Separation of the mixtures toluene/water by means of pervaporation using polydimethylsiloxane membranes (PDMS) and polyethero-b-amide membranes (PEBA)

• Autorzy: Panek D. , Konieczny K.

Warianty tytułu

PL

Rozdział mieszanin toluen/woda za pomocą perwaporacji przy użyciu membran polidimetylosiloksanowych (PDMS) i polietero-b-amidowych (PEBA)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the last few years we can observe increasing level of volatile organic compounds (VOC) in the natural environment. Very dangerous is the presence of an increasing amount of petrochemical solvents, especially benzene, toluene, xylenes or chlorinated solvents such as trichloroethylene or tetrachloroethylene. The application of pervaporation (PV) to the VOC removal from the waters bas become very interesting. The aim of this work was applying dense, polymer membranes to pervaporation of toluene from the diluted aqueous solution. In the research polydimethylosiloxane (PDMS) composite membranes and PDMS and Peba (Polyether-b-amide) polymer membranes without the support were used. The membranes were mostly casted in a laboratory scale especially for this purpose. The influence of the polymer type used for the preparation of the membranes on the total flux, toluene flux and process selectivity was determined. The composite membranes were also tested for the effect of the membrane thickness on the process performance. Additionally same experiments were carried out to find out the effect of the temperature and pressure on the process run. It can be seen, that the fluxes increase with the rise of the temperature. In the contrary, the fluxes decrease with the increase of the pressure. During the pervaporation of the water the permeate flux was slightly smaller than the flux when the toluene - water solution was pervaporated. This phenomena was observed for all the membranes. The results also show, that both, Peba and PDMS membranes show excellent properties to separate toluene from the water, however toluene solubility in the PDMS membrane was better, it could be observed faster removal of this compound from the feed tank when this membrane was used.

PL

W ostatnich latach obserwuje się wzrastający poziom lotnych związków organicznych (VOC) w środowisku przyrodniczym. Bardzo niebezpieczna staje się zwłaszcza coraz większa obecność rozpuszczalników petrochemicznych, takich jak benzen, toluen, ksylen czy rozpuszczalników chlorowanych, takich jak trichloroetylen czy tetrachloroetylen. Zastosowanie perwaporacji (PV) do usuwania tego typu związków cieszysię w ostatnim czasie bardzo dużym zainteresowaniem. Celem tej pracy było zastosowanie zwartych membran polimerowych do procesu perwaporacji toluenu z rozcieńczonych roztworów wodnych. W badaniach wykorzystano membrany kompozytowe zbudowane z polidimetylosiloksanu (PDMS) oraz membrany PDMS i Peba (polieter-b-amid) bez warstwy nośnika. W większości membrany te zostały przygotowane w skali laboratoryjnej, specjalnie dla tych celów. Zbadano wpływ rodzaju polimeru użytego do odlania membrany na strumień całkowity permeatu, strumień toluenu oraz selektywność procesu. Membrany kompozytowe zostały również przetestowane pod kątem określenia wpływu grubości membrany na przebieg perwaporacji. Dodatkowo podjęto próby zbadania wpływu temperatury i ciśnienia po stronie permeatu na charakterystykę procesu. Zaobserwowano, że wraz ze wzrostem temperatury strumień permeatu rośnie. W odróżnieniu od tego, wzrost ciśnienia powoduje spadek strumienia permeatu. Podczas perwaporacji wody strumień permeatu był nieznacznie mniejszy, niż kiedy perwaporacji poddawano mieszaninę toluen/woda. Zjawisko to zaobserwowano dla wszystkich zbadanych membran. Wyniki badań wskazują, że zarówno membrana Peba, jak i PDMS wykazują bardzo dobre właściwości separacyjne w stosunku do toluenu, jakkolwiek rozpuszczalność toluenu w PDMS jest nieco lepsza niż w Peba, co skutkuje szybszym usuwaniem tego składnika w przypadku zastosowania tej membrany.

Słowa kluczowe

EN

pervaporation; toluene; volatile organic compounds; polydimethylosiloxane membrane; polyether-b-amide membrane

PL

perwaporacja; toluen; lotne związki organiczne; membrana polidimetylosiloksanowa; membrana polieter-b-amidowa

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Chemia i Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 12, nr 11
• Strony: 1245--1258
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., 8 rys.

Twórcy

autor

Panek D.

• Silesian University of Technology, Faculty of Energy and Environmental Engineering, Institute of Water and Wastewater Engineering, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone]

autor

Konieczny K.

• Silesian University of Technology, Faculty of Energy and Environmental Engineering, Institute of Water and Wastewater Engineering, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone]

• Silesian University of Technology, Faculty of Energy and Environmental Engineering, Institute of Water and Wastewater Engineering, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone],

Bibliografia

• [1] DzU RP nr 129 z dnia 20.07.2002 r.
• [2] Kujawski W.: Membrany I Membranowe Techniki Rozdziału, Praca zbiorowa pod redakcją Anny Narębskiej, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń 1997, 189-225.
• [3] Bodzek M., Bohdziewicz J. and Konieczny K.: Techniki membranowe w ochronie środowiska, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 1997.
• [4] Kujawski W. and Waczyński M.: Przem. Chem. 1996, 75, 326-328.
• [5] Mulder M.: Basic principles of membrane technology, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1996.
• [6] Boeddeker K.W.: J. Membr. Sci. 1990, 51, 259-272.
• [7] Koops G.H., Nolten J.A.M., Mulder M.H.Y. and Smolders C.A.: J. Appl. Polymer Sci. 1994, 53, 1639-1651.