Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effects of UV irradiation on biodegradability of natural organic matter

Wolska M.

Environment Protection Engineering

|

2017

|

Vol. 43, nr 3

239--246

EN

Changes in concentration of total organic carbon in natural organic matter during UV irradiation have been examined, and especially its biodegradable fraction. The studies have shown better effectiveness of elimination of organic substances for highly contaminated water than that obtained for pre-Treated water. UV irradiation assured the decrease of all fractions of total organic carbon, which indicates the domination of mineralization over the transformation of multi-molecular substances into simpler ones. This means that organic substances were mineralised during UV irradiation. The effective elimination of non-biodegradable dissolved organic substances absorbing UV radiation ensures a very large decrease in potential of disinfection of by-products.

2

Metody analizy, izolacji i frakcjonowania substancji humusowych naturalnie występujących w środowisku wodnym

Urbanowska A., Kabsch-Korbutowicz M.

Instal

|

2016

|

nr 10

51--56

PL

Głównym składnikiem naturalnej materii organicznej są wielkocząsteczkowe substancje humusowe. Są to związki, które stanowią złożone heterogeniczne polimery kwasowe o barwie żółtej lub brązowej. Powstają w wyniku mikrobiologicznych reakcji, będących rezultatem rozkładu martwych tkanek roślinnych i zwierzęcych. Aby określić skład pierwiastkowy substancji humusowych przeprowadza się analizę elementarną. Ze względu na chemiczną złożoność tych związków uzyskane wyniki analizy elementarnej dają jedynie ogólny pogląd na ich strukturę i pochodzenie. Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje stosuje się inne techniki analityczne, np. chromatografię wykluczenia, spektroskopię UV-VIS. Prowadzenie kompleksowych badań nad strukturą i właściwościami substancji humusowych wymaga ich zatężania i wyizolowania z matrycy wodnej. W tym celu najczęściej wykorzystuje się adsorpcję na żywicach polimerowych oraz procesy membranowe.

EN

Macromolecules of humic substances are the main component of natural organic matter. Humic substances are complex heterogeneous acidic polymers, yellow or brown, created in microbiological reactions during decomposition of plant and animal remains. Elemental analysis is used in order to determine humic substances elemental composition, but because of their chemical complexity the results gives only overall view of their structure and origin. To obtain more specific data other techniques have to be employed, e.g. size-exclusion chromatography, UV-VIS spectroscophy. Extensive examination of humic substances structure and properties requires their concentration and isolation from water. Polymeric resin adsorption and membrane processes are the most often used for this purpose.

3

Regeneracja żywic polimerowych stosowanych do frakcjonowania naturalnych substancji organicznych

Urbanowska A., Kabsch-Korbutowicz M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2015

|

Tom 17, cz. 1

664--679

EN

Natural organic matter (NOM) removal plays important role in water treatment due to their ability to form disinfection by-products. Due to NOM complexity, it is crucial to separate it into fractions and then subject them to the detailed analysis. Organic contaminants are heterogeneous mixture of various organic compounds of diverse properties and could be divided into 3 fractions: hydrophobic, hydrophilic and transphilic. Currently, the common NOM fractionation method was proposed by Chow et al. This method employs XAD resins to fractionate NOM. One of decisive factors, when it comes to their usability, is the possibility to regenerate it. In this connection evaluation of XAD resin regeneration methods efficiency was performed. Supelite DAX-8, Amberlite XAD-4 and Amberlite IRA-958 nonionic macroporous resins were used in the experiments. Experiments included resin preparation by initial regeneration, resin saturation with NOM and final resin regeneration. Experiments were carried out on the model solution and surface water taken from Odra River (Poland). Regeneration was conducted in a column system with the use of two methods. The first one was in accordance with Chow et al. procedure. The second one comprised of successive resin rinsing with redistilled water, 0.1 n NaOH, 0.1 n HCl, 0.1 n NaOH, redistilled water, methanol, acetonitrile, methanol and redistilled water. Preliminary research that were conducted in order to evaluate sorption performance in column system revealed that in all cases same schema could be observed: in few initial minutes, UV 254 nm absorbance, colour and dissolved organic carbon concentration in column effluent was constant, then started rising until reaching feed solution values. It is noticeable that none of the resins adsorbed all contaminants at any time. Subsequent experiments has shown that developed by Chow et al. method of saturated resins regeneration was not able to restore their initial sorptive capacity. Regeneration procedure developed by paper authors allowed full regeneration of NOM saturated resin, even after second saturation-regeneration cycle. Influence of regeneration time on resin sorption capacity restoration efficiency was also observed: longer regeneration resulted in better results. The best effects of resin regeneration was observed for 3 h contact time with each regenerant solution.

4

Impact of the water composition on the degradation kinetics of natural organic matter in photocatalytic membrane reactors

Rajca M

Environment Protection Engineering

|

2015

|

Vol. 41, nr 1

29--39

EN

Decomposition kinetics of natural organic substances during the photocatalytic process with a semi-conductor TiO2 has been investigated. In the study, a laboratory reactor Heraeus and in a photocatalytic membrane reactor were used. Simulated solutions of deionized water, surface water and fulvic acids, differing in composition, were tested in the experiment. In order to determine reaction rate constants, the Langmuir–Hinshelwood kinetic model based on the first order reaction was applied. It was found that photocatalytic process enabled effective degradation of natural organic substances although its run was affected by inorganic ions, mainly those producing water hardness, present in water.

5

Usuwanie zanieczyszczeń z wody w procesie MIEX®DOC połączonym z ultrafiltracją w reaktorze membranowym z zanurzonym modułem kapilarnym

Rajca M.

Ochrona Środowiska

|

2013

|

Vol. 35, nr 4

39--42

PL

Omówiono skuteczność usuwania anionowych form związków organicznych (RWO) i nieorganicznych (F-, Br-, NO3-, SO42-) z roztworu modelowego i wody powierzchniowej w reaktorze membranowym, w którym realizowano równocześnie wymianę jonową (MIEX®DOC) i ultrafiltrację. Przepływowy reaktor membranowy z zanurzonym modułem kapilarnym ZeeWeed®1 (PVDF) pracował w warunkach podciśnienia. Określono wpływ żywicy anionowymiennej MIEX® na możliwość ograniczenia niekorzystnego zjawiska blokowania membran. Badania wykazały, że reaktor membranowy z zanurzonym modułem kapilarnym pracujący w układzie wymiana jonowa MIEX®DOC i ultrafiltracja jest rozwiązaniem praktycznym ze względu na jego kompaktowość, skuteczne usuwanie związków organicznych (70÷90% przy dawce żywicy 5 cm3/dm3), możliwość usuwania prekursorów niebezpiecznych ubocznych produktów ozonowania (bromków) oraz ograniczenie blokowania membran ultrafiltracyjnych.

EN

The paper discusses efficacy of anionic organic compound (DOC-) and inorganic anion (F-, Br-, NO3-, SO42-) removal from model solution and surface water with hybrid membrane reactor in the process of MIEX®DOC ion exchange and the concurrently performed ultrafiltration. The flow-through membrane reactor with ZeeWeed®1 (PVDF) submerged capillary module was operating under vacuum conditions. The effect of the MIEX® ion exchange resin on potential reduction of unfavorable concomitant phenomenon of membrane fouling was evaluated. The study results demonstrated that the membrane reactor with submerged capillary module operating as part of the ion exchange MIEX®DOC and ultrafiltration system was a practical solution. The main advantages included its compactness, efficacious organic compound removal (70÷90% at 5 cm3/dm3 resin dose), possibility to remove hazardous ozonation by-product precursors (bromides) as well as ultrafiltration membrane fouling reduction.

6

Effect of natural organic matter on adsorption of ionic and non-ionic pharmaceuticals to granular activated carbon

Oh H., Urase T., Simazaki D., Kim H.

Environment Protection Engineering

|

2013

|

Vol. 39, nr 4

15--28

EN

Adsorption of clofibric acid (CA) and propyphenazone (PPZ) to virgin granular activated carbon (GAC) and preloaded GAC was evaluated in the absence or presence of natural organic matter (NOM). In spite of lower log K ow, PPZ showed higher selectivity to GAC than CA, which has a carboxylic group. Adsorption competition between CA and PPZ in binary solutes system decreased the amount of individual compound adsorbed to GAC. Adsorption isotherm data obtained in the presence of NOM showed that NOM in bulk solution or preloaded on GAC could significantly reduce the amounts of CA and PPZ adsorbed to GAC.

7

Influence of natural organic matter (NOM) on fouling and ultrafiltration membranes properties - AFM analysis

Płatkowska-Siwiec A., Bodzek M.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 1

43--49

EN

Low pressure membrane processes ie microfiltration and ultrafiltration are widely applied in water and wastewater treatment. The main exploitation problem connected with those technologies is the decrease of membrane capacity during the process caused by blocking of membrane pores with organic and inorganic substance (so-called fouling). The performance of atomic force microscopy analysis enables quantitative determination of membranes roughness and allows to characterize membrane surface before and after fouling. The paper discuss results of filtration of three surface waters differ in properties, mainly in specific UV absorbance (SUVA254).

PL

Niskociśnieniowe techniki membranowe, ultrafiltracja i mikrofiltracja, stosowane są do oczyszczania i uzdatniania wody. Głównym problem eksploatacyjnym jest zmniejszanie wydajności membrany w trakcie procesu, związane z blokowaniem porów przez substancje organiczne i nieorganiczne (tzw. fouling). Analiza mikroskopem sił atomowych (AFM) umożliwia ilościowe określenie chropowatości powierzchni membrany, co pozwala scharakteryzować powierzchnię membran przed i po foulingu. W artykule przedstawiono wyniki filtracji trzech wód powierzchniowych różniących się głównie specyficzną absorbancją w nadfiolecie (SUVA254).

8

Wpływ warunków mieszania na kinetykę usuwania substancji organicznych z wody w procesie magnetycznej wymiany anionowej

Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2012

|

Vol. 34, nr 4

9-16

PL

Wykazano, że sposób i intensywność mieszania są istotnymi parametrami procesu wymiany anionowej z użyciem żywicy MIEXŽ, którym dotychczas nie poświęcano wiele uwagi. Dane doświadczalne przedstawiono w postaci krzywych kinetycznych opisanych równaniem reakcji chemicznej pseudo-pierwszego rzędu. Wartości współczynników tego równania posłużyły do interpretacji wyników badań. Uzyskane wyniki badań z użyciem roztworu modelowego zawierającego naturalne substancje organiczne (abs. w UV254nm1m ok. 42, RWO ok. 7,5 gC/m3) potwierdziły, że intensywność mieszania miała istotny wpływ na kinetykę ich usuwania z wody w tym procesie, przy czym jej wpływ na wartość adsorpcji był nieznaczny. Stopniowo zmniejszający się przyrost adsorpcji obserwowany był w całym zakresie badanych intensywności mieszania (100÷300 obr./min). Znacznie istotniejszy był wpływ intensyfikacji mieszania na wzrost szybkości usuwania substancji organicznych. Zależność ta miała charakter liniowy w całym zakresie badanych intensywności mieszania, w którym odnotowano wzrost szybkości reakcji o 80÷90%, w zależności od zastosowanego wskaźnika zawartości substancji organicznych w wodzie (RWO, barwa, absorbancja w nadfiolecie).

EN

Despite their significance in the anion exchange process involving a MIEXŽresin, the mode and speed of agitation have rarely been addressed in the literature. Experimental data were presented in the form of kinetic curves described by the equation of the pseudo-first order chemical reaction. The values of the coefficients of this equation were used for interpreting the results of the study. The results obtained with a model water solution containing natural organic substances (color, about 55 gPt/m3; absorption at UV254nm1m, about 42; DOC, about 7.5 gC/m3) have revealed that agitation speed largely contributed to the kinetics of natural organic matter removal in the MIEXŽ resin process, but only slightly affected the value of adsorption. Gradual decline in the increment of adsorption was observed over the entire range of the agitation speed tested (100 to 300 rpm). Far more significant was the effect of agitation speed on the rate of organic matter removal. This relation was a linear one within the whole agitation speed range examined, where the reaction rate increased by 80 to 90%, depending on the parameter that describes the organic matter content of the water (DOC, color, UV absorbance).

9

Analysis of post-coagulation properties of flocs in terms of coagulant choice

Gumińska J., Kłos M.

Environment Protection Engineering

|

2012

|

Vol. 38, nr 1

103-114

EN

The knowledge of properties of floes produced in coagulation may enable one to reduce effects of their breakage in a treatment system. This is particularly important in treatment of water contaminated mainly with natural organic matter; produced floes are fragile and susceptible to rupture. The purpose of the research was to determine the influence of a coagulant type on postcoagulation suspension strength. The results show that floes produced based on prehydrolyzed coagulants are more resistant to breakage than those produced by a hydrolyzing coagulant. Strength of post-coagulation suspension increased with the increase of polynuclear Al species (Alb species).

10

Influence of Natural Organic Matter on Fouling and Ultrafiltration Membranes Properties – AFM analysis

Płatkowska-Siwiec A., Bodzek M.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2012

|

Vol. 19, nr 12

1561--1570

EN

Low pressure membrane processes ie microfiltration and ultrafiltration are widely applied in water and wastewater treatment. The main exploitation problem connected with those technologies is the decrease of membrane capacity during the process caused by blocking of membrane pores with organic and inorganic substance (so-called fouling). The performance of atomic force microscopy analysis enables quantitative determination of membranes roughness and allows to characterize membrane surface before and after fouling. The paper discuss results of filtration of three surface waters differ in properties, mainly in specific UV absorbance (SUVA254).

PL

Niskociśnieniowe techniki membranowe, ultrafiltracja i mikrofiltracja, stosowane są do oczyszczania i uzdatniania wody. Głównym problem eksploatacyjnym jest zmniejszanie wydajności membrany w trakcie procesu, związane z blokowaniem porów przez substancje organiczne i nieorganiczne (tzw. fouling). Analiza mikroskopem sił atomowych (AFM) umożliwia ilościowe określenie chropowatości powierzchni membrany, co pozwala scharakteryzować powierzchnię membran przed i po foulingu. W artykule przedstawiono wyniki filtracji trzech wód powierzchniowych różniących się głównie specyficzną absorbancją w nadfiolecie (SUVA254).

11

Wpływ transformacji form glinu na skuteczność oczyszczania wody z zastosowaniem koagulantów spolimeryzowanych

Gumińska J.

Ochrona Środowiska

|

2011

|

Vol. 33, nr 2

17-21

PL

Skuteczność koagulantów wstępnie zhydrolizowanych w usuwaniu naturalnych substancji organicznych z wody zależy nie tylko od stopnia polimeryzacji koagulantów, ale także od rodzaju usuwanych zanieczyszczeń oraz warunków prowadzenia koagulacji. Na podstawie przeprowadzonych testów ferronometrycznych stwierdzono, że po wprowadzeniu chlorków poliglinu (PACl1, PACl2 i PACl3) do wody, niezależnie od pH, zawartość form monomerowych nie ulegała na tyle istotnym zmianom, aby wpływać na skuteczność koagulacji. Wykazano, że zakres pH wody był czynnikiem wpływającym na mechanizm procesu, który był ściśle związany zarówno z pierwotną charakterystyką koagulantów, jak i formą występowania substancji organicznych w wodzie. W zakresie pH=4,8÷5,0 pro-dukty hydrolizy koagulantów wysokospolimeryzowanych występowały praktycznie w formie rozpuszczonej, natomiast produkty hydrolizy koagulantów o znacznym udziale monomerów zawierały, oprócz rozpuszczonych form glinu, również formy strącone. Podczas koagulacji z korektą pH do 4,8÷5,0, koagulant PACl3 okazał się najskuteczniejszym spośród testowanych reagentów. Stwierdzono, że w zakresie pH=7,5÷7,9 nie zostały stworzone optymalne warunki do usuwania substancji organicznych, gdyż nie zanotowano różnicy w skuteczności oczyszczania wody pomiędzy koagulantem o największym i najmniejszym udziale form polimerowych glinu. Dominującym mechanizmem usuwania substancji organicznych z wody był wówczas mechanizm koagulacji wymiatającej.

EN

The efficiency of pre-hydrolyzed coagulants at removing natural organic matter (NOM) from water is influenced by the extent to which they have been hydrolyzed, by the type of the pollutants being removed, and the conditions under which the coagulation process is conducted. Ferronometry tests have revealed that upon the addition of polyaluminum chlorides (PACl1, PACl2 and PACl3) the change in the content of monomeric species (Al1) was insufficient to exert an influence on the efficiency of the coagulation process, irrespective of the pH applied. However, the pH of the water was found to be a factor that affected the mechanism of the process and was strongly influenced by the characteristics of the coagulants, as well as by the mode of NOM occurrence in the water. Over the pH range of 4.8 to 5.0, the products obtained from the hydrolysis of high-polymerized coagulants practically contained aluminum in dissolved form; when the coagulants being hydrolyzed included a high proportion of monomers, the hydrolysis products contained aluminum not only in dissolved but also in precipitated form. During coagulation in this pH range, PACl3 was found to be the most efficient among the reagents tested. Coagulation conducted over the pH range of 7.5 to 7.9 failed to provide optimal conditions for the removal of organic matter since no difference was observed in the efficiency of water treatment between the coagulant with the highest and the coagulant with the lowest proportion of polymerized aluminum. The dominating mechanism that governed NOM removal under such conditions was the mechanism of sweep coagulation.

12

Charakterystyka prekursorów lotnych ubocznych produktów chlorowania wody w sieci wodociągowej Krakowa

Włodyka-Bergier A., Bergier T.

Ochrona Środowiska

|

2011

|

Vol. 33, nr 3

29-33

PL

Przedstawiono wyniki badań nad wpływem jakości substancji organicznych obecnych w ujmowanych wodach na potencjał tworzenia ubocznych produktów chlorowania. Przeanalizowano zawartość związków z grupy trójhalometanów (trichlorometan, bromodichlorometan, dibromochlorometan, tribromometan), halogenoacetonitryli (trichloroacetonitryl, dichloroacetonitryl, bromochloroacetonitryl, dibromoacetonitryl), halogenoketonów (1,1-dichloropropanon, 1,1,1-trichloropropanon), a także wodzianu chloralu oraz chloropikryny. Do badań wykorzystano próbki wody oczyszczonej (przed dezynfekcją chlorem) pobrane z zakładów oczyszczania wody "Raba" i "Bielany" zaopatrujących Kraków w wodę wodociągową. Substancje organiczne obecne w wodzie zostały rozdzielone na sześć frakcji na złożach jonitowych (DAX-8, AG-MP-50 i WA-10). Otrzymane w wyniku rozdziału kwasy hydrofobowe i hydrofilowe, zasady hydrofobowe i hydrofilowe, a także obojętne frakcje hydrofobowe i hydrofilowe chlorowano w wodzie podchlorynem sodu w czasie 24 h. Następnie za pomocą chromatografii gazowej oznaczono powstałe uboczne produkty chlorowania. Analiza otrzymanych wyników pozwoliła wytypować frakcje, które charakteryzowały się największym powinowactwem do powstawania poszczególnych grup organicznych produktów ubocznych chlorowania wody.

EN

The main focus of the study is the influence of the organic matter quality on the potential of chlorination by-products formation. Water samples were analyzed for the content of trihalomethanes (trichloromethane, bromodichloromethane, dibromochloromethane, tribromomethane), halogenoacetonitriles (trichloroacetonitrile, dichloroacetonitrile, bromochloroacetonitrile, dibromoacetonitrile), halogenoketones (1,1-dichloropropanone, 1,1,1-trichloropropanone), chloral hydrate and chloropicrin. The experiments were conducted with treated water samples (collected before disinfection with chlorine) from the water treatment plants Raba and Bielany, which provide the city of Krakow with municipal water. The organic substances present in the water were made subject to fractionation on ion-exchange resins (DAX-8, AG-MP-50 and WA-10). The products obtained from fractionation, i.e. hydrophobic and hydrophilic acids, hydrophobic and hydrophilic bases, and hydrophobic and hydrophilic neutral fractions, were chlorinated in water with sodium hypochlorite for 24 h. Chlorination by-products were analyzed by gas chromatography. Based on the analysis of the results obtained, the fractions characterized by the highest affinity for the formation of particular groups of volatile organic water chlorination by-products were determined.

13

Zastosowanie zintegrowanych procesów membranowych do usuwania substancji organicznych z wody

Kabsch-Korbutowicz M., Majewska-Nowak K.

Ochrona Środowiska

|

2010

|

Vol. 32, nr 3

27-32

PL

Niskociśnieniowe procesy membranowe są coraz powszechniej stosowane do oczyszczania wody przeznaczonej do spożycia. W celu zwiększenia skuteczności oczyszczania wody oraz ograniczenia intensywności blokowania membran, coraz częściej separacja membranowa łączona jest z innymi procesami biologiczno-chemiczno-fizycznymi, tworząc tzw. procesy zintegrowane. W pracy porównano skuteczność usuwania z wody naturalnych substancji organicznych w czterech procesach zintegrowanych - sekwencyjna koagulacja/ultrafiltracja, in-line koagulacja/ultrafiltracja, sekwencyjna wymiana jonowa/ultrafiltracja oraz symultaniczna wymiana jonowa/ultrafiltracja (proces hybrydowy). Określono wpływ dawki koagulantu i żywicy anionowymiennej oraz sposobu prowadzenia procesu na zmianę właściwości transportowych membran oraz jakość wody oczyszczonej. Badania przeprowadzono z użyciem roztworu modelowego zawierającego naturalne substancje organiczne, stosując jako koagulant siarczan glinu, a w procesie wymiany jonowej żywicę MIEXŽ. Wykazano, że układ zintegrowany wymiana jonowa/ultrafiltracja, realizowany w wariancie sekwencyjnym lub hybrydowym pozwolił na lepsze oczyszczenie wody niż w procesie łączącym koagulację i ultrafiltrację. Stwierdzono także, że wszystkie zastosowane warianty procesów zintegrowanych pozwoliły w zbliżonym stopniu na zmniejszenie intensywności blokowania membran. Wobec zbliżonej skuteczności oczyszczania membran uzyskanej w wariancie sekwencyjnym i hybrydowym, układ hybrydowy, pomijający etap sedymentacji, wydaje się z punktu widzenia kosztów oczyszczania wody bardziej wskazany.

EN

Low-pressure membrane processes are frequently used in the treatment of water intended for human consumption. In order to increase the efficiency of water treatment and reduce membrane fouling, membrane separation processes are integrated with other biological, chemical or physical processes (creating so-called integrated processes). In this paper four integrated processes were analyzed for the efficiency of natural organic matter removal from water: sequential coagulation/ultrafiltration, in-line coagulation/ultrafiltration, sequential ion exchange/ultrafiltration, and simultaneous ion exchange/ultrafiltration (hybrid process). Another major objective of the study was to determine how the coagulant or ion-exchange resin dose, as well as the method used for the realization of the process, affected the transport properties of the membrane and the final quality of the water. The experiments involved model solutions con-taining natural organic matter, an alum coagulant for the coagulation process and a MIEXŽ resin for the ion exchange process. The integrated ion exchange/ultrafiltration process, regardless of whether conducted in the sequential or simultaneous mode, provided water of a higher final quality as compared to the integrated coagulation/ultrafiltration process. With all the integrated processes tested, similar decrease in membrane fouling was observed. Taking into account the comparable treatment effects obtained with either the sequential or the hybrid process, preference should be given to the hybrid process, which, owing to the lack of the sedimentation step, lowers the overall treatment costs.

14

Skuteczność usuwania naturalnych i antropogenicznych barwnych substancji organicznych w procesie ultrafiltracji na membranach ceramicznych

Majewska-Nowak K., Kawiecka-Skowron J., Kabsch-Korbutowicz M., Urbanowska A.

Ochrona Środowiska

|

2010

|

Vol. 32, nr 4

11-14

PL

Porównano skuteczność usuwania anionowych barwników organicznych oraz naturalnych substancji organicznych z roztworów wodnych w procesie ultrafiltracji z wykorzystaniem membran ceramicznych. Zbadano wpływ granicznej rozdzielczości membrany, prędkości przepływu oczyszczanego roztworu przy powierzchni membrany oraz masy cząsteczkowej barwników i początkowej zawartości substancji organicznych w wodzie na skuteczność procesu. Badaniom poddano roztwory modelowe siedmiu anionowych barwników organicznych o masie cząsteczkowej od 327 Da do 1060 Da oraz sześciu roztworów zawierających naturalne substancje organiczne charakteryzujących się intensywnością barwy od 22 gPt/m3 do 125 gPt/m3. Stwierdzono, iż roztwory barwników, mimo ich mniejszego ciężaru cząsteczkowego, były oczyszczane z większą skutecznością.

EN

Seven aqueous solutions of anionic organic dyes (differing in molecular weight from 327 Da to 1060 Da) and six aqueous solutions of natural organic matter - NOM (varying in color between 22 gPt/m3 and 125 gPt/m3) were subjected to an ultrafiltration process, which involved ceramic membranes of different cut-off values. The efficiency of the ultrafiltration process was evaluated in terms of the membrane's cut-off value, the linear velocity of the solution near the membrane surface, the molecular weights of the dyes, and the initial NOM concentrations in the solutions tested. The comparison between the separation effects obtained for the two types of colored organic substances has demonstrated that the anionic organic dyes were removed from the solution with a higher efficiency in spite of their lower molecular weights.

15

Badanie foulingu membran podczas oczyszczania wody metodą ultrafiltracji

Bodzek M., Zawadzka D., Rajca M., Konieczny K.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2007

|

T. 10, nr 4

249-267

PL

Przedstawiono wyniki badań foulingu membran podczas oczyszczania wody za pomocą ultrafiltracji. Naturalne substancje organiczne (NOM) zawarte w wodzie odgrywają znaczną rolę w foulingu membran ultrafiltracyjnych. W badaniach zastosowano dwa rodzaje wód surowych: roztwór modelowy (sporządzony poprzez rozpuszczenie w wodzie wodociągowej sproszkowanego kwasu humusowego firmy Sigma-Aldrich w ilości ok. 20 mgOWO/dm3) oraz wodę naturalną (z rzeki Czarna Przemsza o zawartości związków organicznych na poziomie ok. 5 mgOWO/dm3). Przedmiotem badań było rozpoznanie i zrozumienie wzajemnego oddziaływania pomiędzy frakcjami NOM i hydrofilowymi membranami z celulozy FM UC030 i polieterosulfonu FM UII030 (cut-off 30 kDa) firmy Nadir. Wodę surową zawierającą substancje organiczne filtrowano przez filtr 0,22 um i otrzymano frakcję rozpuszczoną, którą w dalszej kolejności rozdzielano na frakcje hydrofobową (HFO), transfilową (TFI) i hydrofilową (HFI) przy użyciu polimerowych adsorbentów Amberlite XAD-7HP/4 firmy Rohm&Haas. Wyniki frakcjonowania wykazały, że charakterystyczną cechą wody naturalnej jest niewielka zawartość substancji koloidalnych i zawiesinowych > 0,2 um (5%) w porównaniu do wody modelowej (67%). W wodzie naturalnej przeważa frakcja hydrofilowa (48%), a w modelowej frakcja hydrofobowa (29%). W tej pierwszej występują również znaczące ilości pozostałych frakcji, natomiast w wodzie modelowej zawartości frakcji transfilowej i hydrofilowej są niewielkie (3 i 1%). Wyniki filtracji frakcji NOM (HFO, HFI, TFI) sugerują, iż frakcja hydrofobowa (HFO) ma istotny wpływ na fouling membran ultrafiltracyjnych. Wykazano znaczącą rolę wielkości cząstek w oczyszczanej wodzie w zjawisku blokowania membran.

EN

The paper presents the research results of membrane fouling during ultrafiltration water treatment Natural organic matter (NOM) plays a significant role in the fouling of ultrafiltration membranes. In the experiments, two kinds of raw water were used: model water (obtained by dissolving powdered humic acid manufactured by Sigma-Aldrich in tap water at a concentration corresponding to 20 mg/dm3 of total organic carbon (TOC)) and natural water (collected in the Czarna Przemsza River with organic matter content of about 5 mgTOC/dm3). The aim of this study was to obtain a better understanding of the interactions between the fractional components of NOM and hydrophilic membranes made of cellulose (FM UC030) and polyethersulphone (FM UH030) (cut-off 90 kDa) manufactured by Nadir. The raw water which contained NOM was filtered through a 0.22 um disc membrane filter producing a dissolved fraction which was then separated into hydrophobic (HPO), transphilic (TPI) and hydrophilic (HPI) fractions using Amberlite XAD-7IIP/4 polymer adsorbents manufactured by Rohm&Haas. The fractionation results show that natural water contains small amounts of colloids and Suspension substances > 0.2 um (5%) compared to model water (67%). In natural water, the hydrophilic fraction predominated (48%) while the hydrophobic fraction predominated (29%) model water. Natural water also contained considerable amounts of other fractions while model water revealed only negligible amounts of the transphilic and hydrophilic fractions (3 and 1%). The results of filtration of NOM fractions (HPO, HPI, TPI) suggested that the hydrophobic fraction exerts an essential influence upon ultrafiltration membranes fouling. A significant role of particle size on membrane blocking phenomenon bas been confirmed.

16

Usuwanie naturalnych substancji organicznych z wody w zintegrowanym procesie MIEXŽDOC-ultrafiltracja.

Kabsch-Korbutowicz M.

Ochrona Środowiska

|

2006

|

R. 28, nr 1

17-23

PL

Jednym z ograniczeń szerszego zastosowania procesów membranowych do oczyszczania wody jest spadek wydajności hydraulicznej membran, będący wynikiem ich blokowania przez osadzające się drobne cząstki oraz na skutek sorpcji naturalnych substancji organicznych. Obecnie najczęściej stosowaną metodą, pozwalającą na ograniczenie intensywności zjawiska blokowania membran (fouling), jest wstępne oczyszczanie wody przy użyciu konwencjonalnych procesów jednostkowych. Mając to na uwadze założono, że zintegrowanie procesu MIEXŽDOC z ultrafiltracją pozwoli na uzyskanie wysokiej jakości oczyszczonej wody i ograniczy intensywność blokowania membran. W przeprowadzonych badaniach określono wpływ dawki żywicy MIEXŽ, granicznej rozdzielczości membran (cut-off) oraz sposobu realizacji proponowanego procesu na skuteczność usuwania naturalnych substancji organicznych z wody i intensywność blokowania membran. Uzyskane wyniki badań pokazały, że wstępne oczyszczanie wody, nawet przy zastosowaniu małych dawek żywicy MIEXŽ, pozwoliły na znaczącą poprawę jakości wody i zmniejszyły intensywność blokowania membran. Zastosowanie membran o rozdzielczości w przedziale 5÷100 kDa i dawki żywicy 10 cm3/dm3, pozwoliło usunąć ok. 90% substancji organicznych z oczyszczanej wody. Z uwagi na fakt, iż w procesie MIEXŽDOC preferencyjnie usuwane są substancje o małym ciężarze cząsteczkowym, szczególną poprawę wydajności hydraulicznej procesu zaobserwowano dla membran o rozdzielczości 30 kDa i 100 kDa. Realizacja testowanego procesu w układzie zintegrowanym (woda wraz z żywicą MIEXŽ poddawana była ultrafiltracji) pozwoliła w nieznacznie większym stopniu ograniczyć spadek przepuszczalności membran, niż to stwierdzono w procesie zintegrowanym, w którym ultrafiltracja wody była poprzedzona procesem MIEXŽDOC i sedymentacją.

EN

Membrane ultrafiltration is well suited to the production of disinfected clear water for various applications. What imposes limitations on a more widespread use of membrane processes is the decrease in membrane performance that occurs during potable water treatment, as a result of fouling promoted by the accumulation of particles and adsorption of natural organic matter (NOM). Currently, the most common method to prevent fouling is by pretreating the influent to the membrane process via the conventional unit processes. According to literature data, the integration of the MIEXŽDOC process with ultrafiltration may upgrade the quality of the water produced and decrease membrane fouling. The aim of my study was to examine the effectiveness of the MIEXŽDOC process when applied to water pretreatment prior to membrane filtration. NOM removal and flux decline were related to resin dose, membrane cut-off, and the method of carrying out the integrated process. Analysis of the results obtained shows that water pretreatment, even with low MIEXŽ resin doses, significantly improved final water quality and reduced membrane fouling. For ultrafiltration membranes of cut-off 5-100 kDa, and MIEXŽ doses above 10 cm3/dm3, almost 90% of the NOM was removed from the water. As the MIEXŽDOC process yielded a removal of mainly small NOM particles, the highest enhancement of hydraulic efficiency of membranes was obtained with membranes of cut-off 30 and 100 kDa. Water treatment via the hybrid process MIEXŽDOC/ultrafiltration (i.e. water with ion-exchange resin was ultrafiltered) slightly raised membrane performance (lower fouling) as compared to the integrated process, where the water underwent ultrafiltration after the MIEXŽDOC process and sedimentation.