Usuwanie mykoestrogenów w nanofiltracji - efektywność procesu i mechanizm separacji

• Autorzy: Dudziak M.

Warianty tytułu

EN

Removal of mycoestrogens in nanofiltration - process effectivenes and separation mechanism

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono badania dotyczące usunięcia wybranych związków z grupy mykoestrogenów w procesie nanofiltracji z użyciem membran różniących się stopniem usuwania soli NaCl oraz wartościami kąta zwilżania i objętościowego strumienia permeatu. Nanofiltracji poddano wody o różnym składzie matrycy z użyciem dwóch systemów filtracji, tj. dead-end i cross-flow. Usuwane mikrozanieczyszczenia to zearalenon i jego główne metabolity: Alfa-zearalenol, Beta-zearalenol i zearalanon. Usunięcie mykoestrogenów w procesie nanofiltracji przekraczało 70% i było uzależnione od rodzaju membrany, systemu filtracji i usuwanego związku. Najwyższą retencję mikrozanieczyszczeń uzyskano w przypadku membrany celulozowej CK, która charakteryzowała się najwyższymi wartościami kąta zwilżania i stopnia usunięcia soli NaCl. Jednocześnie membrana ta wykazała najwyższą zdolność adsorpcji usuwanych związków. Adsorpcję mykoestrogenów na i w strukturach membrany nanofiltracyjnej określono jako kluczowe zjawisko w mechanizmie separacji. Obecność w wodzie substancji organicznej i nieorganicznej powodowała zmianę wartości kąta zwilżania membran, jak i efektywności usuwania badanych mikrozanieczyszczeń na skutek modyfikacji powierzchni membrany. Biorąc pod uwagę efektywność i wydajność procesu, nanofiltrację najkorzystniej prowadzi się w systemie cross-flow. W systemie tym zjawiska niekorzystne, które zwykle towarzyszą filtracji membranowej, mają mniej intensywny przebieg.

EN

The removal of chosen compounds from mycoestrogens group during nanofiltration using membranes of different NaCl retention, contact angles and volumetric permeate streams was investigated. Waters of various matrix composition were introduced to nanofiltration and two systems i.e. dead-end and cross-flow were applied. The removed compounds were zearalenone and its metabolites i.e. a–zearalenol, b–zearalenol and zearalanone. The removal of mycoestrogens in the process exceeded 70% and depended on membrane type, filtration system and compound. The highest retention of micropollutants was obtained for cellulose CK membrane which characterized with highest value of contact angle and NaCl retention. Additionally, this membrane showed the highest ability to adsorb removed compounds. The adsorption of mycoestrogens on the surface and in membrane structures is the crucial step in separation mechanism. The presence of organic and inorganic substances in water caused changes in contact angle values and effectiveness of micropollutants removal what was the result of membrane surface modification. Considering the efficiency and capacity of the process the optimum solution is to perform nanofiltration in the crossflow system, in which the lowest intensity of phenomena that have a negative influence on the process performance was observed.

Słowa kluczowe

PL

oczyszczanie wody; zanieczyszczenie biologiczne; usuwanie zanieczyszczeń; mykoestrogeny; nanofiltracja; membrana filtracyjna; porównanie skuteczności

EN

water purification; biological contamination; pollutant removal; mycoestrogen; nanofiltration; efficiency comparison

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: z. 58, nr 4
• Strony: 55--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il.

Twórcy

autor

Dudziak M.

• Politechnika Śląska, Katowice

Bibliografia

• 1. Bellona Ch., Drewes J.E., Xu P., Amy G.: Factors affecting the rejection of organic solutes during NF/RO treatment – a literature review, Water Research, no 38, 2004, s. 2795-2809.
• 2. Bucheli T.D., Erbs M., Hartmann N., Vogelgsang S., Wettstein F.E., Forrer H.R.: Estrogenic mycotoxins in the environment, Mitteilungen aus Lebensmitteluntersuchung und Hygiene, no 96, 2005, s. 386-403.
• 3. Gromadzka K., Waśkiewicz A., Goliński P., Świetlik J.: Occurrence of estrogenic mycotoxin–zearalenone in aqueous environmental samples with various NOM content, Water Research, no 43, 2009, s. 1051-1059.
• 4. Hartmann N., Erbs M., Wettstein F.E., Schwarzenbach R.P., Bucheli T.D.: Quantification of estrogenic mycotoxins at the ng/L level in aqueous environmental samples using deuterated internal standards, Journal of Chromatography A, no 1138, 2007, s. 132-140.
• 5. Hartmann N. et.al.: Environmental exposure to estrogenic and other myco- and phytotoxins, Chimia, no 62, 2008, s. 364-367.
• 6. Kuiper-Goodman T., Scott P.M., Watanabe H.: Risk assessment of the mycotoxin zearalenone, Regulatory Toxicology and Pharmacology, no 7, 1987, s. 253-306.
• 7. Laganá A., Fago G., Marino A., Santarelli D.: Development of an analytical system for the simultaneous determination of anabolic macrocyclic lactones in aquatic environmental samples, Rapid Communications Mass Spectrometry, no 15, 2001, s. 304-310.
• 8. Laganà A., Bacaloni A., De Leva I., Faberi A., Fago G., Marino A.: Analytical methodologies for determining the occurrence of endocrine disrupting chemicals in sewage treatment plants and natural waters, Analytica Chimica Acta, no 501, 2004, s. 79-88.
• 9. Nghiem L.D., Manis A., Soldenhoff K., Schäfer A.I.: Estrogenic hormone removal from wastewater using NF/RO membranes, Journal of Membrane Science, no 242, 2004, s. 37-45.
• 10. Van der Bruggen B., Vandecasteele C.: Removal of pollutants from surface water and groundwater by nanofiltration: overview of possible applications in the drinking water industry, Environmental Pollution, no 122, 2003, s. 435-445.