Badania przydatności membran ceramicznych do usuwania barwników organicznych z roztworów wodnych

• Autorzy: Majewska-Nowak K. , Kawiecka-Skowron J.

Warianty tytułu

EN

Applicability of ceramic membranes to the removal of organic dyes from aqueous solutions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Określono skuteczność usuwania anionowych barwników organicznych z modelowych roztworów wodnych w procesie ultrafiltracji z użyciem membran ceramicznych. Do oceny właściwości transportowych i separacyjnych membran ceramicznych wykorzystano strumień objętości permeatu oraz skuteczność usuwania barwnika z roztworu. W badaniach wykorzystano trzy jednokanałowe membrany ceramiczne CéRAM INSIDEŽ (Tami Industries), różniące się graniczną rozdzielczością (1 kDa, 15 kDA o 50 kDa). Badaniom poddano roztwory dziewięciu anionowych barwników organicznych o masie cząsteczkowej od 327 Da do 1060 Da. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem laboratoryjnej instalacji ultrafiltracyjnej ProFlux M12 (Millipore) przy ciśnieniach transmembranowych 0,03 MPa, 0,06 MPa i 0,09 MPa. Analizowano wpływ masy cząsteczkowej barwnika oraz stosowanego ciśnienia na skuteczność procesu. Badania wykazały przydatność membran ceramicznych do usuwania barwników organicznych z roztworów wodnych. Stwierdzono, że membrana o granicznej rozdzielczości 15 kDa odznaczała się najlepszymi właściwościami separacyjnymi, podczas gdy membrana 50 kDa wykazywała znakomitą przepuszczalność. Wszystkie przebadane membrany ceramiczne pozwoliły na zatrzymanie barwników o dużej masie cząsteczkowej (>700 Da) w 95÷99%, niezależnie od wartości ciśnienia transmembranowego. Wykazano, że ekonomicznie uzasadnione jest stosowanie membran ceramicznych o granicznej rozdzielczości 50 kDa, gdyż membrany te zapewniają dużą wydajność przy dobrej skuteczności usuwania barwników o większych masach cząsteczkowych.

EN

Laboratory tests were conducted to determine the efficiency of anionic organic dye removal from aqueous solutions by ultrafiltration when use is made of ceramic membranes. The transport and separation properties of the membranes were evaluated by analyzing the volume flux of the permeate, and the efficiency of dye removal from the solution. The tests were performed with three single-channel CéRAM INSIDEŽ (Tami Industries) membrane modules differing in cut-off values (1 kDa, 15 kDa, and 50 kDa), with nine anionic organic dyes of molecular weights ranging from 327 to 1060 Da, and with a laboratory UF installation of ProFlux M12 (Millipore) type, at a transmembrane pressure of 0.03 MPa, 0.06 MPa and 0.09 MPa. The efficiency of the process was analyzed both in terms of the molecular weights of particular dyes and in terms of the pressure applied. The applicability of the ceramic membranes to the removal of organic dyes from aqueous solutions has been substantiated. The tests have produced the following findings. The ceramic membrane with the cut-off value of 15 kDa exhibited the best separation properties, whereas that with the cut-off value of 50 kDa was characterized by excellent permeability. All of the ceramic membranes under study provided 95-99% retention of high-molecular-weight organic dyes (>700 Da) irrespective of the transmembrane pressure applied. In economic terms, it is advisable to use 50 kDa cut-off ceramic membranes as they enable high removal efficiencies to be achieved for dyes of higher molecular weights.

Słowa kluczowe

PL

ultrafiltracja; membrana ceramiczna; ścieki farbiarskie; barwnik organiczny

EN

ultrafiltration; ceramic membrane; textile wastewater; dye removal

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 31, nr 2
• Strony: 55--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Majewska-Nowak K.

autor

Kawiecka-Skowron J.

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

Bibliografia

• 1. K. LI: Ceramic Membranes for Reaction and Separation. John Wiley and Sons, 2007.
• 2. Y.H. WANG, X.Q. LIU, G.Y. MENG: Preparation and properties of supported 100% titania ceramic membranes. Materials Research Bulletin 2008, 43, pp. 1480–1491.
• 3. J. FINLEY: Ceramic membranes: a robust filtration alternative. Filtration and separation 2006, pp. 34–37.
• 4. www.lentech.com/polski/membrany-ceramiczne.htm.
• 5. Z. PUFF: Minimalizacja niebezpiecznych odpadów prze-mysłowych w technologii chemicznej obróbki powierzchni. Sprawozdanie z realizacji teamtu. Politechnika Warszawska, Wydział Chemiczny, Zespół Ceramiki Specjalnej, Warszawa 2005 (praca niepublikowana).
• 6. P. GULLÓN, M.J. GONZÁLEZ-MUÑOZ, H. DOMÍNGUEZ, J.C. PARAJÓ: Membrane processing of liquors from Eucalyptus globulus autohydrolysis. Journal of Food Engineering 2008, Vol. 87, No. 2, pp. 257–265.
• 7. P. MIKULÁŠEK, V. KOPECKŶ, O. KUŠNIEREK: Characterization of nanofiltration membranes used in the separation of aqueous dye-salt solutions. Environment Protection Engineering 2005, No. 3–4, pp. 169–176.
• 8. M. MIHUŁKA: Charakterystyka technologiczna przemysłu włókienniczego w Unii Europejskiej. Ministerstwo Środowiska, Warszawa 2003 (praca niepublikowana).
• 9. J. PORTER, A.C. GOMES: The rejection of anionic dyes and salt from water solution using a polypropylene microfilter. Desalination 2000, Vol. 128, pp. 81–90.
• 10. J. PORTER, S. ZHUANG: Microfiltration of sodium nitrate and Direct Red dye using asymmetric titanium dioxide membranes on porous ceramic tubes. J. Membrane Sci. 1996, Vol. 110, pp. 119–13.
• 11. N. SAFFAJ, M. PERSIN, S.A. YOUNSSI, A. ALBIZANE, M. BOUHRIA, H. LOUKILI, H. DACH, A. LARBOT: Removal of salts and dyes by low ZnAl2O4-TiO2 ultrafiltration membrane deposited on support made from raw clay. Separation and Purification Technology 2005, Vol. 47, pp. 36–42.
• 12. J.J. PORTER, P.J. BROWN, J. MALPHRUS: Influence of pH on the rejection of salts and ionic dyes by microfilters. Desalination 2005, Vol. 184, pp. 23–35.
• 13. K. MAJEWSKA-NOWAK, Usuwanie barwników organicznych z roztworów wodnych w procesie ultrafiltracji w obecności anionowej substancji powierzchniowo czynnej. Ochrona Środowiska 2006, vol. 28, nr 3, ss. 15–24.
• 14. T.Y. CHIU, M.V.L. DOMINGUEZ, A.E. JAMES: Non-circular ceramic membranes for use in wastewater treatment. Environment Protection Engineering 2005, No. 3–4, pp. 53–60.
• 15. Q. ZHANG, F. YIQUN, X. NANPING: Effect of the surface properties on filtration performance of Al2O3-TiO2 composite membranes. Separation and Purification Technology 2009, Vol. 66, pp. 306–312.
• 16. K. MAJEWSKA-NOWAK: Fouling of hydrophilic ultrafiltration membranes applied to water recovery from dye and surfactant solutions. Environment Protection Engineering 2005, No. 3–4, pp. 229–39.
• 17. K. KONIECZNY, M. RAJCA, M. BODZEK, B. GEMBOŁYŚ: Wpływ właściwości substancji organicznych na blokowanie membran ultrafiltracyjnych. Ochrona Środowiska 2008, vol. 30, nr 3, ss. 3–8.