Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelling of selective retention of Cd-Ni ions from aqueous solutions by polymer enhanced ultrafiltration

Can Muhammed F., Arslan Fatma, Çelik Mehmet S.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2022

|

Vol. 58, iss. 5

art. no. 151913

EN

Polymer enhanced ultrafiltration (PEUF) technique economically enables separation and/or retention of various heavy metal ions from aqueous solutions for environmental and engineering problems. Polyethylenimine as the water-soluble complexation agent utilized to interact with heavy metal ions of Cd and Ni as cations in ultrafiltration experiments were modeled with protonation data to understand the mechanism. Test runs showed that an enrichment coefficient (the ratio of Cd over Ni in permeate) up to 10 was obtained at pH 4.2 in the temperature range of 20-22oC, whereas full retention of both cations is possible above pH 5.0 and those results are highly compatible with the model developed.

2

Galvanic Wastewater Treatment by Means of Anionic Polymer Enhanced Ultrafiltration

Korus I.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2012

|

Vol. 19, nr 1

19-27

EN

This work is focused on polyelectrolyte enhanced ultrafiltration as an effective heavy metal separation technique. Three types of effluents, containing Zn(II), Cu(II) and Ni(II) ions, were subjected to the separation process. Poly(sodium 4-styrenesulfonate) - PSSS, a water soluble anionic polyelectrolyte was used as a metal binding agent. Two SepaŽ CF (Osmonics) membranes: EW, made of polysulfone and a modified polyacrylonitrile membrane MW, were used in the ultrafiltration process. The preliminary UF tests were carried out on model solutions with target metal ion concentrations of 10, 100 and 250 mg dm–3. The main parameters affecting the metal retention (the polyelectrolyte quantity and solution pH) were examined. The values of pH 6 and polymer : metal concentration ratio CPSSS : CM = 7.5 : 1 (mol of mer unit per mol of metal) were selected to perform the galvanic wastewater ultrafiltration-concentration tests. Three types of wastewater containing Zn(II), Ni(II) and Cu(II) ions within the concentration range of 30÷70 mg dm–3 were used in the investigations. Very high metal retention coefficients, up to > 99%, were achieved. The retentates obtained were subjected to the decomplexation-ultrafiltration (pH = 1) and subsequent diafiltration step, which enabled partial recovery of concentrated metal ions and the polyelectrolyte. The recovered polyelectrolyte was reused toward Ni(II) ions and the high effectiveness of metal separation has been achieved.

PL

Zaprezentowano możliwość zastosowania ultrafiltracji wspomaganej działaniem polielektrolitu do separacji jonów metali z roztworów wodnych. Do badań wykorzystano roztwory modelowe o zawartości Zn(II), Cu(II) i Ni(II) w zakresie 10÷250 mg dm–3 oraz 3 rodzaje ścieków galwanicznych, z których każdy zawierał jeden z wymienionych jonów metali o stężeniu 30÷70 mg dm–3. Metale wiązano za pomocą poli(4-styrenosulfonianu sodu) - PSSS, co umożliwiało ich retencję na membranie ultrafiltracyjnej. Badania wstępne, wykonane na roztworach modelowych, miały na celu dobór głównych parametrów decydujących o efektywności procesu: stosunku stężeń polimer : metal oraz pH roztworu. Badania właściwe obejmowały ultrafiltracyjne zatężanie ścieków z zastosowaniem wybranych wartości stosunku stężeń polimer : metal (7,5 : 1) oraz pH (pH = 6). Uzyskano wysokie wartości współczynników retencji metali, powyżej 99%. Zatężone retentaty zakwaszono do pH = 1 w celu rozerwania połączeń polimer-metal oraz poddano kolejnemu procesowi ultrafiltracji z następującą po nim diafiltracją, co umożliwiło częściowy odzysk zatężonych metali oraz polielektrolitu. Zregenerowany polimer, po korekcie pH, został ponownie wykorzystany w procesie separacji jonów Ni(II), a obserwowane rezultaty nie odbiegały od wyników uzyskanych przy użyciu polimeru świeżego.

3

Jednoczesna i selektywna separacja jonów Cu(II) i Cr(VI) z roztworów metodą ultrafiltracji wspomaganej działaniem polielektrolitu

Korus I., Kaboczyk S.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2011

|

T. 14, nr 4

345-355

PL

Zaproponowano równoczesną i selektywną separację jonów Cu(II) i Cr(VI) z roztworów bijonowych w oparciu o ultrafiltrację wspomaganą polielektrolitem. Badania prowadzono na modelowych roztworach zawierających: 0,9 mmol Cu(II)/l i 0,1 mmol Cr(VI)/l; 0,5 mmol Cu(II)/l i 0,5 mmol Cr(VI)/l oraz 0,1 mmol Cu(II)/l i 0,9 mmol Cr(VI)/l. Ultrafiltrację wspomagano polietylenoiminą (PEI), rozpuszczalnym w wodzie polimerem, zawierającym zdolne do wiązania jonów metali grupy aminowe. Polimer dozowano w ilościach zapewniających stosunek stężeń molowych PEI:suma metali równy 0,5:1; 1:1, 5:1 i 10:1. Tak przygotowane roztwory poddawano ultrafiltracji, korygując przed procesem pH w zakresie wartości 2; 4; 6; 8 i 10. Określono wpływ parametrów procesu (udział metali w mieszaninie bijonowej, pH, stosunek stężeń polimer:metale) na współczynniki retencji metali i na współczynnik selektywności. W celu weryfikacji zależności pomiędzy wielkościami wyznaczono współczynniki korelacji rang Spearmana, stwierdzając (przy poziomie istotności p = 0,05) istotne korelacje pomiędzy składem mieszaniny bijonowej i współczynnikami retencji chromu (w zakresie pH = 6 ÷ 10) oraz miedzi (w zakresie pH = 8 ÷ 10). Wysokie wartości współczynnika korelacji wskazywały również na zależność pomiędzy pH i współczynnikiem retencji miedzi. Potwierdzono możliwość równoczesnej separacji Cu(II) i Cr(VI) z zastosowaniem dostatecznej dawki polietylenoiminy (stosunek stężeń PEI:metale 5:1) oraz pH w zakresie 4 ÷ 8 (retencja metali > 90%). Selektywna separacja Cu(II) i Cr(VI) najefektywniej zachodziła w roztworach o równomolowym udziale obu metali, przy mniejszym niż równomolowy (względem sumy metali) udziale PEI oraz wysokim pH (pH = 10).

EN

The paper proposes the polymer enhanced ultrafiltration for simultaneous and selective separation of Cu(II) and Cr(VI) ions from solutions. The experiments were carried out on model solutions of contrasting molar concentrations of both metals: solution I Cu(II) 0.9 mmol/l, Cr(VI) 0.1 mmol/l; solution II Cu(II) 0.5 mmol/l, Cr(VI) 0.5 mmol/l; solution III Cu(II) 0.1 mmol/l, Cr(VI) 0.9 mmol/l. Polyethyleneimine (PEI), a water soluble polymer containing amine groups which cause it to exhibit complexing and weak anion exchange properties, was the binding agent used. It was proportioned following the molar concentration ratios of PEI:metals of 0.5:1, 1:1, 5:1 and 10:1. The pH of each of the solutions thus prepared was adjusted over a range of 2, 4, 6, 8 and 10, which was followed by ultrafiltration. The feed and permeate samples were assayed for copper and chromium concentrations which enabled to determine the retention coefficients of both metals (RCu and RCr) and selectivity coefficient ?Cr/Cu. Moreover, a permeate flux was determined, finding the volume of permeate obtained from unit of membrane area per unit time. It has been found that the retention coefficient of copper reached its lowest value at pH = 2, which is connected to the protonation of polymer amine groups, and was significantly increasing with increasing pH, reaching its maximum value at pH > 7 in the solutions of low polymer concentration, and at pH ? 4 in the solutions with fivefold and tenfold PEI excess against the total content of metals. The maximum value of Cr(VI) retention coefficient was observed at pH = 4 ÷ 8 (notably in the solutions of equimolar or predominant concentration of the metal) and exhibited a decreasing trend at both lower and higher pH. The selectivity coefficient ranged within 0.05 ÷ 94.2. The highest ?Cr/Cu values, for the assumed PEI:metals concentration ratios, were observed for the solutions of equimolar concentration of Cu(II) and Cr(VI), at pH = 10. In order to verify the dependences between obtained values, the Spearman's rank correlation coefficient was used. Significant correlations between the composition of the bi-ionic mixture (expressed as a molar fraction of copper XCu) and the retention coefficient of the metals (chromium in the solutions of pH = 6 ÷ 10 and copper in the solutions of pH = 8 ÷ 10) were found at the assumed significance level of p = 0.05. The results also confirmed a correlation between pH and copper retention coefficient, perceived particularly well in the solutions with equimolar and predominant copper concentration in the bi-ionic mixture and in the solutions of lower polymer concentration. Polyethyleneimine enhanced ultrafiltration proved to be an effective technique for both simultaneous and selective separation of Cu(II) and Cr(VI) ions from solutions. The first goal can be achieved provided a sufficient PEI concentration (concentration ratio PEI:metals of 5:1) and pH of 4 ÷ 8 (RCu and RCr > 0.9) are ensured. The most effective selective separation of Cu(II) and Cr(VI) takes place from solutions of equimolar concentration of both metals at a lower than equimolar (against the total of metals) concentration of PEI and high pH (pH = 10).