenhet

Två Queen Mary-studenter i kemiteknik, Jamila Rahman och Phoebe Berhanu, är medförfattare på tidningen och var involverade i att genomföra experimenten, som en del av deras Industrial Placement-år på Waternet Amsterdam förra året.

Dr. Edo Boek tillade:"Det är spännande att se att vi inom den första kohorten av vårt nya kemiteknikprogram har kunnat ge våra studenter möjligheten att bli medförfattare till en peer-reviewed publicerad studie, samt ge dem viktig industriell erfarenhet."

Vi pratade med Jamila och Phoebe om deras erfarenhet av industriell placering på Waternet och hur det känns att bidra till en publicerad forskningsartikel.

Hur blev du involverad i forskningen?

"Vi var tidigare medvetna om projektet på grund av vår problembaserade lärandemodul som en del av kursen. det var Onno Kramers entusiasm (Waternet och TU Delft) angående gapet i denna vetenskap som verkligen drog oss till det. Vi började med diskussioner om att kvantifiera metoder och omfattningen av denna idé ledde till slut till detta publicerade dokument."

Kan du berätta lite mer om din industriplacering?

"Den industriella placeringen började med att vi gjorde oss bekanta med fluidiseringskolonnerna vid Utrecht University, vi tillbringade den här tiden med att arbeta med andra praktikanter, testa flödet och partikelbeteendet hos flera partikeltyper, noterar eventuella skillnader i synliga tomrumsmönster. Detta utvecklades naturligtvis till en utveckling av våra egna personliga projekt för Waternet, samtidigt som han arbetade med Onno på hans doktorsexamen. teori. Han planerade att demonstrera att fluidiseringssystem för vätske-fasta ämnen vanligtvis var heterogena, inte homogena, vilket anges i många litteraturartiklar. Onno var en flexibel och förstående handledare som tillät oss att utveckla vår självständiga inlärningsförmåga, ger oss friheten att ställa frågor och få svaren där det är möjligt, även när det inte var relaterat till uppgiften."

Vilka färdigheter tror du att det här projektet hjälpte dig att utveckla?

"Vi har utvecklat professionell kommunikationsförmåga såväl som konfliktlösning. Vi har också lärt oss att arbeta självständigt eftersom vi inte skulle få enkla anvisningar och det var vårt ansvar att definiera och navigera i våra projekt. Därför, vi har lärt oss att ta eget ansvar och vidta proaktiva åtgärder."

Phoebe:"Jag arbetade med Rapid Sand Filtration (RSF) och hur partiklarna fungerar inom Waternet och Storbritannien. Jag tror att jag under den här tiden utvecklade mina oberoende forskningsfärdigheter, och min förståelse för hur man sammanfattar stora mängder text och dess betydelse."

Jamila:"Jag fokuserade på att använda ImageJ (en programvara som används för att bearbeta och analysera vetenskapliga bilder) och dess betydelse för att förstå partikelstorlek och involvering i dess fluidiseringsbeteende. De viktigaste färdigheterna jag lärde mig var detaljerad analys och problemlösning."

Vilken effekt tror du att denna forskning kommer att få?

"Denna forskning visar uttryckligen att heterogen blandning är det vanliga fallet, inte homogen. Detta kommer att öppna upp för mer produktiva beräkningar för kvantitet och skräddarsydda processer för industriell användning, vilket innebär att det blir både kostnadseffektivt och leder till mindre potentiellt avfall. För oss har denna forskning verkligen visat, till oss själva mest att om vi tillämpar oss själva, vi kan uppnå, om vi öppnar våra sinnen för nya möjligheter, vi kan guidas in i nya äventyr."

Vad gillade du mest med din placering?

"Vi njöt av kulturen att arbeta i ett stort företag, att träffa intressanta människor med många års expertis inom området bakom sig, att ha flexibiliteten att vara kreativ och innovativ. När vi åkte utomlands för denna placering, Att resa runt i Europa och utforska Nederländerna var också en höjdpunkt!"

Hur tror du att din placering kommer att hjälpa dig i din karriär/vidare studier?

"Hittills har den här placeringen blivit en intressant diskussionspunkt i nästan alla våra intervjuer. Det faktum att vi åkte utomlands för vår placering skiljer oss verkligen från andra kandidater. Det visar också på vår förmåga att arbeta framgångsrikt i en industriell och professionell miljö. Också, vi har upplevt två ledarstilar under vår tid på Waternet, både annorlunda och unika vilket förhoppningsvis kommer att förbereda oss för att själva bli chefer eller arbetsledare i framtiden."