Ion exchange by means of Donnan dialysis as a pretreatment process before electrodialysis.

• Autorzy: Wiśniewski J.

Warianty tytułu

PL

Wymiana jonowa metodą dializy Donnana jako proces wstępnego oczyszczania przed elektrodializą

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The author applied Donnan dialysis in order to remove troublesome anions (SO42- and HCO3-) or cations (Ca2+, Mg2+) from water solutions before their electrodialytic desalination. As the result of Donnan dialysis (with the Neosepta AFN membrane), molar share of troublesome anions (SO42- and HCO3-) decreased to 4.3% of all anions. The cation exchange was responsible for a decrease in the molar share of Ca2+ and Mg2+ to 5.5% of all cations in the solution. Due to the change of solution ionic composition, a number of advantageous phenomena were observed during electrodialytic desalination: the increase in the limiting current density, higher rate of the salt removal (Ł20%) and lower consumption of energy necessary for the transport of a given amt. of salt (Ł3 times). It was concluded that Donnan dialysis with the anion-exchange membrane (Neosepta AFN) was an advantageous pretreatment process before electrodialysis because the fluxes of the removed anions were even twice as high as those observed with the cation-exchange membrane for cation removal.

PL

Dializę Donnana zastosowano do usuwania uciążliwych anionów ( i ) lub kationów (Ca2+, Mg2+) z roztworów wodnych przed ich odsalaniem metodą elektrodializy. W wyniku procesu z membraną anionowymienną (Neosepta AFN) udział molowy uciążliwych anionów ( i ) zmniejszył się do 4,3% wszystkich anionów. Dzięki wymianie kationów (z membraną Selemion CMV) zmniejszył się udział molowy kationów Ca2+, Mg2+ do 5,5% wszystkich kationów. Wskutek zmiany składu jonowego roztworu zaobserwowano wiele korzystnych zjawisk podczas elektrodialitycznego odsalania takich jak: wzrost granicznej gęstości prądu, większą szybkość usuwania soli (do 20%) oraz mniejsze zużycie energii potrzebnej do transportu określonej ilości soli (do trzech razy). Stwierdzono, że dializa Donnana z membraną anionowymienną (Neosepta AFN) jest korzystniejszym procesem wstępnego przygotowania wody przed elektrodializą niż ten sam proces z membraną kationowymienną, ponieważ strumienie usuwanych anionów są nawet 2 razy większe od strumieni kationów przenoszonych przez membranę kationowymienną.

Słowa kluczowe

EN

water purification; cation exchange; ion exchange; electrodialysis; water pretreatment

PL

oczyszczanie wody; dializa Donnana; elektrodializa; wymiana jonowa; wymiana kationów; wstępne oczyszczanie wody

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Environment Protection Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 32, nr 2
• Strony: 47--66
• Opis fizyczny: bibliogr.17 poz.

Twórcy

autor

Wiśniewski J.

• Institute of Environmental Protection, Wroclaw University of Technology, Wroclaw 50-377

Bibliografia

• [1] WALLACE R.M., Concentration and separation of ions by Donnan membrane equilibrium, J. Phys. Chem., 1967, 6(4), pp. 423–431.
• [2] HICHOUR M., PERSIN F., MOLENAT J. et al., Fluoride removal from diluted solutions by Donnan dialysis with anion-exchange membranes, Desalination, 1999, 122, pp. 53–62.
• [3] HICHOUR M., PERSIN F., SANDEAUX J., GAVACH C., Fluoride removal from waters by Donnan dialysis, Sep. Purif. Technol., 2000, 18, pp. 1–11.
• [4] GARNES H., PERSIN F., SANDEAUX J. et al., Defluoridation of groundwater by a hybrid process combining adsorption and Donnan dialysis, Desalination, 2002, 145, pp. 287–291.
• [5] SALEM K., SANDEAUX J., MOLENAT J. et al., Elimination of nitrate from drinking water by electrochemical membrane processes, Desalination, 1995, 101, pp. 123–131.
• [6] VELIZAROV S., REIS M.A., CRESPO J.G., Integrated transport and reaction in an ion exchange membrane bioreactor, Desalination, 2002, 149, pp. 205–210.
• [7] CENGELOGLU Y., KIR E., ERSOZ M., Recovery and concentration of Al(III), Fe(III), Ti(IV) and Na(I) from red mud, J. Coll. Interface Sci., 2001, 244, pp. 342–346.
• [8] CENGELOGLU Y., KIR E., ERSOZ M., BUYUKERKEK T., GEZGIN S., Recovery and concentration of metals from red mud by Donnan dialysis, Coll. Surf. A: Physiochem. Eng. Aspects, 2003, 223, pp. 95–101.
• [9] TOR A., CENGELOGLU Y., ERSOZ M., ARSLAN G., Transport of chromium through cation-exchange membranes by Donnan dialysis in the presence of some metals of different valences, Desalination, 2004, 170, pp. 151–159.
• [10] PRAKASH P., HOSKINS D., SEN GUPTA A.K., Application of homogeneous and heterogeneous cation-exchange membranes in coagulant recovery from water treatment plant residuals using Donnan membrane process, J. Membr. Sci., 2004, 237, pp. 131–144.
• [11] WIŚNIEWSKI J., RÓŻAŃSKA A., Donnan dialysis with anion-exchange membranes as a pretreatment step before electrodialytic desalination, Desalination , 2006, 191, pp. 210–218.
• [12] WIŚNIEWSKI J., RÓŻAŃSKA A., Donnan dialysis for hardness removal from water before electrodialytic desalination, (submitted for publication in Desalination).
• [13] NIGHTINGALE E.R., Phenomenological theory of ion salvation. Effective radii of hydrated ions, J. Phys. Chem., 1959, 63, pp. 1381–1387.
• [14] DURMAZ F., KARA H., CENGELOGLU Y., ERSOZ M., Fluoride removal by Donnan dialysis with anion exchange membranes, Desalination, 2005, 177, pp. 51–57.
• [15] KOSUTIC K., NOVAK I., SIPOS L., KUNSZT B., Removal of sulfates and other inorganics from potable water by nanofiltration membranes of characterized porosity, Sep. Purif. Technol., 2004, 37, pp. 177–185.
• [16] RAUTENBACH R., Membrane processes (Polish edition), WNT, Warszawa, 1996, pp. 266–268.
• [17] STRATHMANN H., Ion-exchange membrane separation processes, Membrane Science and Technology Series, 9, Elsevier , Amsterdam, 2004, pp. 76–79.