Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modification of the Process of Obtaining Pectin by the Methods of Membrane Technology

Davitadze Nazi

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 11

117--126

EN

The proposed approach to the processing of plant materials using membrane methods is new in the field of developing new methods for isolating pectin substances and obtaining not only pectin itself, but also new low-cost high-quality pectin-containing products. The studies were carried out on pressings obtained after squeezing juice from citrus fruits (Georgia): lemon (“Meer”), Washington-Navel orange variety, “Unshiu” mandarin and the largest citrus pomelo fruit (China). From the fruits harvested in April-December, the juice was squeezed out and from the remaining mass, which was crushed, by adding HCl (1:10) pectin isolates were obtained, which were concentrated by ultrafiltration. Soluble pectin was precipitated from the concentrated extract with ethyl alcohol, i.e. converted to an insoluble form. The resulting precipitate was thoroughly washed with alcohol and then dried at T = 55°C. The concentration of isolates was carried out by tangential filtration in dynamic mode on a UPL-06 unit, an AR-0.2 ultrafiltration separating apparatus was used as a membrane, which was located vertically in the unit and was a ready-made module with a filtration area of 2 m2; obtained on the basis of polyamide and phenylone – C 2-B hollow fibers VPU-15PA with a pore size of 500 A. Ultrafiltration was carried out in circulation mode to the maximum possible concentration of the extract. The dependence of the productivity of the process of purification-concentration of pectin extracts from citrus fruit waste without their morphological division, pressure, duration and filtration mode, type and term of fruit harvesting was studied. The work performed has shown that the use of semi-permeable membranes for concentrating pectin extracts allows: to a large extent to remove carbohydrates from the extract, to achieve partial discoloration of the pectin extract; ensure 100% retention of pectin substances by membranes; to achieve a high degree of concentration of the extract and made it possible to obtain a pectin preparation with a purity of 95%. The proposed technology using membrane technology makes it possible to obtain pectin with a purity of 95% or more by purifying it from ballast impurities at the stage of extract concentration.

2

Technological improvement of the Sorghum saccharatum syrup production by membrane technologies

Chibrikov Vadym, Vakuliuk Polina, Hryhorenko Nataliia, Gunko Sergiy, Sobczuk Henryk

Journal of Water and Land Development

|

2022

|

no. 54

131--137

EN

Easy-to-handle and effective methods of juice clarification and concentration by membrane technologies are still under exploration. The current article presents results of research on the technological development of an alternative natural sweetener of high biological value and improved organoleptic properties. Sorghum saccharatum stem juice is used in research. It is pre-clarified enzymatically with α-amylase and glucoamylase, clarified by ultrafiltration, and concentrated by the direct contact membrane distillation in various temperature ranges. The study shows the efficacy of membrane methods for improving juice purity, total soluble solids (TSS), and total sugar (TS) content in the syrup obtained. Clarification depends on membrane characteristics at the beginning of the process, as there are no differences at the end of it. Juice concentration at high-temperature differences allows to accelerate the process by approx. 60% comparing to low-temperature differences. A lower temperature difference (∆Т = 20-30°С) in the concentration process results in a longer process and syrup acidisation, whereas a higher temperature difference (∆Т = 70°С) affects physicochemical properties of syrup due to local overheating and formation of Maillard reaction products. The juice concentration at ∆Т = 50-60°С allows to obtain high values of total soluble solids without significant degradation of physicochemical and organoleptic properties.

3

The Effect of Mineral Salt on Reactive Dye Removal from Aqueous Solutions by Ultrafiltration

Ahmed Arif Eftekhar, Majewska-Nowak Katarzyna, Grzegorzek Martyna, Szymanek Igor

Journal of Ecological Engineering

|

2022

|

Vol. 23, nr 10

239--247

EN

The effect of mineral salt on the reactive dye removal was evaluated by using flat ultrafiltration (UF) membranes made of polyethersulfone (PES) and regenerated cellulose (C). Five reactive dyes varied in molecular weight (Reactive Orange 16, Remazol Brilliant Blue R, Reactive Orange 20, Reactive Black 5, Reactive Read 120) were used in the UF experiments. The applied membranes were characterized by the cut-off value equal to 10 kDa. The ultrafiltration process was performed in a dead-end mode under the transmembrane pressure of 0.2 MPa. Dye concentration in model solutions was equal to 100 mg/dm3. Two various mineral salts (NaCl and Na2SO4) were chosen to simulate the composition of dye-house baths. The concentration of monovalent and divalent salt in model dye solutions amounted to 1–2 g/dm3. Transport and separation properties of the UF membranes towards reactive dyes and mineral salts were evaluated. It was found that the separation efficiency of all tested dyes was dependent on the mineral salt presence. The effect of mineral salt on dye retention was more pronounced for membrane made of regenerated cellulose (C) than for polyethersulfone membrane (PES). In the case of the C membrane the dye retention coefficients varied in the wide range – from 55 to 83%, whereas for PES membrane the degree of dye separation was less diverse and amounted to 81–96%. The presence of mineral salt in water and dye solutions generally worsen the membrane permeability due to osmotic pressure increase as well as enhancing adsorptive fouling of dye particles in membrane matrix.

4

WWTP effluent treatment with ultrafiltration with different mixed matrix nanocomposite membranes : comparison of performance and fouling behavior

Kamińska Gabriela

Archives of Environmental Protection

|

2022

|

Vol. 48, no. 4

35--44

EN

Polymer mixed-matrix nanocomposite membranes were prepared by a wet-phase inversion method and used in ultrafiltration processes to treat wastewater treatment plant effluent spiked with organic micropollutants. The effects of halloysite (Hal), TiO2, and functionalized single-walled carbon nanotube (SWCNT-COOH) nanofillers on the treatment efficiency, permeability loss, and fouling behavior of polyethersulfone (PES) membranes were investigated and compared with those of a pristine PES membrane. The nanocomposite membranes exhibited lower porosity and stronger negative surface charge because of the added hydrophilic nanofillers. The PES-Hal membrane achieved the optimal balance of permeability and micropollutant removal owing to enhanced pollutant adsorption on the membrane surface and the creation of an easily removable cake layer (i.e., reversible fouling). The PES-SWCNT-COOH membrane demonstrated the highest treatment efficiency, but also the high permeability loss. In contrast, PES-TiO2 exhibited excellent antifouling properties, but poorer treatment capabilities.

PL

Celem pracy było porównanie zdolności separacyjnych i tendencji do foulingu trzech membran nanokompozytowych podczas oczyszczania odpływu z oczyszczalni, który domieszkowano mikrozanieczyszczeniami organicznymi. Membrany nanokompozytowe typu mieszana matryca preparowano metodą inwersji. Membrany nankomopomozytywe domieszkowano haloizytem, nanotlenkiem ditytanu lub jednościennymi nanorurkami węglowymi funkcjonalizowanymi grupami karboksylowymi (SWCNT-COOH). Membrany nanokompozytowe charakteryzowały się niższą porowatością i silniejszym ujemnym ładunkiem powierzchniowym dzięki dodaniu hydrofilowych nanowypełniaczy. Membrana PES-Hal została uznana za najbardziej korzystną pod względem wydajności hydraulicznej i współczynników retencji mikrozanieczyszczeń. Było to wynikiem zwiększonej adsorpcji zanieczyszczeń na powierzchni membrany i tworzeniu łatwo usuwalnej warstwy placka (tj. oporu wywołanego foulingiem odwracalnym). Membrana PES-SWCNT-COOH charakteryzowała najwyższymi współczynnikami retencji, ale również dużą utratą przepuszczalności. Natomiast PES-TiO2 wykazywała doskonałe właściwości przeciwporostowe, ale słabsze właściwości separacyjne względem badanych mikrozanieczyszczeń.

5

Zastosowanie membran MWCNT/PAN do usuwania metali ciężkich

Przywara Lucyna

Polish Journal of Materials and Environmental Engineering

|

2021

|

Vol. 2 (22)

5--14

EN

The paper presents results of research on the production, properties and application of poly-acrylonitrile (PAN) based membranes with the addition of multi-wallet carbon nanotubes (MWCNT) for the removal of heavy metals such as lead, zinc, cobalt and nickel from water and wastewater. The introduction of the MWCNT additive into the PAN matrix slowed down the membrane coagulation process, which resulted in an increase in their mass per unit area, thickness, apparent density and porosity, pore size of the membranes and improved the transport and separation properties. PAN membranes were obtained using phase inversion method. First, a 12% solution of PAN in DMF was prepared. Membrane-forming solutions containing 0.1, 0.5, and 1.0% of MWCNT respectively were prepared to form MWCNT/PAN composite membranes. Of all the composite membranes MWCNT/PAN obtained, the membrane “1” was characterized by the best properties. The pure water flux through membrane “1” was 9–12 fold higher than in the unmodified mem-brane (“0”). Performing structural tests enabled to explain phenomena observed during physi-cochemical properties tests. When analyzing the SEM photomicrographs (cross-section, bot-tom layer), it can be reported that the best structural is characterized by membrane “1”. The satisfactory results of transport membrane research encouraged to analyze the separa-tion properties of composite membranes MWCNT/PAN. In order to test the separation prop-erties, water with individual ions and ions in the electroplating wastewater was analyzed in terms of the use of the membranes for heavy metals removal. The examination of water individual ions was determined by atomic absorption spectrometry showed that only Zn2+ and Co2+ ions were completely removed (100%) on each of the mem-branes obtained in the experiment. The degree of heavy metals removal for all the obtained membranes and for subsequent ions was estimated at: 100% (Co2+), 70–100% (Zn2+), 65–100% (Ni2+) and 62–100% (Pb2+) for water and wastewater. The yielded results may indi-cate the occurrence of competitive reactions leading to preferential removal of metals from the electroplating wastewater.

6

The Use of Membrane Technologies of the CWTP to Obtain Quality Drinking Water

Yelemanova Aliya, Aliyarova Madina, Begimbetova Ainur, Jangaskina Alina, Temirbekova Marzhan

Journal of Ecological Engineering

|

2021

|

Vol. 22, nr 8

103--110

EN

The purpose of the study is a scientific and theoretical substantiation of the energy characteristics of ultra and nano filtration, which directly depend on the quality of the source water, to ensure reliable and uninterrupted operation of a combined water treatment plant (CWTP), to obtain high-quality drinking water in water supply systems intended for settlements and industrial facilities. The developed method of combined operation of a water treatment plant is based on membrane technology, the efficiency of which directly depends on the preliminary improvement of the quality of purified low-mineralized water using an energy-efficient membrane, post-treatment and subsequent disinfection. Indicators of the quality of treated water that meet regulatory requirements and indicators of improving the energy efficiency of the water treatment plant have been investigated and calculated on the basis of experimental data. The results of studies on low-mineralized water made it possible to obtain TDS (Total dissolved solids) with a total residual concentration of hardness and chlorides in the range of 0.77 mg/dm3 without any problems. The proposed combined water treatment plant method is a priority among fundamental and applied works in the field of water treatment, it is intended for the purification of natural waters under conditions of increased anthropogenic loads on natural water sources.

7

Ocena efektywności działania oczyszczalni ścieków z produkcji napojów bezalkoholowych i niskoalkoholowych

Żyłka Radosław, Dąbrowski Wojciech

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2021

|

Nr 12

33--37

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań efektywności systemu oczyszczania ścieków z produkcji napojów bezalkoholowych i niskoalkoholowych. Zawansowany układ oparty jest o proces flotacji i biologiczne oczyszczanie z zastosowaniem osadu czynnego i modułu ultrafiltracji. Badania efektywności prowadzono na poszczególnych etapach oczyszczania, ogółem w okresie od września do listopada 2021 roku wykonano dwanaście serii pomiarowych. W trakcie badań określono: biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT5), chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT), azot ogólny (Nog.), fosfor ogólny (Pog.), zawiesiny ogólne (Zog.). Oprócz efektów oczyszczania przeanalizowano także usuwane ładunki zanieczyszczeń. Badany obiekt wykazał się wysoką efektywnością usuwania substancji organicznej, wynoszącą 98,7% w przypadku BZT5 i 99,5% w przypadku ChZT. W przypadku azotu ogólnego i fosforu było to 79,7% i 94,6%. Wyniki badań mogą okazać się przydatne dla operatorów lub projektantów analogicznych systemów oczyszczania ścieków, charakteryzujących się zbliżonym składem ścieków. We wnioskach przedstawiono też planowany zakres dalszych badań, wpisujących się w problematykę gospodarki o obiegu zamkniętym.

EN

This paper presents the results of a study of the effectiveness of a system for treating wastewater from the production of soft drinks and low-alcohol beverages. The advanced system is based on a flotation process and biological treatment using activated sludge and an ultrafiltration module. Efficiency tests were carried out on the different stages of treatment, with a total of twelve measurement series performed between September and November 2021. Biochemical oxygen demand (BOD5), chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN.), total phosphorus (TP.), total suspended solids (TSS.) were determined during the study. In addition to the treatment effects, the pollutant loads removed were also analyzed. The investigated plant showed high efficiency of organic matter removal, amounting to 98.7% for BOD5 and 99.5% for COD. For total nitrogen and phosphorus, it was 79.7% and 94.6%. The results of the study may prove useful to operators or designers of analogous wastewater treatment systems with similar wastewater composition. The conclusions also outline the planned scope of further research as part of a closed loop economy.

8

Economic aspects of pretreatment technologies before reverse osmosis

Gumińska Jolanta, Kłos Marcin

Zeszyty Naukowe. Organizacja i Zarządzanie / Politechnika Śląska

|

2020

|

z. 145

119--131

EN

Purpose: The article presents the results of economic efficiency analysis for the construction of preliminary water purification systems before the membrane demineralization process. Two types of pre-treatment systems were analysed: conventional system and ultrafiltration. Design/methodology/approach: The profitability analysis of the construction of water pre-treatment systems (WPS) before membrane demineralization was carried out based on technological, economic and financial assumptions. Findings: The simulations allowed determining the boundary conditions for the profitability of this type of investment in the form of the adopted treatment technology, conditioned by the water pre-treatment method. The simulation results showed that with the current investment and operating costs of the combined rapid filtration process on three-layer beds and dynamic sorption and, alternatively, membrane pressure ultrafiltration, the choice of the latter pre-treatment method allows obtaining significantly better economic results. Originality/value: The results of the cost analysis of both tested variants indicate that the use of pressure ultrafiltration as the final process is much more effective than the conventional treatment system based on rapid filtration and dynamic sorption.

9

Zastosowanie procesu ultrafiltracji do podczyszczania wód opadowych

Marszałek Anna, Dudziak Mariusz

Proceedings of ECOpole

|

2020

|

Vol. 14, No. 1

107--114

PL

Celem badań była ocena możliwości zastosowania procesu ultrafiltracji do oczyszczenia wybranych wód opadowych pochodzących z dachu domku jednorodzinnego z miasta Wodzisław Śląski. Proces membranowy prowadzono w komorze ciśnieniowej amerykańskiej firmy Osmonics typu GH-100-400 o pojemności 350 cm3 zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne zapewniającej warunki dead-end. W badaniach zastosowano cztery płaskie membrany ultrafiltracyjne o symbolach MT, ST, V3 i BN różniące się materiałem membranotwórczym i graniczną masą molową (MWCO). W trakcie filtracji ciśnieniowej wyznaczono zależność objętościowego strumienia permeatu od czasu prowadzenia procesu. Określono również właściwości transportowe stosowanych membran dla wody zdejonizowanej, grubość membrany oraz kąt zwilżalności. Efektywność procesu oceniano również w oparciu o zmianę ładunku zanieczyszczeń organicznych, takich jak ChZT, OWO, OW, NW, barwę oraz absorbancję UV254. Na podstawie otrzymanych wyników badań można stwierdzić, że najlepszą membraną pod względem własności transportowych była membrana ST wykonana z polieterosulfonu (10 kDA), chociaż w przypadku tej membrany zjawiska foulingu było najbardziej intensywne. Uzyskano również wysokie usunięcie zanieczyszczeń organicznych oraz barwy wód opadowych.

EN

The aim of the study was to assess the applicability of the ultrafiltration process for the treatment of selected rainwater from the roof of a detached house in the city of Wodzislaw Slaski. The membrane process was carried out in a pressure chamber produced by Osmonics, an American company, type GH-100-400 with a capacity of 350 cm3 equipped with a magnetic stirrer providing dead-end conditions. Four flat ultrafiltration membranes with PT, PW, V3, BN symbols and of different membrane material and MWCO were used. During the pressure filtration, the relationship between the volumetric permeate flux and the time of the process was determined. The transport properties of the applied membranes for deionized water, membrane thickness and the angle of wettability were also determined. The effectiveness of the process was also evaluated based on the change in organic pollutants load, i.e. COD, TOC, TC, IC, colour and absorbance in UV254. Based on the obtained test results, it was found that the best membrane in terms of transport properties was the PES membrane (cut-off 10 kDa). However, in the case of this membrane, the phenomenon of fouling was the most intense. It was also obtained high removal of organic impurities and rainwater colour.

10

Ultrafiltration treatment of wastewater contained heavy metals complexed with palygorskite

Ren Jun, Cao Tiany, Yang Xin, Tao Ling

Polish Journal of Chemical Technology

|

2020

|

Vol. 22, nr 4

1--9

EN

Palygorskite was applied in complexation-ultrafiltration treatment of heavy metals in wastewater under different pH and ionic strength. The results indicated that the rejection of heavy metals increased significantly with pH value, and decreased slightly with an increase of ionic strength of Na+ and Cl-. A certain concentration of NaCl significantly reduced the rejection rate of Cu2+. The rejection of Cu2+, Zn2+ and Cd2+ could reach over 86.8%, 93.6% and 93.7% at pH of 7 and 0.1 mol/L NaCl. The rejection of heavy metals was severely affected by low molecular weight competing complexing agents and the effect of sodium tartrate was greater than triethanolamine. In the presence of sodium tartrate, the rejection of Cu2+, Zn2+ and Cd2+ could arrive over 81.4%, 57.6% and 60.5% at pH of 7 in 20 min. Palygorskite was offered a potential complexing agent for the removal of heavy metals in wastewater at the complexation-ultrafiltration process.

11

Efficiency of municipal wastewater treatment with membrane bioreactor

Domańska Magdalena, Boral Anna, Hamal Kamila, Kuśnierz Magdalena, Łomotowski Janusz, Płaza-Ożóg Paulina

Journal of Water and Land Development

|

2019

|

no. 41

47--54

EN

The increasingly stringent requirements for wastewater treatment enforce the adoption of technologies that reduce pollution and minimize waste production. By combining the typical activated sludge process with membrane filtration, biological membrane reactors (MBR) offer great technological potential in this respect. The paper presents the principles and effectiveness of using an MBR at the Głogów Małopolski operation. Physicochemical tests of raw and treated wastewater as well as microscopic analyses with the use of the FISH (fluorescence in situ hybridization) method were carried out. Moreover, the level of electric energy consumption during the operation of the wastewater treatment plant and problems related to fouling were also discussed. A wastewater quality analysis confirmed the high efficiency of removing organic impurities (on average 96% in case of BOD5 and 94% in case of COD) and suspension (on average 93%).

PL

Wraz ze wzrostem wymagań stawianym ściekom oczyszczonym wdrażane są technologie umożliwiające dużą redukcję zanieczyszczeń i jednocześnie małą produkcję odpadów. Biologiczne reaktory membranowe (MBR) dzięki połączeniu klasycznego procesu osadu czynnego z membranową filtracją ścieków stwarzają duże możliwości technologiczne. W pracy przedstawiono zasadę działania oczyszczalni pracującej w Głogowie Małopolskim oraz efektywność jej działania. Wykonano analizę fizykochemiczną ścieków surowych i oczyszczonych oraz analizę mikroskopową z wykorzystaniem metody FISH (fluorescence in situ hybridization), a także przedstawiono poziom zużycia energii elektrycznej podczas pracy oczyszczalni oraz omówiono problemy związane z zarastaniem membran. Analiza jakości ścieków potwierdziła wysoką skuteczność usuwania zanieczyszczeń organicznych (średnio 96% w przypadku BZT5 i 94% w przypadku ChZT) oraz zawiesiny (średnio 93%).

12

Regeneration of spent caustic and acidic cleaning baths using a pilot membrane system

Kowalik-Klimczak Anna, Życki Maciej, Rajewska Paulina

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2019

|

no. 3

47--54

EN

In this work, the concept based on using pressure driven membrane processes was developed to effectively recover caustic and acidic cleaning baths that wash out of technological lines in dairy plants. As a result, the influence of both microfiltration (MF) and the integrated system of micro- and ultrafiltration (MF/UF) process parameters were assessed on the efficiency of the regeneration of caustic cleaning baths. It was found that MF process allows reducing the level of contaminants in caustic cleaning baths, yet the integrated MF/UF system is more efficient in the removal of high molecular organic compounds. In turn, during the regeneration of acidic cleaning baths, the influence of process parameters of ultrafiltration (UF) and integrated ultraand nanofiltration systems (UF/NF) on the on their effectiveness was examined. As a result, it was confirmed that integrated UF/NF system is crucial to regenerate acidic cleaning baths.

PL

W ramach przeprowadzonych prac badawczych opracowano koncepcję efektywnego regenerowania alkalicznych i kwasowych kąpieli myjących powstających podczas mycia linii technologicznych zakładów mleczarskich. W wyniku przeprowadzonych eksperymentów dokonano oceny wpływu parametrów procesowych mikrofiltracji (MF) i zintegrowanego układu mikro- i ultrafiltracji (MF/UF) na efektywność regenerowania alkalicznych kąpieli myjących. Stwierdzono, że proces MF umożliwia zmniejszenie poziomu zanieczyszczenia alkalicznych kąpieli myjących, ale dopiero zastosowanie układu MF/UF pozwala na usunięcie wielkocząsteczkowych związków organicznych. Z kolei podczas regenerowania kwasowych kąpieli myjących zbadano wpływ parametrów procesowych ultrafiltracji (UF) i zintegrowanego układu ultra- i nanofiltracji (UF/NF) na ich efektywność. Na podstawie przeprowadzonych prac badawczych stwierdzono, że do regenerowania kwasowych kąpieli myjących niezbędne jest wykorzystanie układu procesów UF/NF.

13

Pilot tests and fouling identification in the ultrafiltration of model oily and saline wastewaters

Ćwirko Konrad, Tomczak Elwira, Szaniawska Daniela, Buczkowski Ryszard

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2019

|

Vol. 26, nr 3

493--507

EN

This paper evaluates ceramic membrane performance and fouling mechanisms in the ultrafiltration of model oil-in-water solutions with addition of NaCl. First, the work estimated the effect of main process parameters, i.e. transmembrane pressure, cross-flow velocity and NaCl content in the feed on oil rejection and permeate flux using 23 experimental design. The ultrafiltration experiments were carried out using pilot installation with commercial tubular ceramic 300 kDa membrane. Ultrafiltration data obtained using experimental design technique was used to determine the regression coefficients of polynomial equations. These equations give information on non-conjugated as well as conjugated effects of two operating parameters and one feed parameter on ceramic membrane performance in ultrafiltration process of model oil-in-water-NaCl solutions. Moreover, these equations can help to determine optimal conditions for ultrafiltration process from the point of view of membrane permeability and selectivity. Next, ultrafiltration results were analyzed using resistance-in-series model. It was found that the process is membrane resistance limited. It was also stated that, resistance caused by reversible fouling is greater than irreversible fouling resistance. Finally, pore blocking models based on modified Hermia’s equation were used to determine membrane fouling mechanism responsible for permeate flux decline with ultrafiltration time. In investigated system ceramic membrane fouling was caused by complete and intermediate pore blocking mechanisms

14

Investigation on the possibility to enhancing honey spray drying process and powders properties by ultrafiltration pre-treatment

Samborska Katarzyna, Barańska Alicja, Bodel Daria, Jedlińska Aleksandra

Chemical and Process Engineering

|

2019

|

Vol. 40, nr 3

305–-313

EN

Linden honey ultrafiltration (15 kDa MWCO ceramic membrane) was performed as honey solution pre-treatment before spray drying. Feed and retentate solutions with the addition of maltodextrin as a carrier were spray dried. Drying yield and physical properties of powders were studied (after drying and after 12 weeks of storage). During ultrafiltration it was possible to remove some amount of sugars responsible for honey low glass transition temperature, while keeping protein compounds. Yet, it did not have a significant impact on the drying performance and improvement of powder physical properties immediately after drying and after storage. However, the possibility to remove sugars from honey solution by ultrafiltration can be an encouragement for further research.

15

Membrane processes innovation in environmental protection : review

Konieczny Krystyna H., Wszelaka-Rylik Małgorzata, Macherzyński Bartłomiej

Archives of Environmental Protection

|

2019

|

Vol. 45, no. 4

20--29

EN

The partial solution for the growing contamination of the environment is the implementation of new technologies. The most of the currently operated systems for surface and groundwaters treatment as well as for wastewater treatment characterize with complex technological arrangements based on a number of unit operations. In water-wastewater management membrane processes are more often applied, especially those in which the difference of pressure at both membrane sites is used as a driving force. As an example of such application is the use of nanofiltration for groundwaters treatment at Water Treatment Plant Zawada near Dębica or the treatment of municipal landfill leachate and industrial wastewater at Eko Dolina Waste Utilization Plant in Łężyce near Gdynia (reverse osmosis unit capacity of 120 m3/d). Municipal wastewater treatment based on membrane technologies has already been implemented at domestic wastewater treatment plant. It is especially profitable, when the load of contaminant present in a wastewater varies within a year. In the case of membrane systems use, this issue can be neglected. As an example of membrane based system may serve WWTP in Rowy n/Ustka started up in 2013 and modernized in 2017. The latest trends and developments of selected suppliers of membrane systems are also presented.

PL

Częściowym rozwiązaniem wzrastającego zanieczyszczenia środowiska wodnego jest wdrażanie nowych technologii. Większość współczesnych dużych systemów uzdatniania wód powierzchniowych i podziemnych oraz oczyszczania ścieków charakteryzuje się bardzo złożonymi układami technologicznymi zakładającymi sekwencję wielu procesów. W gospodarce wodno-ściekowej w coraz to większym zakresie wykorzystywane są procesy membranowe, przede wszystkim te, których siłą napędową jest różnica ciśnień po obu stronach membrany. Przykładem jest między innymi zastosowanie nanofiltracji do uzdatniania wód głębinowych w SUW Zawada k. Dębicy oraz oczyszczanie odcieków z wysypisk odpadów stałych i ścieków przemysłowych technologią membranową w zakładzie Unieszkodliwiania Odpadów Eko Dolina w Łężycach k/Gdyni (wydajność RO 120 m3/dobę). Oczyszczanie ścieków komunalnych w oparciu o technologie membranowe zostało już wdrożone w krajowych oczyszczalniach ścieków. Jest to szczególnie opłacalne, gdy ładunek zanieczyszczeń obecnych w ściekach waha się w ciągu roku. W przypadku zastosowania systemów membranowych, problem ten można pominąć. Przykładem wdrożenia systemu membranowego może być WWTP w Rowach k/Ustki, którą zbudowano w 2013 r. i zmodernizowano w 2017 r. Ponadto przedstawiono najnowsze rozwiązania oraz trendy rozwoju w niektórych firmach realizujących technologie membranowe u klientów.

16

Dye removal using keggin polyoxometalates assisted ultrafi ltration: characterization and UV visible study

Kahloul Malak, Chekir Jalila, Hafiane Amor

Archives of Environmental Protection

|

2019

|

Vol. 45, no. 4

30--39

EN

To improve dye retention, there is a concurrent interest in the development and optimization of an alternative and promising method for the dye recovery in aqueous solutions. In this regard, considerable attention was paid to the polyoxometalates (POMs) assisted ultrafiltration (POMAUF). The aim of the present study is to eliminate toluidine blue (TB) dye by ultrafiltration membrane using keggin polyoxometalates (POMs) as complexing agents. In the first step, the keggin polyoxometalates K3[PW12O40]∙6H2O (PW12) and K7 [PW11O39]∙14H2O (PW11) were prepared. Then, the obtained powders were characterized by X-ray diffraction and infrared spectroscopies. Afterwards, the removal of toluidine blue (TB) using polyoxometalates assisted ultrafiltration (POMAUF) was studied. Factors affecting the retention of dye and permeate flux such as transmembrane pressure, operating time, polyoxometalates concentration, ionic strength, surfactant and pH were investigated. All results of both compounds have been presented and discussed. The results reveal that the addition of POMs leads to an increase in dye retention from 11 to 95% for the PW12 and to 98% for the PW11. The results of this work have thus suggested the promising enhancement of ultrafiltration membrane selectivity for the dye removal using new complexing agents such as POMs in place of polyelectrolytes and surfactants.

17

The Application of Integrated System in Dairy Wastewater Treatment

Kwarciak-Kozłowska A., Gałwa-Widera M., Bień J.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 1

602--615

EN

The study presented the results of the examinations obtained during treatment of dairy wastewater in a membrane photoreactor where photocatalysis was sequentially combined with low-pressure membrane process. The aim of the study was to determine the effectiveness of degradation of the contaminants contained in such wastewater during photocatalysis and in the arrangement that combined photocatalysis with ultrafiltration. Several experiments were performed in order to determine the most beneficial conditions of the photocatalysis process, e.g. the dose of the photocatalysts used (TiO2 and ZnO), duration of the process and pH of wastewater subjected to oxidation. The dose of titanium dioxide was changed from 1 to 40 g/dm3, whereas the content of zinc oxide ranged from 1 to 6 g/dm3. The results obtained in the study showed that the extension of the irradiation time to over 30 minutes (TiO2) and over 45 minutes (ZnO) during photocatalysis does not lead to increased removal of contaminants from the dairy wastewater. It was also demonstrated that the increase in the doses of both photocatalysts does not lead to the increase in the efficiency of their treatment. In the case of treatment of dairy wastwater with TiO2, the photocatalysis occurred most effectively for its dose of 10 g/dm3. Removal rates for COD, TOC and total nitrogen were 58% (1670 mg/dm3), 62% (450 mg/dm3) and 56% (128 mg/dm3), respectively. Replacing titanium dioxide with zinc oxide (ZnO – 2 g/dm3) in the photocatalysis process allowed for obtaining higher degrees of removal of contaminants determined as COD, TOC and total nitrogen to the level of 77.8% (870 mg/dm3), 62% (445 mg/dm3) and 52% (139 mg/dm3), respectively. Since both photocatalysts were supplied to the photoreactor in the form of a suspension, the membrane in the next reactor represented an efficient barrier for their particles. It was observed that higher volumetric stream of the permeate was obtained during the process of low-pressure membrane filtration of sewage initially treated in the process of photocatalysis with titanium dioxide (4.6·10-5 m3/m2·s – TiO2 and 4.1·10-5m3/m2·s – ZnO). It was found that the ultrafiltration process in the case of the feed material with TiO2 led to the reduction in COD, TOC and total nitrogen by 78% (370 mg/dm3), 72% (126 mg/dm3) and 40% (80 mg/dm3). Slightly better quality of permeate was obtained when the feed material contained ZnO powder. Degree of retention of the contaminants COD, TOC and total nitrogen were 68% (280 mg/dm3), 66% (143 mg/dm3) and 42% (76 mg/dm3), respectively.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań jakie otrzymano podczas oczyszczania ścieków mleczarskich w fotoreaktorze membranowy w którym sekwencyjnie skojarzono procesy fotokatalizę z niskociśnieniowym procesem membranowymi. Celem badań było określenie skuteczności degradacji zanieczyszczeń znajdujących się w tego rodzaju wodach odpadowych w samodzielnie prowadzonym procesie fotokatalizy jak również w układzie kojarzącym go z procesem ultrafiltracji. Przeprowadzono szereg eksperymentów w celu ustalenia najkorzystniejszych warunków prowadzenia procesu fotokatalizy tj. dawka zastosowanych fotokatalizatorów (TiO2 i ZnO), czas prowadzenia procesu oraz wartość pH ścieków poddawanych utlenianiu. Dawkę ditlenku tytanu zmieniano w zakresie od 1 do 40 g/dm3 a tlenku cynku od 1 do 6 g/dm3. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że wydłużanie czasu naświetlania powyżej 30 minut (TiO2) oraz powyżej 45 min (ZnO) w procesie fotokatalizy nie wpływa na zwiększanie usunięcia zanieczyszczeń z oczyszczanych ścieków mleczarskich. Wykazano również, że zwiększanie stosowanych dawek obu fotokatalizatorów nie skutkuje wzrostu efektywności ich oczyszczania. W przypadku oczyszczania ścieków mleczarskich z TiO2 proces fotokatalizy przebiegał najkorzystniej jego dawce wynoszącej 10 g/dm3. Stopień usunięcia ChZT, OWO i azotu ogólnego wynosił odpowiednio 58% (1670 mg/dm3), 62% (450 mg/dm3) i 56% (128 mg/dm3). Zastąpienie ditlenku tytanu tlenkiem cynku (ZnO – 2g/dm3) w procesie fotokatalizy pozwoliło na uzyskanie wyższych stopni usunięcia zanieczyszczeń oznaczanych jako ChZT, OWO i azotu ogólnego odpowiednio do poziomu 77.8% (870 mg/dm3), 62% (445 mg/dm3) i 52% (139 mg/dm3). Z uwagi na fakt, że oba dawkowano do fotoreaktora w formie zawiesiny to znajdująca się w kolejnym reaktorze membrana była skuteczną barierę dla ich cząstek. Zaobserwowano, że wyższy objętościowy strumień permeatu uzyskano w trakcie prowadzenia procesu niskociśnieniowej filtracji membranowej ścieków wstępnie podczyszczonych w procesie fotokatalizy z ditlenkiem tytanu (4,6·10-5 m3/m2·s – TiO2 i 4,1·10-5 m3/m2·s – ZnO). Stwierdzono że wykorzystany proces ultrafiltracji w przypadku nadawy z TiO2 przyczynił się do obniżenia wartości wskaźników ChZT, OWO i azotu ogólnego odpowiednio o 78% (370 mg/dm3), 72 % (126 mg/dm3) i 40% (80 mg/dm3). Nieznacznie lepszej jakości permeat otrzymano, gdy nadawa zawierała proszek ZnO. Stopień retencji zanieczyszczeń ChZT, OWO i azotu ogólnego wynosił odpowiednio 68% (280 mg/dm3), 66 % (143 mg/dm3) i 42% (76 mg/dm3).

18

Wpływ stężenia polimeru i nanorurek węglowych na retencję kofeiny w procesie ultrafiltracji

Adamczak M., Kamińska G., Bohdziewicz J.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 2

371--381

PL

Kofeina jest substancją należącą do grupy mikrozanieczyszczeń. Jest postrzegana jako substancja stosunkowo nieszkodliwa i łatwo rozkładalna w środowisku naturalnym, jednakże w miarę upływu czasu osiąga bardzo wysokie stężenie w wodach powierzchniowych, dlatego też istotne jest poznanie możliwości jej usuwania. W pracy przedstawiono ocenę stopnia usunięcia kofeiny w procesie ultrafiltracji z zastosowaniem membran nanokompozytowych. Zastosowano membrany nanokompozytowe z polieterosulfonu (PES) z dodatkiem jednościennych nanorurek węglowych zmodyfikowanych grupami karboksylowymi (SWCNT-COOH). Zmiany stężenia modyfikatora, a także stężenia polimeru w roztworze membranotwórczym pozwoliły na wytworzenie membran zapewniających uzyskanie wysokiej retencji kofeiny przy zachowaniu optymalnego strumienia permeatu. Osiągnięty stopień usunięcia kofeiny mieścił się w granicach 68-100 % w zależności od właściwości separacyjnych membrany. Określono również charakterystykę badanych membran, wyznaczając ich porowatość oraz stopień hydrofilowości.

EN

Caffeine is a substance that belongs to group of microcontaminants. However it is seen as relatively harmless and easy to decompose in environment. Furthermore caffeine achieve very high concentrations in surface waters so it is important to study the possibilities of its removal. This study presents the estimation of caffeine removal during ultrafiltration process. Within the framework of this research nanocomposite membranes were prepared from poly(ethersulfone) (PES) with addition of carboxylated single-walled carbon nanotubes (SWCNT-COOH). Modification of nanotubes concentration and contribution of polymer in membrane-forming solution allowed to achieve high caffeine retention with preservation of optimal flux during filtration. Caffeine rejection varied from 68 to 100 %. It depended on separation properties of each membrane. Characteristic of studied membranes by the measurement of their porosity and hydrophilicity was also determined in this study.

19

Wpływ metody wytwarzania na stabilność i przepuszczalność membran z tlenkiem grafenu

Tomczak E., Blus M., Tylman M.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 1

265--273

PL

Od lat 90. ubiegłego stulecia trwają intensywne badania nad dodatkiem nonocząstek do membran polimerowych. W ostatnich latach prowadzone są prace badawcze związane z wytwarzaniem i zastosowaniem tlenku grafenu (graphene oxide GO). Celem pracy było opracowanie technologii wytwarzania membran polimerowych z dodatkiem nanostruktur węglowych reprezentowanych przez tlenek grafenu. Membrany preparowano z użyciem komercyjnego GO z firmy Sigma Aldrich. Warstwą podporową membrany była tkanina polipropylenowa lub poliesterowa. Matryca polimerowa była formowana z fluorku winylidenu jako polimeru (polyvinylidene fluoride PVDF) rozpuszczonego w rozpuszczalniku organicznym dimetyloacetamidzie (dimethyl acetamide DMA). Glikol polietylenowy (polyethylene glycol PGE) dodawano jako plastyfikator. Membrany preparowano metodą inwersji fazowej z dodatkiem lub bez GO. Warstwę aktywną z tlenkiem grafenu wytwarzano trzema sposobami: przez rozpylenie (spraying), dodając do objętości masy polimerowej matrycy i przez wylanie supercienkiej warstwy na matrycy (casting). Zawartość tlenku grafenu w membranie wynosiła około 10 μg/cm2. Dla wytworzonych membran określano grubość, wielkość największych porów, wytrzymałość mechaniczną na rozciąganie i morfologię. Testy związane z transportem wody prowadzono na laboratoryjnym urządzeniu do ultrafiltracji - OSMONICS KOCH. Po badaniach hydrodynamiki obliczano: objętościowy strumień permeatu oraz opór membrany dla membran referencyjnych i z dodatkiem tlenku grafenu.

EN

Since 1990 until the present time there is intensive research on nanoparticles addition to membrane materials. In recent years, many research centres conducted research on production and application of graphene oxide. The aim of the paper was to develop production technology of polymeric membranes with addition of carbon nanostructures represented by graphene oxide. Membranes were prepared using graphene oxide (GO) purchased from Sigma Aldrich. The support membranes was polypropylene or polyester textile. The polymeric matrix was formed using polymer dissolved in an organic solvent, namely polyvinylidene fluoride (PVDF) in dimethyl acetamide (DMA). Polyethylene glycol (PGE) was added as plasticizer. The membranes were prepared by phase inversion with and without GO. The active layer with the GO was produced by three ways: spray method, addition to mass of basic polymer matrix and casting a super thin layer on the polymer matrix. GO content in the membrane was about 10 μg/cm2. The membrane thickness, sizes of the largest pores, mechanical tensile strength, morphology and hydrodynamics of membranes were investigated. Research on water transport were performed on the ultrafiltration experimental setup - OSMONICS KOCH. After experiments the following parameters were calculated: volumetric permeate flux, membrane resistance for the reference membrane and with the addition of graphene oxide.

20

Separacja wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych na membranie ultrafiltracyjnej modyfikowanej nanorurkami węglowymi

Kamińska G., Bohdziewicz J.

Ochrona Środowiska

|

2018

|

Vol. 40, nr 4

37--42

PL

Porównano właściwości oraz potencjał separacyjny i podatność na zjawisko blokowania trzech membran ultrafiltracyjnych. Przedmiotem badań były membrana komercyjna UE50 oraz dwie wytworzone w warunkach laboratoryjnych membrany – polieterosulfonowa (PES) oraz polieterosulfonowa modyfikowana nanorurkami węglowymi z grupami hydroksylowymi (PES-SWCNT-OH). Potencjał separacyjny membran określono względem wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych – kofeiny, bisfenolu A i pentachlorobenzenu. Wykazano, że stopień eliminacji tych związków zależał głównie od ich właściwości fizyczno-chemicznych. Skuteczność usuwania związków o wysokiej hydrofobowości, tj. bisfenolu A i pentachlorobenzenu była zdecydowanie większa niż hydrofilowej kofeiny. Ponadto stwierdzono, że za efekt separacji mikrozanieczyszczeń odpowiadało zjawisko adsorpcji na membranie modyfikowanej nanorurkami węglowymi, które zwiększały jej pojemność adsorpcyjną. Wszystkie badane membrany ultrafiltracyjne charakteryzowały się mniejszą skutecznością separacyjną wraz ze wzrostem ciśnienia transmembranowego. Przy wyższych ciśnieniach transport masy przez membranę był szybszy, co skutkowało krótszym czasem kontaktu mikrozanieczyszczeń z membraną. Badania wykazały, że powierzchnia modyfikowanej membrany ultrafiltracyjnej ulegała mniejszemu blokowaniu niż powierzchnia membrany komercyjnej UE50. Za przyczynę lepszej odporności modyfikowanej membrany na to zjawisko uznano większą chropowatość jej powierzchni objawiającą się występowaniem licznych wypustek, co utrudniało powstawanie równomiernej warstwy osadu. Za istotny należy również uznać fakt, że membrana była modyfikowana nanorurkami węglowymi z grupami tlenowymi, co nadało jej bardziej hydrofilowy charakter. Właściwość ta ograniczała podatność membrany na blokowanie, gdyż zmniejszała siłę oddziaływań hydrofobowych między powierzchnią a usuwanymi zanieczyszczeniami.

EN

This study compares retention characteristics and retention potential as well as antifouling properties of three ultrafiltration membranes. The commercial membrane UE50 and two membranes produced under laboratory conditions – polyethersulfone membrane (PES) and polyethersulfone membrane modified with hydroxyl-functionalized carbon nanotubes (PES-SWCNT-OH) – were selected for the research. Retention potential was determined for selected organic micropollutants, i.e. caffeine, bisphenol A and pentachlorobenzene. It was determined that removal degree of micropollutants depended mainly on their physicochemical properties. Removal efficacy of highly hydrophobic substances, i.e. bisphenol A and pentachlorobenzene was significantly higher than of hydrophilic caffeine. Furthermore, it was found that adsorption played a key role in the micropollutant removal and the process was more intense on the modified membrane as nanotubes enhanced sorption capacity of the membrane. For all the ultrafiltration membranes studied, the retention of micropollutants decreased with an increase of the transmembrane pressure. At higher pressures, mass transport through the membrane was faster and resulted in shorter contact time between the micropollutants and membrane. Moreover, the modified ultrafiltration membrane had better antifouling properties compared to the commercial membrane UE50. It was an effect of its rougher surface with multiple protrusions, which interfered with even sediment layer formation. Importantly, the membrane was modified with hydroxyl-functionalized carbon nanotubes, which added to its hydrophilic character. The same it improved the antifouling properties of the membrane by weakening the hydrophobic interactions between the membrane surface and target pollutants.