Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie procesów membranowych do oczyszczania wody. Część 2: Procesy z membranami jonowymiennymi

Wiśniewski J. A., Kabsch-Korbutowicz M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2014

|

Nr 1

30--34

PL

W pracy scharakteryzowano ważniejsze procesy membranowe, które są stosowane do odsalania i usuwania niepożądanych składników jonowych z wody: elektrodializę, elektrodejonizację i dializę Donnana. W procesach tych stosowane są membrany jonowymienne, które umożliwiają selektywny transport określonego rodzaju jonów: anionów (membrany anionowymienne) lub kationów (membrany kationowymienne). W grupie omawianych procesów największe znaczenie aplikacyjne w oczyszczaniu wody ma elektrodializa. Proces ten stosowany jest przede wszystkim do odsalania wód o stosunkowo niskim zasoleniu (do 5 g/ dm3) w celu otrzymania wody do picia. W wyniku zastosowania w elektrodializerze membran monosełektywnych, możliwe jest skuteczne usunięcie z wody szkodliwych anionów: azotanów i fluorków. Elektrodejonizacja jest końcowym procesem demine-ralizacji wody, w którym otrzymuje się wodę wysokiej jakości wymaganą m.in. w energetyce i przemyśle elektronicznym. Dializa Donnana umożliwia, w wyniku wymiany jonów, usunięcie z wody szkodliwych anionów (azotanów i fluorków) lub zmiękczenie wody przed odsalaniem w procesie elektrodializy.

EN

In the paper were characterized prime processes applied for water desalination and undesirable ion removal: electrodialysis, electrodeionization and Donnan dialysis. In these processes ion-exchange membranes are used: anion-exchange membranes, for selective anion transport and cation-exchange membranes, for selective transport of cations. Of the covered processes, electrodialysis is a process of the dominant importance in water treatment. It is applied for desalination of brackish water (with salinity up to 5 g/L) for drinking purposes. When the process involves mono-anion-selective membranes, it makes possible to remove harmful anions from potable water: nitrates and fluorides. Electrodeionization is applied for water demineralization and the process delivers highrquality water that is required in power industry and electronics. Donnan dialysis, the process based on ion exchange, enables harmful anion removal from potable water (nitrates and fluorides) or water softening before electro-dialytic desalination.

2

Usuwanie jonów bromkowych z roztworów wodnych w procesie dializy Donnana

Łakomska S., Wiśniewski J.

Ochrona Środowiska

|

2012

|

Vol. 34, nr 1

33-39

PL

Zastosowano membranowy proces wymiany anionów do usuwania bromków z roztworów wodnych. Wykorzystano dwa rodzaje membran anionowymiennych: Selemion AMV i Neosepta ACS oraz różne stężenia roztworu odbierającego (NaCl). Układ ba-dawczy zasilano roztworem modelowym lub wodą naturalną o różnym składzie jonowym. Najlepszą skuteczność usuwania jonów bromkowych z roztworu modelowego uzyskano na membranie Selemion AMV - 78%, przy stężeniu NaCl w roztworze odbierającym równym 300 mol/m3. Za membranę o najlepszych właściwościach do usuwania jonów bromkowych z wody naturalnej uznano membranę Neosepta ACS - uzyskano 90% usunięcia bromków przy względnie małym stężeniu soli w koncentracie (100 mol/m3). W dalszej kolejności badano skuteczność odzyskiwania w procesie elektrodializy chlorku sodu z odpadowego koncentratu po dializie Donnana. Odzyskany w ten sposób koncentrat zastosowano do ponownego usuwania jonów bromkowych z wody naturalnej w procesie dializy Donnana z membraną Neosepta ACS. Otrzymana skuteczność usuwania bromków z wody naturalnej w procesie wymiany jonów z wykorzystaniem odzyskanego koncentratu była stosunkowo duża (78%).

EN

The primary objective of this experimental study was to remove bromide ions from water by an anion-exchange membrane process. The experiments involved Donnan dialysis, which was carried out with two types of anion-exchange membranes, Selemion AMV or Neosepta ACS, at various NaCl concentrations in the receiver. The experimental set-up was fed with a model solution or natural water varying in ionic composition. The highest efficiency of bromide removal from the model solution amounted to 78% and was achieved with Selemion AMV at an NaCl concentration in the receiver of 300 mol/m3. The most efficient bromide removal from natural water totaled 90% and was obtained with Neosepta ACS at a relatively low NaCl concentration in the receiver, which amounted to 100 mol/m3. Another major objective of the experiments was to assess the potential for recovering sodium chloride from the spent concentrate (after Donnan dialysis) by the electrodialysis process. The concentrate recovered via this route was reused for bromide ion removal from natural water in the Donnan dialysis process involving Neosepta ACS. The extent of bromide removal from natural water in the ion exchange process combined with the reuse of the concentrate recovered was comparatively high amounting to 78%.

3

Membrane techniques in the removal of inorganic anionic micropollutants from water environment - state of the art

Bodzek M., Konieczny K.

Archives of Environmental Protection

|

2011

|

Vol. 37, no. 2

15-29

EN

A number of inorganic compounds, including anions such as nitrate(V), chlorate(VII), bromate (V), arsenate(III) and (V), borate and fluoride as well as metals forming anions under certain conditions, have been found in potentially harmful concentrations in numerous water sources. The maximum allowed levels of these compounds in drinking water set by the WHO and a number of countries are very low (in the range of mg/l to a few mg/l), thus the majority of them can be referred to as charged micropollutants. Several common treatment technologies which are nowadays used for removal of inorganic contaminants from natural water supplies, represent serious exploitation problems. Membrane processes such as reverse osmosis (RO), nanofiltration (NF), ultrafiltration (UF) and microfiltration (MF) in hybrid systems, Donnan dialysis (DD) and electrodialysis (ED) as well as membrane bioreactors (MBR), if properly selected, offer the advantage of producing high quality drinking water without inorganic anions.

PL

Szereg związków nieorganicznych, w tym aniony (głównie: azotany, nadchlorany, bromiany, arseniany, borany i fluorki), jak również metale tworzące w określonych warunkach aniony (np. chrom), występuje w potencjalnie szkodliwych stężeniach w licznych źródłach wody do picia. Maksymalne dopuszczalne wartości ich stężeń w wodzie do picia, ustalone przez WHO i szereg krajów, są bardzo niskie (w zakresie od žg/l do kilku mg/l) i w związku z tym większość z nich może być zaliczona do mikrozanieczyszczeń. Kilka tradycyjnych technologii, które stosuje się obecnie do usuwania zanieczyszczeń nieorganicznych ze źródeł wody naturalnej, stwarza poważne problemy eksploatacyjne. Procesy membranowe, odwrócona osmoza (RO), nanofiltracja (NF), ultrafiltracja (UF) i mikrofiltracja (MF) w systemach zintegrowanych, dializa Donnana (DD) i elektrodializa (ED) oraz bioreaktory membranowe (MBR), właściwie dobrane, umożliwiają produkcję wody do picia o wysokiej jakości, pozbawioną anionów nieorganicznych.

4

Donnan dialysis - A useful method of troublesome anion removal from water

Wiśniewski J. A., Kliber S.

Environment Protection Engineering

|

2008

|

Vol. 34, nr 2

95-104

EN

Donnan dialysis with the anion-exchange membrane (Selemion AMV, Asahi Glass) was applied to the removal of troublesome anions (nitrates, sulphates and bicarbonates) from multi-component water solutions. The authors examined the effect of selected parameters on the rate and on the removal efficiency of anions from the feed. It was observed that at a higher salt (NaCl) concentration in the receiver, the ion exchange was faster and the equilibrium concentration of the removed anion in the feed was lower. It was also found that anion species had a decisive effect on the process rate and efficiency: average fluxes of nitrates and sulphates were over two times as high as that of bicarbonates. In turn, the highest removal efficiency (91%) was obtained for sulphates, whereas bicarbonate were removed with the lowest efficiency (37%). Analyzing the effect of temperature on the Donnan dialysis process it was found that with the rising temperature of the solutions (the feed and the receiver) anion transport was accelerated: the average flux of nitrates and sulphates was increased by 50-60% and that of bicarbonates - by over 90%. Simultaneously, bicarbonate removal efficiency increased from 37% (at 17 °C) to 46% (at 37 °C).

PL

Zastosowano dializę Donnana z membraną anionowymienną (Selemion AMV, Asahi Glass) do usuwania uciążliwych anionów (azotanów, siarczanów i wodorowęglanów) z wody. Zbadano wpływ wybranych parametrów na szybkość i skuteczność usuwania anionów. Zaobserwowano, że wzrost stężenia soli (NaCl) w roztworze odbierającym przyśpiesza proces wymiany jonów, a stężenie równowagowe usuwa nego anionu w roztworze zasilającym jest niższe. Stwierdzono, że rodzaj usuwanego anionu ma duży wpływ na szybkość i skuteczność procesu: średni strumień azotanów i siarczanów jest ponad dwukrotnie większy od średniego strumienia wodorowęglanów. Z kolei najwyższą skuteczność uzyskano w procesie usuwania siarczanów (91%), podczas gdy skuteczność usuwania wodorowęglanów była najniższa i wynosiła 37%. Analizując wpływ temperatury na wymianę jonów w procesie dializy Donnana, stwierdzono, że w wyższej temperaturze roztworów (zasilającego i odbierającego) transport jonów jest szybszy: średni strumień azotanów i siarczanów rośnie o 50-60%, a strumień wodorowęglanów - o ponad 90% (gdy temperatura rośnie z 17 do 37 °C). Jednocześnie skuteczność usuwania wodorowęglanów wzrasta z 37 do 46%.

5

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

Wiśniewski J.

Environment Protection Engineering

|

2006

|

Vol. 32, nr 2

47-66

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.