Badanie zjawiska "foulingu" polipropylenowej membrany mikrofiltracyjnej pracującej przy przepływie jednokierunkowym

• Autorzy: Sąkol D. , Konieczny K.

Warianty tytułu

EN

The studies of the fouling process of the dead-end polypropylene microfiltration membrane

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono badania zjawiska "foulingu" polipropylenowych membran mikrofiltracyjnych o średnicy porów 0,2 mm, pracujących przy przepływie jednokierunkowym. Membrany te służą do wstępnego przygotowania odsolin z obiegu chłodzącego elektrowni przed procesem odwróconej osmozy. Wykazano, że przeważający udział w blokowaniu przepływu przez pory membrany ma tworzący się placek filtracyjny (współczynnik retencji zawiesiny 92%). Określono skład chemiczny zawiesiny i porównano go ze składem zanieczyszczeń odkładających się na powierzchni membran. Spośród substancji rozpuszczonych w nadawie największy udział w blokowaniu porów mają: żelazo ogólne (współczynnik retencji 96%), glin (53%), krzemionka ogólna (20%) oraz substancje organiczne. Obniżenie stężenia tych parametrów w uzdatnianej wodzie potwierdzono testami statystycznymi: T-Studenta dla zmiennych powiązanych w przypadku, gdy populacja różnic stężeń pomiędzy nadawą a permeatem miała rozkład normalny, oraz testem rangowanych znaków Wilcoxona, gdy badana cecha charakteryzowała się rozkładem różnym od normalnego.

EN

The phenomenon of fouling which occurs on 0.2 mm polypropylene microfiltration membranes was investigated using a special dead-end test cell. The raw water was the blow-off water from the power plant cooling system similarly as in the process operating on commercial scale of production. The investigations on turbidity, total hardness, chlorides, sulfates (VI), total iron, aluminum, silica, nitrate nitrogen, ammonia nitrogen, oxygen consumption and absorbance (254 nm) were carried out. Statistical tests show a significant difference among the concentration of turbidity, total iron, aluminum, silica, oxygen consumption, absorbance and also sulfates (VI) in raw water and permeate. All of them are responsible for the pore blocking process of the membranes. The inorganic components of the raw water pollutions may produce large micelles with the negative surface charge. The interaction between hydrophilic colloids and hydrophobic polypropylene membrane occurs. The autopsy of the membrane module shows that the main reason of the transmembrane pressure increase is the formation of the cake layer on the membrane surface, especially at the end of the hollow fibers. The chemical composition of the cake layer corresponds to the chemical composition of the raw water suspended solids. These results were confirmed by the scanning microscope observations and X-ray photography of contaminations deposited on the membrane surface. The hydrobiological observations show the presence of Bacillariophyceae, Cyanophyta and Chlorophyceae which may produce the biofouling. The Bacillariophyceae's cell walls containing silica can produce hardly soluble deposit on the membrane surface. The results of investigations show that the polypropylene membrane is able to purify water both from soluble contaminations and suspended solids. In case of a too fast fouling process, there is a danger of a significant production costs growth. Using hybrid process, combining the traditional raw water pretreatment with membrane process may occur necessary.

Słowa kluczowe

PL

mikrofiltracja; fouling; woda przemysłowa; membrana polipropylenowa; przepływ jednokierunkowy

EN

microfiltration; fouling; industrial water; polypropylene membrane; dead-end

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2003
• Tom: T. 6, nr 2
• Strony: 239--255
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Sąkol D.

• PKE S.A. Elektrownia "Łagisza", Wydział Wodno-Chemiczny, ul. Pokoju 14, 42-504 Będzin

autor

Konieczny K.

• Politechnika Śląska, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, ul. Konarskiego 18,44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Krain F., Sąkol D., Wawrzyńczyk J., Zsirai I., Z chłodni do kotła, Materiały VII Konferencja Naukowo-Technicznej Udział chemii energetycznej we wzroście efektywności urządzeń, Wyd. ZIAD, Katowice, Szczyrk 1998, 93-105.
• [2] Krain F., Sąkol D., Wykorzystanie technik membranowych w jednoczesnym procesie produkcji wody zdemineralizowanej i odsalania obiegu chłodzącego, Materiały III Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej Membrany i techniki membranowe w ochronie środowiska, Szczyrk 1999,1.1, 83-95.
• [3] Sąkol D., Zależności pomiędzy wybranymi parametrami wody surowej a długością cykli pracy jednostki mikro filtracji, Materiały IV Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej Membrany i techniki membranowe w ochronie środowiska, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej 2002, Seria Inżynieria Środowiska, Zakopane, z. 46, 155-162.
• [4] Song L., Flux decline in crossflow microfiltration and ultrafiltration mechanisms and modeling of membrane fouling, J. Membr. Sei. 1998, 139, 183-200.
• [5] Huang L., Morrissey M.T., Fouling of membranes during microfiltration of surimi wash water: Roles of pore blocking and surface cake formation, J. Membr. Sei. 1998, 144, 113-123.
• [6] Jacob J., Pradanos P., Calvo J.I., Hernandez A., Jonsson G., Fouling kinetics and associated dynamics of structural modifications, Colloids Surf. A 1998, 138, 173-183.
• [7] Belfort G., Davis R.H., Zydney A.L., The behavior of suspensions and macromolecular solutions in crossflow microfiltration, J. Membr. Sei. 1994, 96, 1-58.
• [8] Benkhala Y.K., Ould-Dris A., Jaffrin H.Y., Si-Hassen D., Cake growth mechanism in cross-flow microfiltration of mineral suspensions, J. Membr. Sei. 1995, 98, 107-117.
• [9] Ziani Y., Ben Aim R., Dynamic microfiltration of concentrated suspensions, Proceedings of the Euromembrane Conference, Bath 1995, t. 1, 75-78.
• [10] Huisman I.H., Elzo D., Middelink E., Tragardh A.Ch., Properties of the cake layer formed during crossflow microfiltration, Colloids Surf. A 1998, 138, 265-281.
• [11] Song L., Elimelech M., Theory of concentration polarisation in crossflow filtration, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1995, 91, 3389-3398.
• [12] Konieczny K., Ultrafiltracja i mikrofiltracja w uzdatnianiu wód do celów komunalnych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej 2000, Seria Inżynieria Środowiska, z. 42.
• [13] Maliński M., Szymszal J., Współczesna statystyka matematyczna w medycynie, Śl. Akademia Med., Katowice 1999.
• [14] Siegel S., Castellan N.J., Nonparametric statistics for the behavioral sciensces, McGraw-Hill 1998.
• [15] Dojlido J.R., Chemia wód powierzchniowych, Wyd. Ekonomia i środowisko, Białystok 1995.
• [16] Kowal A.L., Świderska-Bróż M., Oczyszczanie wody, WN PWN, Warszawa-Wrocław 1998.