Usuwanie bromianów z roztworów wodnych w membranowym procesie wymiany anionowej

• Autorzy: Wiśniewski J. , Kliber S.

Warianty tytułu

EN

Removal of bromates from aqueous solutions by anion exchange in a membrane process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań nad usuwaniem bromianów z roztworów wodnych w membranowym procesie wymiany anionowej. Proces dializy Donnana przeprowadzono w laboratoryjnej instalacji do dializy (Goemasep 136) wyposażonej w 20 par komór z membranami anionowymiennymi Selemion AMV, Neosepta AFN i Neosepta ACS. Największą skuteczność usuwania bromianów - 89% i 100% - uzyskano stosując membranę Selemion AMV, odpowiednio przy stężeniach NaCl w roztworze odbierającym 200 mol/m3 i 300 mol/m3. Zaobserwowano, że proces wymiany anionów przy użyciu membrany Neosepta AFN (charakteryzującej się luźną strukturą) przebiegał z większą szybkością, lecz skuteczność usuwania bromianów była mniejsza. Zastosowanie w procesie wymiany anionów membrany Neosepta ACS (o zwartej strukturze powierzchniowej) spowodowało, że zarówno szybkość, jak i skuteczność usuwania anionów (w tym bromianów) były najmniejsze spośród badanych membran. Wykazano, że proces wymiany anionowej na membranach anionowymiennych umożliwił skuteczne usunięcie z wody szkodliwych bromianów i azotanów i zastąpienie ich jonami neutralnymi (chlorkami). Szybkość i skuteczność usuwania anionów z wody w tym procesie zależała m.in. od rodzaju membrany anionowymiennej i stężenia NaCl w roztworze odbierającym.

EN

The objective of the study was the removal of bromates from water solutions by an anion-exchange membrane process. Donnan dialysis was conducted in a laboratory dialytic set-up (Goemasep 136) equipped with 20 cell pairs and three types of anion-exchange membranes: Selemion AMV, Neosepta AFN or Neosepta ACS. The highest efficiencies of bromate removal, 89% and 100%, were obtained with Selemion AMV, at NaCl concentrations in the receiving solution amounting to 200 mol/m3 and 300 mol/m3, respectively. It has been observed that when use was made of the Neosepta AFN membrane (characterized by a loose structure), anion exchange proceeded at a faster rate as compared to the other membranes tested, but the efficiency of bromate removal was lower. The application of the Neosepta ACS membrane (of a dense surface structure) produced the lowest values of both rate and efficiency of anion removal (including those for bromates). It has been demonstrated that the process of anion exchange conducted with anion-exchange membranes not only brought about a highly efficient removal of the harmful bromates and nitrates from the water, but also enabled their substitution with neutral ions (chlorides). The rate and efficiency with which the anions were removed during the process depended, inter alia, on the type of the anion-exchange membrane and the concentration of NaCl in the receiver.

Słowa kluczowe

PL

wymiana anionowa; membrana anionowymienna; bromiany; azotany

EN

anion exchange; anion-exchange membrane; bromates; nitrates; bicarbonates

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 31, nr 2
• Strony: 35--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wiśniewski J.

autor

Kliber S.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska, Wybrzeże S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,

Bibliografia

• 1. T.P. BONACQUISTI: A drinking water utility’s perspective on bromide, bromate and ozonation. Toxicology 2006, Vol. 221, pp. 145–148.
• 2. U. VON GUNTEN: Ozonation of drinking water: Part II. Disinfection and by-product formation in presence of bromide, iodide or chlorine. Water Research 2003, Vol. 37, No. 7, pp. 1469–1487.
• 3. K. TYROVOLA, E. DIAMADOPOULOS: Bromate formation during ozonation of groundwater in costal areas in Greece. Desalination 2005, Vol. 176, pp. 201–209.
• 4. J. NAWROCKI: Uboczne produkty utleniania i dezynfekcji wody – doświadczenia ostatnich 30 lat. Ochrona Środowiska 2005, vol. 27, nr 4, ss. 3–12.
• 5. H.P. WAGNER, B.V. PEPICH, D.P. HAUTMAN, D.J. MUNCH: Analysis of 500 ng/L levels of bromate in drinking water by direct injection suppressed ion chromatography coupled with a single, pneumatically delivered post column reagent. J. Chromatogr. A 1999, Vol. 850, pp. 119–129.
• 6. T.F. MARHABA, K. BENGRAINE: Review of strategies for minimizing bromate formation resulting from drinking water ozonation. Clean Techn. Environ. Policy 2003, Vol. 5, pp. 101–112.
• 7. Quality for Water Intended for Human Consumption. European Parliament and Council Directive, No. 98/83/EC, 1998.
• 8. B. WICHROWSKA, A. KANCLERZ, D. MAZIARKA: Interpretacja zmian w rozporządzeniu Ministra Zdrowia z 29 marca 2007 r. dotyczącym jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Ochrona Środowiska 2007, vol. 29, nr 4, ss. 3–10.
• 9. Draft Guideline for Drinking Water Quality. World Health Organization, Geneva 2003.
• 10. M. ASAMI, T. AIZAWA, T. MORIOKA, W. NISHIJIMA, A. TABATA, Y. MAGARA: Bromate removal during transition from new granular activated carbon (GAC) to biological activated carbon (BAC). Water Research 1999, Vol. 33, pp. 2797–2804.
• 11. M.L. BAO, O. GRIFFINI, D. SANTIANNI, K. BARBIERI, D. BURRINI, F. PANTANI: Removal of bromate ion from water using granular activated carbon. Water Research 1999, Vol. 3, pp. 2959–2970.
• 12. M.J. KIRISTS, V.L. SNOEYINK, J.C. KRUITHOF: The reduction of bromate by granular activated carbon. Water Research 2000, Vol. 34, pp. 4250–4260.
• 13. W.J. HUANG, Y.L. CHENG: Effect of characteristics of activated carbon on removal of bromate. Sep. Purif. Technol. 2008, Vol. 59, pp. 101–107.
• 14. H. SELCUK, Y. VITOSOGLU, S. OZAYDIN, M. BEKBOLET: Optimization of ozone and coagulation processes for bromate control in Istanbul drinking waters. Desalination 2005, Vol. 176, No. 1-3, pp. 211–217.
• 15. S. PELDSZUS, S.A. ANDREWS, R. SOUZA, F. SMITH, I. DOUGLAS, J. BOLTON, P.M. HUCK: Effect of medium-pressure UV irradiation on bromate concentrations in drinking water, a pilot-scale study. Water Research 2004, Vol. 38, pp. 211–217.
• 16. J.P. VAN DER HOEK, D.O. RIJNBENDE, C.J.A. LOKIN, P.A.C. BONNE, M.T. LOONEN, J.A.M.H. HOFMAN: Electrodialysis as an alternative for reverse osmosis in an integrated membrane system. Desalination 1998, Vol. 117, pp. 159–172.
• 17. H. STRATHMANN: Ion-exchange membrane separation processes. Elsevier, Amsterdam 2004.
• 18. J. WIŚNIEWSKI, A. RÓŻAŃSKA: Donnan dialysis with anion-exchange membranes as a pretreatment step before electrodialytic desalination. Desalination 2006, Vol. 191, pp. 210–218.
• 19. J. WIŚNIEWSKI: Ion exchange by means of Donnan dialysis as a pretreatment process before electrodialysis. Environ. Prot. Eng. 2006, Vol. 32, pp. 47–66.
• 20. J. WIŚNIEWSKI, A. RÓŻAŃSKA: Zmiękczanie i denitryfikacja wody w procesach dialitycznych. Politechnika Wrocławska, Raporty Instytutu Inżynierii Ochrony Środowiska, Seria SPR nr 3, Wrocław 2006 (praca niepublikowana).
• 21. Asahi Glass Company: Selemion ion-exchange membranes. Katalog firmowy.
• 22. Merck applications: Bromate in water and drinking water. Photometric determination with 3,3’-dimethylnaftidin and iodine.
• 23. E.R. NIGHITINGALE: Phenomenological theory of ion solvation. Effective radii of hydrated ions. J. Phys. Chem. 1959, Vol. 63, pp. 1381–1387.