The permeability of the nanofiltration membranes using for chromium concentration in the model solutions

• Autorzy: Kaźmierczak B. , Religa P. , Gierycz P. , Wojtkowska M.

Warianty tytułu

PL

Przepuszczalność membran nanofiltracyjnych stosowanych do zatężania chromu z roztworów modelowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper, the permeability of polymer nanofiltration membranes was analysed. The studies were carried out for the model wastewater chromium (III) solutions at pH 4. The model wastewater chromium (III) solutions were included different concentrations of NaCl, Na2SO4, and CrCl3 . It was found that on the membrane permeability is influenced by their morphology and electrostatic properties, regardless of the composition of the feed. The negative charge of the DL membrane was limited by the polarization of the membrane and the osmotic effect. This had a beneficial effect on the permeability of the DL membrane. It positively influenced the permeability of the membrane. For the HL membrane, it does not have a surface charge under the process conditions, and the electrostatic effect is not observed. The formation of the polarization layer and the osmotic effect is limited only to a small extent by the Donnan effect. Thus, a significantly higher permeability drop for the separated salt of solutions was observed for the HL membrane, despite its looser structure. In the case of the CK membrane, it increased the polarization of the membrane, because, under the process conditions, the membrane was positively charged. This caused a reduction in membrane permeability, practically excluding its use as a nanofiltration membrane for concentrating chromium in salt solutions. The presence of small amounts of chromium in the solution containing a fixed concentration of chlorides and sulphates resulted in a slight increase in the permeability of the DL membrane to the solutions of the salts themselves. In the case of the HL membrane, this relationship was not observed. In the case of both membranes, an increase in chromium concentration caused a constant, slow decrease in permeability.

PL

W pracy przeanalizowano przepuszczalność polimerowych membran nanofiltracyjnych. Badania przeprowadzono dla modelowych roztworów ścieków chromowych o pH 4, zawierających różne stężenia NaCl, Na2SO4 oraz CrCl3 . Stwierdzono, że bez względu na skład nadawy, przepuszczalność membran zależy od ich morfologii oraz właściwości elektrostatycznych. Ujemny, w warunkach procesu, ładunek membrany DL ograniczał polaryzację membrany oraz efekt osmotyczny, co korzystnie wpływało na jej przepuszczalność. W przypadku membrany HL, w warunkach procesu nie posiada ona ładunku powierzchniowego, więc nie obserwuje się efektu elektrostatycznego. Powstawanie warstwy polaryzacyjnej i efektu osmotycznego tylko w nieznacznym stopniu jest niwelowane przez efekt Donnana. Zatem w przypadku membrany HL, mimo jej otwartej struktury, obserwowano znacznie wyższy spadek przepuszczalności dla separowanych roztworów soli. W przypadku dodatnio naładowanej w warunkach procesu membrany CK występowało zwiększenie polaryzacji membrany oraz obniżenie jej przepuszczalności. Praktycznie wykluczające użycie membrany CK jako membrany nanofiltracyjnej do zatężania chromu w roztworach soli. Obecność niewielkich ilości chromu w mieszaninie zawierającej ustalone stężenie chlorków i siarczanów powodowała nieznaczny wzrost przepuszczalności membrany DL w stosunku do roztworów samych soli. W przypadku membrany HL takiej zależności nie obserwowano. W przypadku obu membran wzrost stężenia chromu powodował stały, powolny spadek przepuszczalności.

Słowa kluczowe

EN

nanofiltration membrane; permeability; salts; chromium

PL

membrana nanofiltracyjna; przepuszczalność; sole; chrom

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2018
• Tom: no. 2
• Strony: 79--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kaźmierczak B.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom, Poland
• Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering, Warsaw University of Technology, Poland

autor

Religa P.

• Faculty of Materials, Technology and Design, Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Poland

autor

Gierycz P.

• Faculty of Chemical and Process Engineering, Warsaw University of Technology, Poland

autor

Wojtkowska M.

• Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering, Warsaw University of Technology, Poland

Bibliografia

• 1. Kowal A.L., Świderska-Bróż M.: Oczyszczanie wody. Podstawy teoretyczne i technologiczne, procesy i urządzenia. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2007 (in Polish).
• 2. Kowalik-Klimczak A., Gierycz P.: Application of pressure membrane processes for the minimization of the noxiousness of chromium tannery wastewater. Problemy Eksploatacji – Maintenance Problems, 2014, 92 (1), pp. 71-79.
• 3. Fievet P., Labbez C., Szymczyk A., Vidonne A., Foissy A., Pagetti J.: Electrolyte transport through amphoteric nanofiltration membranes. Chemical Engineering Science, 2002, 57, pp. 2921-2931.
• 4. Szoke Sz., Patzay G., Weiser L.: Characteristics of thin-film nanofiltration membranes at various pH–values. Desalination, 2002, 151, pp. 123-129.
• 5. Gomes S., Cavaco S.A., Quina M.J., Gando-Ferreira L.M.: Nanofiltration process for separating Cr(III) from acid solutions: Experimental and modelling analysis. Desalination, 2010, 254, pp. 80-89.
• 6. Pérez-González A., Ibáñez R., Gómez P., Urtiaga A.M., Ortiz I., Irabien J.A.: Nanofiltration separation of polyvalent and monovalent anions in desalination brines. Journal of Membrane Science, 2015, 473, pp. 16-27.
• 7. Tannine N.J., Mänttäri M., Nyström M.: Effect of salt mixture concentration on fractionation with NF membranes. Journal of Membrane Science, 2006, 283, pp. 57-64.
• 8. Religa P., Kowalik A., Gierycz P.: Effect of membrane properties on chromium (III) recirculation from concentrate salt mixture solution by nanofiltration. Desalination, 2011, 274, pp. 164-170.
• 9. Religa P., Kowalik A., Gierycz P.: A new approach to chromium concentration from salt mixture solution using nanofiltration. Separation and Purification Technology, 2011, 82, pp. 114-120.
• 10. Al.-Amoudi A., Williams P., Mandale S., Lovitt W.: Cleaning results of new and fouled nanofiltration membrane characterized by zeta potential and permeability. Separation and Purification Technology, 2007, 54, pp. 234-240.
• 11. Sterlitech Corporation: Flat Sheet Membranes. [Online]. 2018. [Accessed 22 June 2018]. Available from: https://www.sterlitech.com/flat-sheet-membranes.html
• 12. Religa P., Kaźmierczak B.: Desalination of the chromium tannery wastewater by nanofiltration with different diafiltration mode. Desalination and Water Treatment, 2017, 64, pp. 409-413.
• 13. Yan Z.Q., Zeng L.M., Li Q., Liu T.Y., Matsuyama H., Wang X.L.: Selective separation of chloride and sulfate by nanofiltration for high saline wastewater recycling. Separation and Purification Technology, 2016, 166, pp. 135-141.
• 14. Religa P., Kowalik A., Gierycz P.: Study on the behavior of nanofiltration membranes using for chromium (III) recovery from salt mixture solution. Desalination, 2013, 315, pp. 115-123.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).