Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of hydrodynamic conditions on the recovery of acetone, butanol and ethanol in pervaporation membrane modules

Marszałek J., Tylman M., Rdzanek P., Kamiński W.

Chemical and Process Engineering

|

2018

|

Vol. 39, nr 2

155–-163

EN

In order to assess the influence of hydrodynamic effects on the recovery of n-butanol by means of pervaporation, a commercial PERVAP 4060 membrane was investigated. Laboratory pervaporation experiments were carried out providing a comparison of the permeation fluxes and enrichment factors. While the enrichment factors achieved in both modules under the same process conditions were comparable, the permeation fluxes differed from each other. In order to explain the observed differences, hydrodynamic conditions in the membrane module were examined by means of CFD simulation performed with ANSYS Fluent 14.5 software. Two different modules having membrane diameters of 80 mm and 150 mm were analyzed. As a result, different velocity profiles were obtained, which served to estimate the mass transfer coefficients of butanol, ethanol and acetone.

2

Usuwanie wybranych lotnych związków organicznych z wód podziemnych

Monarcha S., Jeż-Walkowiak J., Weber Ł.

Technologia Wody

|

2016

|

Nr 2 (46)

30--36

PL

W artykule przedstawiono zagrożenia wynikające ze skażenia wód naturalnymi lotnymi związkami organicznymi (LZO). Przytoczono również uregulowania prawne dotyczące zawartości LZO w wodach naturalnych, ściekach doprowadzanych do kanalizacji oraz w wodzie do picia. Omówiono również metody stosowane do usuwania z uzdatnianej wody LZO. Do omówionych metod należą: desorpcja w procesie wymiany gazów. adsorpcja na węglu aktywnym, zapory hydrogeologiczne, perwaporacja oraz metody hybrydowe.

EN

In the paper the threats of volatile organic substances contamination of natural waters are presented. The regulations and limited values of these compounds in natural, drinking and sewage waters are presented as well. The technological methods of volatile organic substances removal from water to he treated are shortly described. including desorption in aeration process, activated carbon adsorption, hydrogeological barriers and pervaporation process.

3

Membrany z polidimetylosiloksanów, polisiloksanouretanów i poli(tlenku fenylenu) do separacji gazów i perwaporacji

Capała W., Zielecka M., Bujnowska E., Kozakiewicz J., Trzaskowska J., Ofat-Kawalec I., Wielgosz Z., Kruzel A., Tomzik S.

Polimery

|

2016

|

T. 61, nr 10

693--701

PL

Przedstawiono prace nad otrzymywaniem membran z polidimetylosiloksanów (PDMS), polisiloksanouretanów i poli(tlenku fenylenu) (PPO). W początkowej fazie prac formowano symetryczne membrany gęste, a na kolejnym etapie polimerowe warstwy aktywne formowano bezpośrednio na komercyjnym, porowatym podłożu ceramicznym lub polimerowym. Membrany testowano w procesie rozdziału modelowej mieszaniny gazowej o składzie 17 % CO2, 5 % O2 i 78 % N2 oraz w procesie perwaporacji próżniowej 5 i 10 % mas. wodnego roztworu acetonu (50 °C). W procesie separacji gazów z zastosowaniem membran z PDMS i z polisiloksanouretanów uzyskano permeaty zawierające 40–60 % CO2, w zależności od rodzaju membrany i warunków procesowych. W wypadku zastosowania membran z PPO stężenie CO2 w permeacie wynosiło 26–35 %. Permeaty w procesie perwaporacji zawierały 50–84 % mas. acetonu, a współczynnik separacji β wynosił 20–57, w zależności od membrany i stężenia nadawy.

EN

Studies on the formation of poly(dimethylsiloxane) (PDMS), poly(siloxane-urethane) and poly(phenylene oxide) (PPO) membranes and their properties in gas separation and pervaporation have been presented. Dense symmetric membranes were initially formed in the early stages of the studies. In the next stage of the membrane development, active polymeric layers were cast directly on commercially obtained porous ceramic or polymer supports. The properties of the obtained membranes were then evaluated in the separation of amodel gaseous mixture comprising CO2 (17 %), O2 (5 %) and N2 (78 %) as well as in the vacuum pervaporation of aqueous solutions of acetone (5–10 wt %) at 50 °C. Depending on the type of membrane and process parameters, permeates containing 40–60 % CO2 were obtained with the application of PDMS and poly(siloxane-urethane) membranes. 26–35 % CO2 content was achieved in permeates in the case of PPO-derived membranes. The permeates obtained from pervaporation tests contained 50–84 wt % acetone, while the separation factor β was found to be between 20–57 depending on the type of membrane and the concentration of the feed.

4

Pervaporation applied for dewatering of reaction mixture during esterification

Krasiński A., Grudzień A., Wierzba P., Hajmowicz H., Zawada K., Synoradzki L.

Chemical and Process Engineering

|

2016

|

Vol. 37, nr 1

121--131

EN

In this work the esterification of diethyl tartrate was studied. The research was focused on the enhancement of reversible reaction yield, which is accomplished by dewatering of the reaction mixture. The removal of water shifts the equilibrium towards the main product. Pervaporation was applied for this purpose, and results were compared to distillation. The advantages and limitations of both processes are discussed. The experimental part consists of dewatering of mixture after the reaction had reached the equilibrium, and was subsequently fed to the test rig equipped with a single zeolite membrane purchased from Pervatech B.V. Results show a significant conversion increase as a result of water removal by pervaporation. Compared to distillation no addition of organics is necessary to efficiently remove water above the azeotrope. Nevertheless, some limitations and issues which call for optimisation are pointed out. A simple numerical model is proposed to support design and sizing of the pervaporation system. Various modes of integrated system operation are also briefly discussed.

5

Perwaporacyjne zatężanie układu butanol-etanol-aceton-woda na membranach komercyjnych

Rdzanek P., Marszałek J., Kamiński W.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

Vol. 9, No. 2

693--698

PL

Perwaporacja (PV) jest procesem membranowym, w którym rozdział składników następuje na selektywnej warstwie membrany, która może być polimerowa, ceramiczna bądź kompozytowa. Zastosowanie perwaporacji, w miejsce konwencjonalnych metod odwadniania rozpuszczalników tworzących z wodą mieszaniny azeotropowe, przynosi, oprócz niewymiernych korzyści w ochronie środowiska, także konkretne korzyści ekonomiczne. Badania przeprowadzone w pracy skupiają się na separacji butanolu z wodnego roztworu ABE (aceton-butanol-etanol). Dotychczas jako dodatek do paliw stosowano etanol, obecnie w badaniach więcej uwagi poświęca się n-butanolowi ze względu na jego właściwości zbliżone do benzyny. W pracy przetestowano różne typy komercyjnych membran perwaporacyjnych (o różnym składzie warstwy aktywnej). Badania prowadzono na membranie PERVAP 4060 oraz na membranach firmy PERVATECH. Proces perwaporacji wykonano na laboratoryjnej aparaturze o powierzchni membrany 50,24 cm2. Proces prowadzony był przy natężeniu przepływu nadawy 40 dm3/h, dla temperatury roztworu zasilającego 29, 37 i 50°C i ciśnieniu po stronie permeatu 10 mbar. Stężenia butanolu w nadawie wynosiły 1,5, 3 i 5% wag. Przeanalizowano wpływ rodzaju warstwy aktywnej membrany na zmianę strumienia butanolu oraz współczynnika wzbogacenia składnika w permeacie. Skład permeatu i retentatu analizowany był za pomocą chromatografii gazowej.

EN

Pervaporation (PV) is a membrane-based process employing dense polymer, ceramic or innovate components materials as active separation layer. The use of pervaporation compared to the conventional methods for dehydration solvents forming an azeotrope with water brings, besides unquantifiable benefits in environmental also economic benefits. In this paper PV process is used to separate and concentrate biobutanol from the ABE (acetone-butanol-ethanol) water solution. So far as an additive for fuel ethanol was used, currently in research more attention is given to n-butanol, because of its properties closed to gasoline Different types of commercial membranes are tested in pervaporation experimental setup. Research was carried out on the PERVAP 4060 and PERVATECH membranes. The research was conducted on a laboratory apparatus, where the membrane diameter was 50.24 cm2. The pervaporation was carried out with the feed flow rate 40 dm3/h, the permeate side pressure 10 mbar and the feed temperature 29, 37 and 50°C. The concentrations of butanol in feed was 1.5, 3 and 5 wt.%. The influence of the active layer composition on the butanol flux and the enrichment coefficient was analyzed. The composition of permeate and retentate was analyzed by gas chromatography.

6

Perwaporacyjna membrana z dodatkiem cieczy jonowej do zatężania biobutanolu

Marszałek J., Rdzanek P.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

Vol. 8, No. 2

550--554

PL

W pracy wytworzono membranę perwaporacyjną z dodatkiem cieczy jonowej poprzez odpowiednie zmieszanie z PDMS i polikondensacyjne utwardzenie. Do badań użyto hydrofobowych cieczy jonowych: bis(trifluorometylosulfonylo)imid 1-butylo-3-metyloimidazolu oraz heksafluorofosforan 1-heksylo-3metyloimidazolu, które wykazują selektywność w stosunku do butanolu. Przeanalizowano wpływ udziału masowego składników oraz rodzaj warstwy podporowej na parametry procesowe membrany. Na wytworzonych membranach wykonano badania perwaporacyjnego zatężania biobutanolu z modelowego czteroskładnikowego układu aceton-butanol-etanol-woda. Proces prowadzony był w sposób ciągły, w warunkach ustalonych, z ciśnieniem po stronie permeatu wynoszącym 3 kPa, w temperaturze 50°C i z natężeniem przepływu nadawy 40 dm3/h. Skład permeatu i retentatu był analizowany za pomocą chromatografii gazowej. Szeroka preparatyka membran otrzymanych metodą utwardzania polikondensacyjnego mieszaniny cieczy jonowej z PDMS pozwoliła wyłonić najodpowiedniejsze membrany do procesu perwaporacji. Obserwowane strumienie procesowe były relatywnie niskie i wynikały z dodatkowych oporów spowodowanych grubością warstwy PDMS.

EN

In this paper, the active layer of membrane containing ionic liquid was attempted. We achieve this by appropriately blending them with PDMS and hardening by polycondensation. Hydrophobic ionic liquid 1-butyl3methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide and 1-hexyl-3-methylimidazilium hexafluorophosphate, which have selectivity for the butanol was used for the test. The influence of mass components and the kind of support layer on the membrane process parameters was analyzed. Then the prepared membranes were tested at PV process in order to separate and concentrate biobutanol from the model quaternary solution: acetone-butanolethanolwater. The process was carried out continuously in a steady state conditions. The permeate side pressure was 3 kPa, feed temperature 50°C and the feed flow rate 40 dm3/h. The composition of the permeate and retentate were analyzed using gas chromatography. Preparation of membranes obtained by polycondensation hardening of mixture of ionic liquid and PDMS allowed to emerge the most appropriate membranes for the PV process. The observed permeate flux was at the relatively low level due to additional resistance cause by PDMS layer.

7

Modelowanie matematyczne procesu perwaporacji roztworu woda-etanol z wykorzystaniem metod CFD oraz teorii Flory-Hugginsa

Pokomeda K., Dawiec A., Podstawczyk D., Witek-Krowiak A., Modelski S., Sadowski Z.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2014

|

Nr 1

29--30

PL

Rozdział mieszaniny woda-etanol ma duże znaczenie dla wielu gałęzi przemysłu. Powszechnie stosowane techniki rozdziału tego układu posiadają szereg wad. Jedną z alternatyw jest proces perwaporacji. W celu upowszechnienia stosowalności perwaporacji podjęto próbę modelowania wspomnianego układu. W tym celu wykorzystano model Flory-Hugginsa, I prawo Ficka oraz metody CFD. Otrzymane wyniki pozwoliły ocenić wpływ polaryzacji na transport masy w perwaporacji.

EN

Separation of water-ethanol mixture is of great significance for many branches of industry. Separation techniques commonly used to separate above-mentioned mixture have many drawbacks. Pervaporation is one of alternatives. To make this process more applicable a mathematical model was created. The Flory-Huggins theory, first Fick's law and CFD methods were used in this model. Modeling results enable one to asses the influence of concentration polarization on mass transfer in pervaporation.

8

Pervaporation membrane containing ionic liquid for biobutanol concentration

Marszałek J., Rdzanek P.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 9

1065--1072

EN

The paper describes the creation process for an active layer of pervaporation membrane containing ionic liquid achieved by its appropriate blending with PDMS and hardening by way of polycondensation. The test was performed with the use of hydrophobic ionic liquids with butanol selectivity – 1-butyl-3methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide and 1-hexyl-3-methylimidazilium hexafluorophosphate. The influence of mass content of components and the type of supporting layer on the membrane process parameters was analyzed. Then the prepared membranes were tested in pervaporation process of biobutanol concentration from the model quaternary solution of acetone-butanol-ethanol-water. The process was carried out continuously in a steady state conditions. The permeate side pressure was 30 mbar, feed temperature was 50 oC and the feed flow rate was 40 dm3/h. Compositions of permeate and retentate were analyzed using gas chromatography. Preparation of membranes obtained by polycondensation hardening of the solution consisting of ionic liquid and PDMS enabled us to provide the most appropriate membranes for pervaporation process. The observed permeate fluxes were at relatively low levels due to additional resistance caused by the thickness of PDMS layer.

PL

W pracy wytworzono warstwę aktywną membrany perwaporacyjnej z dodatkiem cieczy jonowej poprzez odpowiednie zmieszanie z PDMS i polikondensacyjne utwardzenie. Do badań użyto hydrofobowych cieczy jonowych: 1-butyl-3methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide oraz 1-hexyl-3-methylimidazilium hexafluorophosphate, które wykazują selektywność w stosunku do butanolu. Przeanalizowano wpływ udziału masowego składników oraz rodzaj warstwy podporowej na parametry procesowe membrany. Na wytworzonych membranach wykonano badania perwaporacyjnego zatężania biobutanolu z modelowego czteroskładnikowego układu aceton-butanol-etanol-woda. Proces prowadzony był w sposób ciągły, w warunkach ustalonych, z ciśnieniem po stronie permeatu wynoszącym 30 mbar, w temperaturze 50 oC i z natężeniem przepływu nadawy 40 dm3/h. Skład permeatu i retentatu był analizowany za pomocą chromatografii gazowej. Szeroka preparatyka membran otrzymanych metodą utwardzania polikondensacyjnego mieszaniny cieczy jonowej z PDMS pozwoliła wyłonić najodpowiedniejsze membrany do procesu perwaporacji. Obserwowane strumienie procesowe były relatywnie niskie i wynikały z dodatkowych oporów spowodowanych grubością warstwy PDMS.

9

Zatężanie rozcieńczonych wodnych roztworów alkoholi metodą perwaporacji

Walczyk H.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 12

2441-2443

PL

Przedstawiono wyniki badań procesu zatężania rozcieńczonych wodnych roztworów alko holu etylowego i izopropylowego z wykorzystaniem procesu perwaporacji na membranie hydrofobowej PDMS (polidimetylosiloksan) typu rurkowego. Badania prowadzono przy różnych początkowych stężeniach alkoholu (3–35% mas.) itemperaturach nadawy (40–75°C). Prędkość przepływu cyrkulującego roztworu utrzymywano na poziomie 450 L/h i był on stały. Średni całkowity strumień permeatu (N), selektywność (S) oraz współczynnik wzmocnienia (βi) obliczano z danych doświadczalnych. Selektywność i współczynnik wzmocnienia badanej membrany maleją ze wzrostem stężenia alkoholu w nadawie.

EN

EtOH/H₂O and Me₂CHOH/H₂O mixts. (alc. content 3–35% by mass) were sepd. at 40–75°C by pervaporation through a hydrophobic membrane under lab. scale conditions. Recirculation flow rate was kept const. at 450 L/h. Av. permeation total flux, selectivity and enrichment factor were calcd. Selectivity of the sepn. and enrichment factor decreased with increasing alc. concn.

10

Separacja związków zapachowych z roztworów wodnych metodą perwaporacji

Dawiec A., Pokomeda K., Witek-Krowiak A., Podstawczyk D.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 5

725-728

PL

Proces produkcji soków owocowych związany jest z fizyczną lub chemiczną utratą wielu cennych składników aromatycznych, co powoduje, że walory zapachowe i smakowe powstającego produktu są niewspółmierne z zapachem i smakiem owoców, z których został sporządzony. Jedną z metod, która jest w stanie znacząco poprawić wartości organoleptyczne soków jest perwaporacja, metoda oparta na selektywnym transporcie składnika przez membranę litą. W pracy zbadano wpływ temperatury oraz stężenia nadawy na skuteczność separacji związków zapachowych z roztworów wodnych w procesie perwaporacji.

EN

Aq. solns. of PrCOOMe, furfural and Me₂CH(CH)₂OH (fruit aroma models, concns. 0.1–2,1% by mass) were concd. by pervaporation at 40–60°C. The process efficiency depended only slightly on the concn. but increased exponentially with increasing the temp.

11

Concentration of butanol-ethanol-acetone-water using pervaporation

Marszałek J., Kamiński W.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 1

31--36

EN

The purposes, objectives and technology pathways for alternative energy are biofuels. The main interest so far has been focused on bioethanol due to the availability of raw materials as well as developed methods for separation and purification. Butyl alcohol can also be regarded as a potential biofuel, and used for internal combustion engines. Butanol can be obtained by means of chemical reaction as well as by fermentation of biomass well know as acetone-butanol-ethanol (ABE) fermentation. Separation of butanol from fermentation broth is a very difficult technical problem. The distillation process traditionally used is economically unprofitable. Review of methods for product recovery from fermentation broth indicates that pervaporation is a modern membrane technology which allows for the separation and concentration of the product during a single process. This work presents results of research on biobutanol separation from the acetone-butanol-ethanol-water system by pervaporation. The concentration of biobutanol was changed in the 0.25÷3 wt. % range. The quaternary system was prepared similarly to that obtained from the ABE fermentation process. The process was carried out on a flat, hydrophobic, commercial membrane at steady state conditions. The pressure at the permeate side was 30 mbar, the temperature range was 50÷70°C and feed flow rate was 20, 40 and 60 dm3/h. The chemical constitution of permeate and retentate was analyzed by gas chromatography. Based on experiments, separation and enrichment factors of the organic phase for individual components were obtained. The mass fraction of individual components in the output flux was determined as well. Satisfactory performance of the analyzed system on the selected membrane was obtained.

PL

Jednym z rodzajów alternatywnych źródeł energii są biopaliwa. Główna uwaga do tej pory skupiana była na bioetanolu ze względu na dostępność surowców i dobrze opracowane metody wydzielania i oczyszczania. Alkohol butylowy może być również traktowany jako potencjalne biopaliwo i wykorzystany do silników wewnętrznego spalania. Butanol można otrzymać zarówno z paliw stałych, jak również przez fermentację biomasy. Produktami fermentacji ABE jest wodny roztwór acetonu, butanolu i etanolu. Wydzielanie butanolu z brzeczki fermentacyjnej jest bardzo trudnym problemem technicznym. Tradycyjnie stosowana destylacja jest procesem energetycznie i ekonomicznie nieopłacalnym. Poszukiwane metody odzysku produktu z brzeczki fermentacyjnej wskazują na nowoczesną technikę membranową, jaką jest perwaporacja, która umożliwia separację i koncentrację produktu w trakcie pojedynczego procesu. Niniejsza praca pokazuje badania perwaporacyjnego zatężania biobutanolu z modelowego czteroskładnikowego układu aceton-butanol-etanol-woda, przygotowanego zgodnie z informacjami o produkcie po procesie fermentacji ABE w zakresie stężeń 0,25÷3% mas. butanolu. Proces prowadzony był na płaskiej, hydrofobowej membranie komercyjnej w sposób ciągły, w warunkach ustalonych, z ciśnieniem po stronie permeatu wynoszącym 30 mbar, w zakresie temperatur 50÷70°C i z natężeniem przepływu nadawy 20, 40 i 60 dm3/h. Skład permeatu i retentatu był analizowany za pomocą chromatografii gazowej.

12

Efficiency of acetone-butanol-ethanol-water system separation by pervaporation

Marszałek J., Kamiński W. L.

Chemical and Process Engineering

|

2012

|

Vol. 33, nr 1

131-140

EN

The article focuses on multicomponent system separation with the use of an innovative membranebased technique i.e. pervaporation. Pervaporation is a membrane technique for separation of liquid mixtures on solid nonporous membranes. Pervaporation is used in this study to separate a quaternary system acetone-butanol-ethanol-water. Such a system may be derived from ABE fermentation process, and the resulting product, biobutanol, is a potential biofuel and may be used in internal combustion engines. Experiments in the study involving concentration of butanol by pervaporation were performed using PERVAP 4060 flat-sheet commercial membrane. To describe the PV process a semi-empirical approach was used. As a result of experiments and calculations permeance coefficients were obtained. Separation and permeance factors were calculated to assess the efficiency of the system separation. Beforehand, activity coefficients were determined for all the components of the mixture with the NRTL equation. Separation coefficients for all the components differed depending on process parameters: concentration, feed flow rate and process temperature. The study confirmed the separation effect of the quaternary system. The most interesting results were obtained for the concentration of butanol. Pervaporation allows to concentrate butanol over 10 times. The permeance coefficient reached for butanol an average value of 7.06 10-3 in comparison with the results for ethanol 3.24 10-2 and acetone 1.83 10-2 [kmol(m2h)-1]. The temperature change from 50 to 70 [degrees]C led to an increased permeance factor and there was no apparent effect on it in the feed flow rate. Due to the hydrophobicity of the membrane water fluxes in the quaternary system were negative.

13

Hydrophobic membranes for system monitoring underwater gas pipelines

Rozicka A., Kujawski W., Guarnieri V., Lorenzelli L., Vasiliev A., Filippov V.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2012

|

Vol. 5, no. 4

99--106

EN

The aim of this work was to prepare hydrophobic membranes as selective barriers to be applied in gas sensors. Two kinds of membranes were investigated: ceramic, modified with perfluoroalkylsilanes (C6F13C2H4Si(OEt)3 – C6 and C12F25C2H4Si(OEt)3 – C12) and formed from polydimethylsiloxane (PDMS). Inorganic membranes properties after modification were tested by determining the contact angle (CA). Membrane modified by C12 was more hydrophobic (CA=148°) compared with membrane modified by C6 (CA=135°). PDMS membranes of different thickness (75-195 μm) were formed and their properties were determined by pervaporation of water and by contact angle measurements. It was shown that water transport is inversely proportional to membrane thickness and permeability coefficient was equal to 7.3_10-15 mol m-1 Pa-1 s-1. Contact angle was equal to 104°±4°. The commercial PDMS membrane properties were tested in pervaporation of water-ethanol, water-pentane and water-hexane systems and it was found that organic compound is selectively transported through the membrane (enrichment factors were equal to 4-8, 75 and 120 for ethanol, pentane and hexane, respectively). Preferential transport of organic compounds was also discussed using Hansen’s solubility parameters.

PL

Celem pracy było otrzymanie membran hydrofobowych, przewidzianych do zastosowań w sensorach gazowych. Zbadano właściwości membran: ceramicznych, modyfikowanych powierzchniowo perfluoroalkilosilanami: (C6F13C2H4Si(OEt)3 – C6 i C12F25C2H4Si(OEt)3 – C12) oraz membran uformowanych z poli(dimetylosiloksanu) (PDMS). Właściwości membran ceramicznych po modyfikacji charakteryzowano poprzez pomiar kąta zwilżania (CA). Membrana modyfikowana roztworem C12 (CA=148°) posiadała bardziej hydrofobowe właściwości niż membrana modyfikowana C6 (CA=135°). Uformowano membrany z PDMS o różnej grubości (75-195 μm), oznaczono kąt zwilżania dla wody oraz określono ich właściwości perwaporacyjne w kontakcie z wodą. Wykazano, że transport wody przez membranę jest odwrotnie proporcjonalny do grubości błony, a współczynnik przepuszczalności wody wynosi 7.3_10-15 mol m-1 Pa-1 s-1. Właściwości komercyjnej membrany PDMS określono w kontakcie z mieszaninami: woda-etanol, woda-pentan i woda-heksan. Wykazano przy tym, iż składnik organiczny był selektywnie transportowany przez membranę (współczynniki wzbogacenia dla etanolu, pentanu i heksanu wyniosły odpowiednio 4-8, 75 i 120). Preferencyjny transport składników organicznych zinterpretowano również, stosując współczynniki rozpuszczalności Hansena.

14

Koncepcja procesu produkcji mleczanu etylu

Mitkowski P. T., Broniarz-Press L.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2010

|

Nr 4

52-53

PL

W pracy przedstawiono analizę produkcji mleczanu etylu z kwasu mlekowego i etanolu ukierunkowaną na podniesienie wydajności reakcji estryfikacji poprzez odwodnienie mieszaniny składników reagujących. Przeprowadzona analiza ujawniła możliwość wykorzystania w tym celu perwaporacji z membraną GFT-1005 i ekstrakcji przy użyciu n-dekanu, które posiadają zbliżoną wartość siły napędowej. Zidentyfikowano dwie możliwe konfiguracje procesu: (1) reakcji z perwaporacją i (2) reakcji z ekstrakcją.

EN

Analysis of ethyl lactate production from lactic acid and ethanol is presented. Reaction mixture should be dehydrated in order to increase the efficiency of esterification reaction. It was pointed out that pervaporation with GFT-1005 membrane and extraction with n-decane as solvent could be used. Both of them had similar values of driving force. Two process configurations were identified: (1) reaction with pervaporation and (2) reaction with extraction.

15

Usuwanie trichloroetylenu z wody przy użyciu perwaporacji

Kwiecińska A., Konieczny K.

Instal

|

2010

|

nr 1

37-40

PL

Przeprowadzone badania miały charakter wstępny, a ich celem było określenie stopnia usunięcia trichloroetylenu (TRI) z wody metodą perwaporacji z zastosowaniem membran hydrofobowych PDMS+cb. Oczyszczana woda została przygotowana w warunkach laboratoryjnych i zawierała 730 mg TRI/dm3. Temperatura nadawy w zbiorniku była utrzymywana na poziomie 32-33C, zaś ciśnienie po stronie permeatu wynosiło 3 hPa. Stężenie trichloroetylenu w nadawie oraz w permeacie zostało zbadane przy użyciu chromatografii gazowej z detektorem płomieniowo – jonizacyjnym. Badania wykazały, iż usuwanie trichloroetylenu z wody w procesie perwaporacji z wykorzystaniem membran PDMS+cb jest możliwe. Otrzymany permeat zawierał wyższe stężenie trichloroetylenu niż roztwór zasilający. Wstępnie wykazano, iż proces perwaporacji z użyciem membran PDMS+cb może stać się efektywnym narzędziem do usuwania trichloroetylenu z wody. W dalszym etapie zbadany zostanie wpływ poszczególnych warunków procesu, jak: stężenie trichloroetylenu w nadawie, grubość membrany, właściwości sorpcyjne membrany, temperatura, ciśnienie po stronie permeatu oraz prędkość przepływu nad powierzchnią membrany, na efektywność usuwania trichloroetylenu z wody.

EN

The aim of the preliminaries investigations was to determine the effectiveness of trichloroethylene removal from water by means of pervaporation with application of hydrophobic PDMS+cb membranes. The treated water was prepared in laboratory conditions and contained 730 mgTRI/dm3. The feed temperature was hold at 32C level, and the pressure on the permeate site was equal to 3 hPa. The concentrations of trichloroethylene in the feed, the permeate and the retentate were determined using gas chromatography with flame-ionized detector. Investigations showed that there is a possibility of trichloroethylene removal from water by means of pervaporation with PDMS+cb membranes. The obtained permeate obtained twice as high concentration of trichloroethylene as the feed. Preliminary it was displayed that pervaporation with PDMS+cb membranes can become an effective tool for removal of trichloroethylene from water. In further stage of the researches the influence of particular process parameters like: the concentration of trichloroethylene in feed, the thickness of the membrane, the sorption properties of the membrane, temperature, the pressure on the permeate site and the volumetric flow rate of feed, on process effectiveness will be checked.

16

Application of pervaporation and osmotic membrane distillation to the regeneration of spent solutions from the osmotic food dehydration

Kujawski W., Gierszewska-Drużyńska M., Warczok J., Güell C.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2009

|

Vol. 11, nr 2

41-45

EN

Results of pervaporation (PV) of sucrose and calcium chloride spent solutions were presented. Additionally, osmotic membrane distillation (OMD) of sucrose solutions was investigated. It was found that the regeneration of spent sucrose solution for the reuse is possible by using PV or OMD processes. However, OMD process produces another spent stream i.e. CaCl2. Pervaporation membranes showed fluxes in the range of 0.5 - 0.9 kg m^-2 h^-1 in contact with 40° Brix sucrose solution, whereas OMD water permeate fluxes were in the range of 4 - 5 kg m^-2 h^-1 for the same feed concentration. Two different hybrid processes were suggested: i) pretreatment followed by OMD reconcentration of spent sucrose solution and independently PV for CaCl2 regeneration; ii) membrane pretreatment (MP) followed by PV of sucrose solution. Based on the experimental results, the membrane areas for both systems were calculated and compared. MP-PV system seems to be a better solution for the spent mixtures management.

17

Zastosowanie membran zeolitowych w procesie perwaporacji

Czechowska K.

Materiały Ceramiczne

|

2008

|

T. 60, nr 4

204-207

PL

Nieorganiczne membrany zeolitowe posiadają jednolity, molekularny rozmiar porów, w większości przypadków są stabilne chemicznie w szerokim zakresie pH. Zalety te pozwalają zastosować membrany zeolitowe w alternatywnych metodach rozdzielania mieszanin, szczególnie w przypadkach, gdy konwencjonalne metody rozdzielania są nieefektywne. Membrany zeolitowe separują mieszaniny na zasadzie różnic w adsorpcji składników lub różnic w rozmiarze cząsteczek. Jedną z nowszych koncepcji zastosowania membran zeolitowych jest ich wykorzystanie w procesie rozdzielania mieszanin ciekłych techniką perwaporacji, np. do rozdzielania mieszanin tworzących azeotropy, mieszanin bliskowrzących lub mieszanin związków wrażliwych na podwyższoną temperaturę. W pracy opisano preparatykę warstw zeolitowych typu MFI na handlowych nośnikach rurowych z TiO2, jak również zaprezentowano wyniki testów przeprowadzonych na tych membranach w procesie rozdzielania mieszaniny woda-izopropanol techniką perwaporacji. Warstwy zeolitowe preparowano poprzez nanoszenie na nośnik zarodków zeolitu, z wodnych zawiesin (w postaci warstw), a następnie krystalizację warstwy zeolitowej drogą hydrotermalnej obróbki. Testom poddano filtry membranowe, dla których czas nanoszenia zarodków zeolitu wynosił 0,5 i 1h, pH zawiesin wynosiło ok. 3 i ok. 10. Temperatura i czas krystalizacji wynosiły odpowiednio 180°C i 4 h. W testach separacyjnych określono stopień rozdziału, mieszaniny izopropanol-woda dla kilku stężeń alkoholu w wodzie, w temperaturze 50°C. Najkorzystniejsze wyniki rozdziału uzyskano w przypadku filtra membranowego z warstwą zeolitową przy czasie nanoszenia warstwy zarodków 1 h i pH zawiesiny ok. 10. W przypadku nadawy o składzie ok. 20% wag. wody, i 80% wag. izopropanolu, średnia zawartość wody w permeacie wynosiła ok. 95% wag. wody, strumień permeatu wynosił 0,8 kg/(m2h), a średnia selektywność membrany wynosiła ok. 90.

EN

Inorganic zeolite membranes, having the uniform, molecular size of pores, in most cases are chemically stable over a wide range of pH. This advantage make possible the application of zeolite membranes in alternative techniques of mixture separation especially when conventional methods of separation are not effective. The separation process by zeolite membranes is based on different adsorption or different particles size of mixture components. Zeolite membranes may be also used for the separation of liquid mixtures in the pervaporation process e.g for azeotropes, components of similar boiling point or sensitive on impact of elevated temperature. In the present work the preparation procedure of zeolite layers of the MFI type on commercial, tubular TiO2 support was presented. The results of application tests for the membranes used for separation of water-isopropanol mixtures were also given. The zeolite layers were prepared by deposition of zeolite seeds from water suspensions and subsequent hydrothermal treatment. The samples for separation tests were prepared using 0,5 i 1h of deposition time, suspension pH ab. 3 and ab. 10, respectively. The hydrothermal crystallization process of the deposited zeolite layers was carried out for 4h at 180°C. The best results of the separation tests were obtained for the membrane deposited for 1h using water suspension with pH ab. 10, for the starting mixture containing ab. 20%wt of water and ab. 80%wt. of isopropanol the average content of water in the obtained permeate was ab. 95%wt. The calculated average selectivity and permeate flux were ab. 92 and ab. 0,8 kg/m2h respectively.

18

Dyfuzyjne techniki separacji membranowej

Kujawski W.

Wodociągi - Kanalizacja

|

2007

|

nr 4

32-36

PL

Membranowe techniki separacyjne od ponad 30 lat stanowią dobrą alternatywę dla klasycznych technik rozdziału, będąc ich uzupełnieniem i umożliwiając rozwój ekologicznie czystego przemysłu. Separacja w procesie membranowym polega na doprowadzeniu rozdzielanej mieszaniny do powierzchni półprzepuszczalnej membrany, przez którą pewne składniki przenikają preferencyjnie - pod działaniem określonej siły napędowej.

19

Synthesis of diisobutyl phthalate coupled with pervaporation process on hydrophilic silica membranes

Ziobrowski Z.

Chemical and Process Engineering

|

2007

|

Vol. 28, z. 2

211-220

EN

Application of pervaporation process on silica hydrophilic membranes with the reaction of synthesis of diisobutyl phthalate ester has been investigated. The experimental study on reaction kinetics and pervaporation process were performed. The mathematical model describing the integrated process (reaction and pervaporation) was formulated. Several computer simulations were performed in order to compare the efficiency of ester production of the reactor integrated with the module of a different membrane area.

PL

Omówiono zastosowanie perwaporacji na hydrofilowych membranach ceramicznych w procesie syntezy ftalanu diizobutylu. Przeprowadzono badania eksperymentalne kinetyki reakcji estryfikacji oraz procesu perwaporacji. Opracowano model matematyczny zintegrowanego procesu estryfikacja-perwaporacja oraz przeprowadzono obliczenia numeryczne wydajności reaktora połączonego z modułem membranowym o różnych powierzchniach membrany.

20

Model empiryczny i pół-empiryczny perwaporacyjnego odnawiania alkoholi

Stachecka A.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Chemiczna i Procesowa / Politechnika Łódzka

|

2006

|

Z. 30

131-147

PL

Artykuł zawiera streszczenie pracy doktorskiej obronionej 30.09.2005 r. w Politechnice Łódzkiej na Wydziale Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska w Katedrze Termodynamiki Procesowej. W pracy przedstawiono perwaporacyjną technikę membranową służącą do rozdzielania mieszanin azeotropowych oraz mieszanin cieczy blisko wrzących. Wykonano opis matematyczny procesu perwaporacji, który umożliwi przewidywanie efektów transportowo-separacyjnych membran. Zaproponowano metodę empiryczną i pół-empiryczną opisu perwaporacyjnego rozdzielania mieszaniny izopropanol - woda. Badania wykonano na handlowej membranie płaskiej typu PERVAP-2210. W modelu empirycznym badania przeprowadzono zgodnie z planem czynnikowym trójpoziomym. Uzyskane wyniki doświadczeń posłużyły do wyznaczenia współczynników modelu dla badanego układu. Oceniono wpływ poszczególnych zmiennych procesowych, tj. natężenia przepływu, temperatury i składu nadawy. Obliczenia symulacyjne do zaproponowanej metody pół-empirycznej przeprowadzono w programie komercyjnym Aspen Customer Modeler. Zaproponowane metody modelowania i eksperymentów mogą być wykorzystane dla innego układu alkohol - woda.

EN

A membrane pervaporation technique for the separation of azeotropic mixtures and liquid systems with similar boiling points is presented in the paper. A mathematical description of pervaporation process is proposed to enable prediction of transport and separation properties of membranes. An empirical and semi-empirical method to describe isopropanol-water mixture separation by pervaporation is proposed. Experiments were made using a commercial PERVAP-2210 flat membrane. In the case of an empirical model studies were performed according to a three-factor design. Experimental results were used to determine model coefficients for the tested system. The effect of of particular process variables, i.e. flow rate, temperature and feed composition was estimated. Simulation calculations for the proposed semi-empirical method were made using a commercial Aspen Customer Modeler propgram. The proposed methods of modelling and experimenting can be applied in other alcohol-water systems.