Antimicrobial performance of microstructured metal materials in water and wastewater: proof-of-concept and scale-up
Notice bibliographique
Résumé
It is necessary to disinfect treated wastewater prior to discharge to reduce exposure risks to humans and the environment. The currently practiced wastewater disinfection technologies are challenged by toxic by-products, chemicals, and energy demand, a range of effectiveness limitations, among other concerns. An effective, eco-friendly, and energy-efficient alternative disinfection technique is desirable to modernize and enhance wastewater treatment operations. Copper and nickel micro-structured metal foams, and a conventional copper mesh, were evaluated as disinfecting surfaces for treating secondary-treated wastewater contaminated with coliform bacteria. The micro-structured copper foam was adopted for antiviral and scale-up study due to its stable and satisfactory antimicrobial performance obtained over a wide range of bacterial concentrations and metal-to-liquid ratios. Three scales of experiments, using two types of reactor designs, were performed using municipal wastewater to determine the optimal scale-up factors: small lab-scale batch reactor, intermediate lab-scale batch reactor, and pilot-scale continuous tubular reactor experiments. The performance was evaluated with the aim of minimizing metal material requirements with respect to bactericidal efficiency and leaching risks at all scales. Copper foam, at or above optimal conditions, consistently inactivated over 95 % of total coliforms, fecal coliforms, and E.coli in wastewater at various scales, and leachate copper concentrations were determined to be below Canadian guideline values for outfall. Furthermore, copper foam performed higher killing rates on the virus with the presence of host cells compared to in a virus-only water environment. The result demonstrated the contact-killing effect caused by the intensified structure of copper foam played an important role in its superior antimicrobial properties. This study successfully implemented the “structure” strategy of process intensification and opened up the possibility of applying micro-structured copper foam in a range of other water disinfection systems, from pre-treatment to point-of-use, and should thus become a topic of further research, which may help to resolve the water safety crisis and provide safe water supply to communities in need.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».