Wykorzystanie metod elektromembranowych do odsalania roztworów zawierających substancje organiczne

Majewska-Nowak, K.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wykorzystanie metod elektromembranowych do odsalania roztworów zawierających substancje organiczne

Autorzy

Majewska-Nowak K.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Application of electro-membrane processes to desalination of solutions containing organic compounds

Języki publikacji

Abstrakty

Przedstawiono możliwości procesów elektromembranowych w odsalaniu wodnych roztworów zawierających substancje organiczne. Dyskusję poprzedzono syntetycznym opisem konwencjonalnej elektrodializy, elektrodializy odwracalnej i elektro-dejonizacji. Podkreślono, że zagadnienie odsalania roztworów substancji organicznych jest ważne nie tylko w technologii biochemicznej, ale też w oczyszczaniu wód technologicznych i ścieków przemysłowych. Odsalanie i zatężanie ścieków przemysłowych w układzie mikrofiltracja–elektrodializa pozwala na odzyskanie wody i wartościowych substancji, dając możliwość tworzenia zamkniętych obiegów wody. Wykazano, że usuwanie soli z roztworów zawierających obojętne makrocząsteczki organiczne może być w prosty sposób prowadzone za pomocą konwencjonalnej elektrodializy. Obecność substancji organicznych o jonowym charakterze powoduje intensywne blokowanie membran (fouling) i/lub przenikanie składników organicznych do strumienia koncentratu. Stwierdzono, że w celu wyeliminowania tych problemów należy stosować elektrodializę odwracalną i jonoselektywne membrany jonowymienne.

The potential of electro-membrane processes in salt separation from aqueous solutions containing organic substances was discussed. The discussion was preceded by brief description of conventional electrodialysis, electrodialysis reversal and electrodeionization. It was emphasized that desalination of organic substance solutions was essential not only for biochemical technology, but also for industrial water and wastewater treatment. Desalination and concentration of industrial effluents by microfiltration–electrodialysis system enabled reuse of water and valuable substances, thus providing the possibility of creating water closed-loop systems. It was demonstrated that salt removal from solutions containing neutral organic macroparticles might be a simple procedure when conducted with use of conventional electrodialysis. In contrast, the presence of ionic organic compounds led to intensive fouling and/or leakage of organics into the concentrate stream. It was concluded that to overcome these limitations it was advisable to apply electrodialysis reversal and mono-selective ion-exchange membranes.

Słowa kluczowe

elektrodializa monoselektywna membrana jonowymienna blokowanie membran jon organiczny

electrodialysis mono-selective ion-exchange membrane fouling organic ion

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2014

Tom

Vol. 36, nr 4

Strony

33--43

Opis fizyczny

Bibliogr. 30 poz.

Twórcy

autor

Majewska-Nowak K.

katarzyna.majewska-nowak@pwr.edu.pl

Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, wyb. S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

1. H. PUETTER, E. ROSKE: Concentrating aqueous solutions of organic compounds which contain salts, with simultaneous reduction of salt content. U.S. Patent No. 4802965, 1989.
2. H. VOSS: Removal of salts by electrodialysis. U.S. Patent No. 5089102, 1992.
3. T. XU: Ion exchange membranes: State of their development and perspective. Journal of Membrane Science 2005, Vol. 263, pp. 1–29.
4. R.K. NAGARALE, G.S. GOHIL, V.K. SHAHI: Recent developments on ion-exchange membranes and electro-membrane processes. Advances in Colloid and Interface Science 2006, Vol. 119, pp. 97–130.
5. K. MAJEWSKA-NOWAK: Separacja uciążliwych zanie-czyszczeń organicznych z wykorzystaniem technik membranowych. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN 2013, vol. 113.
6. M. KABSCH-KORBUTOWICZ, K. MAJEWSKA-NOWAK: Membrane Separation Processes in Environmental Protection. Wrocław University of Technology, Wrocław 2011.
7. H. STRATHMANN [Ed.]: Ion-exchange membrane separation processes. Membrane Science and Technology 2004, Vol. 9, pp. 1–348.
8. E. SINGLANDE, H.R. BALMANN, X. LEFEVBRE, M. SPERANDIO: Improvement of the treatment of salted liquid waste by integrated electrodialysis upstream biological treatment. Desalination 2006, Vol. 199, pp. 64–67.
9. V. MONTIEL, V. GARCIA-GARCIA, J. GONZALEZ-GARCIA, F. CARMONA, A. ALDAZ: Recovery by means of electrodialysis of an aromatic amino acid from a solution with a high concentration of sulphates and phosphates. Journal of Membrane Science 1998, Vol. 140, pp. 243–250.
10. Y.M. CHAO, T.M. LIANG: A feasibility study of industrial wastewater recovery using electrodialysis reversal. Desalination 2008, Vol. 221, pp. 433–439.
11. S.K. NATARAJ, S. SRIDHAR, I.N. SHAIKHA, D.S. REDDY, T.M. Aminabhavi: Membrane-based microfiltration/electrodialysis hybrid process for the treatment of paper industry wastewater. Separation and Purification Technology 2007, Vol. 57, pp. 185–192.
12. Y. ZHANG, B. van der BRUGGEN, L. PINOY, B. MEESSCHAERT: Separation of nutrient ions and organic compounds from salts in RO concentrates by standard and monovalent selective ion-exchange membranes used in electrodialysis. Journal of Membranes Science 2009, Vol. 332, pp. 104–112.
13. Y. ZHANG, L. PINOY, B. MEESSCHAERT, B. van der BRUGGEN: Separation of small organic ions from salts by ion-exchange membrane in electrodialysis. American Institute of Chemical Engineering Journal 2011, Vol. 57, pp. 2070–2078.
14. M. KABSCH-KORBUTOWICZ: Zaawansowane metody usuwania naturalnych substancji organicznych z wody. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN 2012, vol. 92.
15. K. MAJEWSKA-NOWAK: Usuwanie barwników organicznych z roztworów wodnych w zintegrowanym procesie ultrafiltracja/elektrodializa z wykorzystaniem membran ceramicznych. Raporty Instytytu Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej, seria SPR-39, Wrocław 2012.
16. K. MAJEWSKA-NOWAK: Odzyskiwanie barwników i soli mineralnych z wód poprocesowych w układzie elektrodializy porcjowej z membranami monoanionoselektywnymi (Recovery of dyes and mineral salts from process waters by batch electrodialysis with monoanion selective ion-exchange membranes). Ochrona Środowiska 2012, vol. 34, nr 4, ss. 35–42.
17. M. CHANDRAMOWLEESWARAN, K. PALANIVELU: Treatability studies on textile effluent for total dissolved solids reduction using electrodialysis. Desalination 2006, Vol. 201, pp. 164–174.
18. E. ERGUN, Y. CENGELOGLU, I. KOCAK: Electrodialytic removal of fluoride from water: Effects of process parameters and accompanying anions. Separation and Purification Technology 2008, Vol. 64, pp. 147–153.
19. K. MAJEWSKA-NOWAK, M. KABSCH-KORBUTOWICZ, M. GRZEGORZEK: Removal of fluoride ions from aqueous solutions by batch elelctordialysis. Environment Protection Engineering 2015, Vol. 41, No. 1 (in press).
20. J.J. BANASIAK, A.I. SCHAFER: Removal of boron, fluoride and nitrate by electrodialysis in the presence of organic matter. Journal of Membrane Science 2009, Vol. 334, pp. 101–109.
21. H.J. LEE, M.K. HONG, S.D. HAN, J. SHIM, S.H. MOON: Analysis of fouling potential in the electrodialysis process in the presence of an anionic surfactant foulant. Journal of Membrane Science 2008, Vol. 325, pp. 719–726.
22. H.J. LEE, S.H. MOON, S.P. TSAI: Effects of pulsed electric field on membrane fouling in electrodialysis of NaCl solutions containing humate. Separation and Purification Technology 2002, Vol. 27, pp. 89–95.
23. M. ARAYA-FARIAS, L. BAZINET: Effect of calcium and carbonate concentrations on anionic membrane fouling during electrodialysis. Journal of Colloid and Interface Science 2006, Vol. 296, pp. 246–247.
24. R.P. ALISON: Surface and wastewater desalination by electrodialysis reversal. GE Water and Process Technologies, Technical Paper. (http://www.gewater.com/pdf/Technical%20Papers_Cust/Americas/English/TP1022EN.pdf).
25. N.A. KONONENKO, N.P. BEREZINA, N.V. LOZA: Interaction of surfactants with ion-exchange membranes. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2004, Vol. 239, pp. 59–64.
26. V. SUENDO, M. MINAGAWA, A. TANIOKA: Bipolar-interface formation of cationic surfactant on the surface of cation-exchange membrane: Current-voltage characteristics in aqueous electrolyte solution. Langmuir 2002, Vol. 86, pp. 6266–6273.
27. V. LINDSTRAND, G. SUNDSTRÖM, A. JÖNSSON: Fouling of electrodialysis membranes by organic substances. Desalination 2000, Vol. 128, pp. 91–102.
28. Y. KISO, Y. NISHIMURA, K. KITAO, K. NISHIMURA: Rejection properties of nonphenylic pesticides with nanofiltration membranes. Journal of Membrane Science 2000, Vol. 171, pp. 229–337.
29. B. van der BRUGGEN, C. LEJON, C. VANDENCASTEELE: Reuse, treatment and discharge of the concentrate of pressure-driven membrane processes. Environmental Science and Technology 2003, Vol. 37, pp. 3733–3738.
30. L.J. BANASIAK, B. van der BRUGGEN, A.I. SCHÄFER: Sorption of pesticide endosulfan by electrodialysis membrane. Chemical Engineering Journal 2011, Vol. 166, pp. 233–239.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-f95fb1bc-fc84-4274-81ce-116e62c9a877