Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie procesów membranowych do usuwania mikroplastików z wody i ścieków

Bodzek Michał, Pohl Alina

Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski

|

2023

|

nr 4

49--55

PL

Zanieczyszczenie środowiska wodnego mikroplastikami (MPs) jest obecnie problemem na skalę światową. Aby przeciwdziałać temu zagrożeniu, należy z jednej strony ograniczyć liczbę mikrocząstek tworzyw sztucznych przedostających się do środowiska, z drugiej zaś usunąć cząstki już w nim obecne. Jako jedne z głównych dróg przedostawania się mikroplastików do środowiska wodnego wymienia się oczyszczalnie ścieków. Żadna z obecnie dostępnych technologii oczyszczania ścieków nie jest specjalnie zaprojektowana do usuwania tych zanieczyszczeń, jednakże na tle innych procesów techniki membranowe wykazują w tym zakresie duży potencjał. Ponadto połączenie tych procesów z innymi, jak koagulacja czy procesy biologiczne, pozwala na prawie 100-proc. Usunięcie mikroplastików z matrycy. Najbardziej efektywnym rozwiązaniem w tym zakresie są bioreaktory membranowe (MBR), które łączą proces biologicznego oczyszczania ścieków z separacją membranową, wpisując się jednocześnie w trendy „zielonej chemii”. Niemniej jednak potrzebne są dalsze badania, szczególnie w obszarze zminimalizowania foulingu membran, który stanowi główną wadę w procesach membranowych.

EN

The pollution of the aquatic environment with microplastics (MPs) is currently a global problem. To counteract this threat, it is necessary, on the one hand, to limit the number of plastic microparticles entering the environment and, on the other hand, to remove particles already present in it. Wastewater treatment plants are mentioned as one of the main routes of the passage of microplastics into the aquatic environment. None of the currently available wastewater treatment technologies is specifically designed to remove these contaminants, but membrane techniques have great potential in this field as compared to other processes. Moreover, combining these processes with others, such as coagulation or biological processes, enables almost 100% removal of microplastics from the matrix. The most effective solution in this regard are membrane bioreactors (MBR), which combine the biological wastewater treatment process with membrane separation while being in line with the trends of „green chemistry”. Nevertheless, further research is needed, especially in the area of minimising membrane fouling, which is the main disadvantage in membrane processes.

2

Plastyfikatory alternatywne jako zamienniki popularnych ftalanów

Pohl Alina, Bodzek Michał

Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski

|

2023

|

nr 1

46--50

PL

W ostatnim stuleciu tworzywa sztuczne stały się nieodłączną częścią codziennego życia. Po stagnacji w 2020 r. spowodowanej pandemią COVID-19 światowa produkcja tworzyw sztucznych w 2021 r. znowu wzrosła. Wraz z dynamicznym rozwojem przemysłu tworzyw sztucznych wzrasta również zużycie dodatków do tych tworzyw, w tym plastyfikatorów. Jednak w ostatnim czasie obserwuje się proces zastępowania najpopularniejszych plastyfikatorów, czyli ftalanów przez korzystniejsze toksykologicznie, lecz mniej uregulowane (szczególnie w przypadku maksymalnych dopuszczalnych stężeń w różnych matrycach) alternatywy. Substytutami ftalanu bis(2-etyloheksylu) w skrócie DEHP, najczęściej stosowanego i najbardziej regulowanego ftalanu, są obecnie m. in. adypiniany - głównie adypinian bis(2-etyloheksylu) (DEHA), tereftalany - przede wszystkim tereftalan di-(2-etyloheksylu)(DEHT), kwas diizononylo-1,2-cykloheksonodikorboksylowy (DINCH) czy ftalan diizononylu (DINP). Wiedza na temat występowania i losów środowiskowych plastyfikatorów alternatywnych jest niewielka. Dlatego konieczne jest ich monitorowanie w środowisku, aby uniknąć niekorzystnego, długoterminowego wpływu na faunę i florę.

EN

In the last century, plastics have become an integral part of our everyday life. After stagnation in 2020 caused by the COVID-19 pandemic, global plastics production increased again in 2021. With the dynamic development of the plastics industry, the consumption of additives to these plastics, including plasticizers, is also increasing. However, recently the process of replacing the most popular plasticizers, i.e. phthalates, with more toxicologically favourable, but less regulated (especially in terms of maximum allowable concentrations in various matrices) alternatives has been observed. The substitutes for bis(2-ethylhexyl) phthalate, abbreviated as DEHP, the most widely used and regulated phthalate, are currently adipates, among others - mainly bis(2-ethylhexyl) adipate (DEHA), terephthalates - primarily di-(2-ethylhexyl) terephthalate (DEHT), diisononyl-1,2-cyclohexane dicarboxylic acid (DINCH) or diisononyl phthalate (DINP). The knowledge of the environmental occurrence and fate of alternative plasticizers is poor, therefore it is necessary to monitor them in the environment in order to avoid their adverse long-term effects on fauna and flora.

3

Mikroplastik w środowisku i jego usuwanie w technologiach oczyszczania wody i ścieków

Pohl Alina, Bodzek Michał

Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski

|

2022

|

nr 4

38--43

PL

W ciągu ostatnich lat światowa produkcja tworzyw sztucznych szybko się rozwinęła, a powstające z tych tworzyw śmieci stały się jednocześnie jednym z najszybciej rosnących strumieni odpadów komunalnych na świecie. Rozkład tworzyw sztucznych do mikro- i nanodrobin pogłębia dodatkowo problem zanieczyszczenia środowiska tymi materiałami. Ze względu na małą gęstość i mały rozmiar tych cząstek są one łatwo odprowadzane do kanalizacji ściekowej, a następnie do oczyszczalni ścieków, które są ich głównymi odbiorcami przed zrzutem do zbiorników wodnych. Żadna ze stosowanych obecnie technologii oczyszczania ścieków czy uzdatniania wody nie jest przeznaczona do usuwania cząstek tworzyw sztucznych. Efektywność usunięcia mikroplastików z zastosowaniem różnych metod, w tym fizycznych, chemicznych czy biologicznych, daje zróżnicowane wyniki. Najlepsze efekty w zakresie usunięcia mikroplastiku z wody i ścieków uzyskuje się, stosując technologie hybrydowe czy zaawansowane procesy oczyszczania trzeciego stopnia w technologii oczyszczania ścieków.

EN

In recent years, the global production of plastics has developed rapidly, and the waste generated from them has also become one of the fastest growing municipal waste streams in the world. The decomposition of plastics into micro- and nanoparticles additionally aggravates the problem of environmental pollution with these materials. Due to the low density and small size of these particles, they are easily discharged into the sewage system, and then to the wastewater treatment plants, which are their main recipients before discharging them into water reservoirs. Among various wastewater and water treatment technologies that are in use today, none is designed to remove plastic particles. The effectiveness of microplastics removal using a variety of methods, including physical, chemical and biological ones, produces varying results. The best effects in terms of removing microplastics from water and wastewater are achieved by using hybrid technologies or advanced tertiary treatment processes in wastewater treatment technology.

4

Removal of microplastics in unit processes used in water and wastewater treatment : a review

Bodzek Michał, Pohl Alina

Archives of Environmental Protection

|

2022

|

Vol. 48, no. 4

102--128

EN

Many tons of micro- and nano-sized plastic particles enter the aquatic environment every year, due to increasing plastic production, with the consequent risk of microplastics contaminating our environment. Addressing this multifaceted threat requires innovative technologies that can efficiently remove microplastics from the environment. Therefore, there is an urgent need to study the efficiency of the removal of microplastics by different water and wastewater treatment technologies. After short overviewed the source, occurrence, and potential adverse impacts of microplastics to human health, we then identified promising technologies for microplastics removal, including physical, chemical, and biological approaches. A detailed analysis of the advantages and limitations of different techniques was provided. According to literature data, the performance of microplastics removal is as follows: membrane bioreactor (>99%) > activated sludge process (~98%) > rapid sand filtration (~97.1%) > dissolved air floatation (~95%) > electrocoagulation (>90%) > constructed wetlands (88%). Chemical treatment methods such as coagulation, magnetic separation, Fenton, photo-Fenton and photocatalytic degradation also show moderate to high efficiency of microplastics removal. Hybrid treatment such as the MBR-UF/RO system, coagulation followed by ozonation, adsorption, dissolved air flotation, filtration, and constructed wetlands based hybrid technologies have shown very promising results in the effective removal of microplastics. Lastly, research gaps in this area are identified, and suggestions for future perspectives are provided. We concluded this review with the current challenges and future research priorities, which will guide us through the path addressing microplastics contamination.

5

Nanoparticles for water disinfection by photocatalysis : a review

Bodzek Michał

Archives of Environmental Protection

|

2022

|

Vol. 48, no. 1

3--17

EN

Photocatalysis is an efficient and ecological method of water and wastewater disinfection. During the process, various microorganisms are deactivated, including Gram-positive and Gram-negative bacteria, for example Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumonia, and so on, fungi like Aspergillus niger, Fusarium graminearum, algea (Tetraselmis suecica, Amphidinium carterae, and so on) and viruses. Titanium dioxide (TiO2) is the most commonly used material due to its price and high oxidation efficiency; it is easy to modify using both physical and chemical methods, what allows for its wide use in industrial scale. Intensive research on novel photocatalysts (e.g. ZnO and carbon based photocatalysis like graphene, carbon nanotube, carbon nitride and others) has been carried out. The future development of nano-disinfection containing metal/metal oxides and carbon based nanoparticles should focus on: improving disinfection efficiency through different manufacturing strategies, proper clarification and understanding of the role and mechanism of interaction of the nano-material with the microorganisms, progress in scaling up the production of commercial nano-photocatalysts, determination of the extent of environmental release of nano-photocatalysts and their toxicity.

6

Możliwości wykorzystania nanotechnologii i nanomateriałów w procesach uzdatniania wody i oczyszczania ścieków, Cz. 3, Fotokataliza

Bodzek Michał, Konieczny Krystyna

Technologia Wody

|

2021

|

Nr 1 (75)

4--18

PL

Fotokataliza jest skuteczną metodą oczyszczania wody i ścieków, umożliwiającą degradację całego spektrum zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych oraz mikroorganizmów. Pomimo intensywnych badań nad innymi fotokatalizatorami (np. ZnO, ZnS, kompozyty półprzewodnikowo-grafenowe, MoS2, WO3 i Fe2O3), tlenek tytanu(IV) (TiO2) pozostaje najpopularniejszym fotokatalizatorem ze względu na swój niski koszt, nietoksyczność i wysoką zdolność utleniania. Co więcej, fotokatalizatory TiO2 można łatwo unieruchomić na różnych powierzchniach i zastosować do oczyszczanie wody i ścieków na dużą skalę. Obecny przegląd ma na celu zwrócenie uwagi na najnowsze osiągnięcia w zakresie fotokatalizy z głównym naciskiem na wykorzystanie nanokatalizatorów. Omówiono wykorzystanie nanofotokatalizy do degradacji takich substancji niebezpiecznych, jak związki endokrynnie czynne (pestycydy, farmaceutyki fenole i inne), barwniki, mikroorganizmy oraz metale ciężkie.

EN

Photocatalysis is an effective method for water and wastewater treatment allowing degradation of a wide spectrum of organic and inorganic pollutants and microorganisms. Despite recent research into other photo-catalysts (e.g. ZnO, ZnS, semiconductor-graphene composites, MoS2, WO3 and Fe2O3), titanium dioxide (TiO2) remains the most popular photo-catalyst due to its low cost, non-toxicity and high oxidation capacity. Moreover, TiO2 photo-catalysts can be easily immobilised on various surfaces and used for large-scale in water and wastewater treatment. The present review aims to highlight the latest developments in photo-catalysis with the main focus on application of nano-catalysts. The use of photocatalysis for the degradation of hazardous substances such as endocrine active compounds (pesticides, phenols, pharmaceuticals and others), dyes, microorganisms and heavy metals is discussed.

7

New generation of semipermeable membranes with carbon nanotubes for water and wastewater treatment : Critical review

Bodzek Michał, Konieczny Krystyna, Kwiecińska-Mydlak Anna

Archives of Environmental Protection

|

2021

|

Vol. 47, no. 3

3-27

EN

Environmental applications of carbon nanotubes (CNTs) have recently attracted worldwide attention due to their excellent adsorption capacities and promising physical, chemical and mechanical properties, as well as the preparation of novel membranes with attractive features for water purification. This paper critically reviews the recent progress on the preparation and applications of CNT based membranes in water and wastewater treatment. Various synthesis techniques for the preparation of CNT based membranes are discussed. The functionalization of CNTs, which involves chemical/physical modification of pristine CNTs with different types of functional groups, improves the capabilities of CNT for water and wastewater treatment and/or removal of waterborne contaminants. The CNT-based membrane applications are found to possess a variety of advantages, including improving water permeability, high selectivity and antifouling capability. However, their applications at full scale are still limited by their high cost. Finally, we highlight that CNT membranes with promising removal efficiencies for respective contaminants can be considered for commercialization and to achieve holistic performance for the purpose of water treatment and desalination. This paper may provide an insight for the development of CNT based membranes for water purification in the future. With their tremendous separation performance, low biofouling potential and ultra-high water flux, CNT membranes have the potential to be a leading technology in water treatment, especially desalination.

8

Możliwości wykorzystania nanotechnologii i nanomateriałów w procesach uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. Cz. II, Membrany i procesy membranowe

Bodzek Michał

Technologia Wody

|

2020

|

Nr 6 (74)

8--19

PL

Obserwuje się wprowadzenie nowych i obiecujących nanomateriałów do wytwarzania nowej generacji membran o zaawansowanych właściwościach antyfoulingowych i antyskalingowych. Membrany wykonane z tych materiałów pozwalają uzyskać znacznie wyższe strumienie wody/permeatu niż cienkowarstwowe membrany kompozytowe stosowane obecnie w procesach separacji membranowej. Nanomateriały, które są najczęściej stosowane do modyfikacji membran to: krzemionka, zeolity, metale (Ag, Zr i Ti) i tlenki metali (TiO2, ZrO2, ZnO, Al2O3), oraz materiały węglopochodne, tj. nanorurki węglowe (CNT) i materiały na bazie grafenu. W artykule przedstawiono aktualny stan wiedzy i wyzwania związane z przygotowaniem membran wykonanych z nanomateriałów. Nowatorskie membrany kompozytowe można podzielić na dwie kategorie: (I) membrany wykonane wyłącznie z nanomateriałów, znane również jako membrany wolnostojące oraz (II) membrany polimerowo-ceramiczne modyfikowane nanomateriałami. Omówiono perspektywę rozwoju membran opartych na nanomateriałach w odniesieniu do efektywności oraz powiększenia skali.

EN

The introduction of novel and promising nano-materials for development of next generation of membranes of advanced antifouling and anti-scaling properties as well as for disinfection and photo-catalysis, have been observed. Membranes made of these materials enable to obtain significantly higher water/permeate fluxes than thin film composite membranes currently used in membrane separation processes. Nano-materials, which are the most often applied for membrane modifications are: silica, zeolites, metals (Ag, Zr and Ti) and metal oxides (TiO2, ZrO2, ZnO, Al2O3), and carbon-based materials, i.e. carbon nanotubes (CNT) and graphene based materials. In the paper, the state of the art in progress and challenges related to preparation of membranes made of nano-materials is presented. Novel composite membranes can be divided into two categories: (I) membranes made of only from nano-materials also known as freestanding membranes and (II) polymeric/ceramic membranes modified with nano-materials. The future prospect of membranes based on nano-materials in regard to the final separation efficiency and commercial scaling up has been discussed.

9

Możliwości wykorzystania nanotechnologii i nanomateriałów w procesach uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. Cz. I, Adsorpcja

Bodzek Michał

Technologia Wody

|

2020

|

Nr 5 (73)

4--10

PL

Nano-adsorbenty ze względu na swoją wielkość i wysoki stosunek powierzchni do objętości wykazują unikalne właściwości w porównaniu z konwencjonalnymi sorbentami, a w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat zyskały duże zainteresowanie środowiska naukowego. Duża powierzchnia właściwa czyni nano-adsorbenty skutecznym narzędziem do oczyszczania wody i ścieków. W niniejszym przeglądzie podjęto próbę zaprezentowania możliwości zastosowania różnych typów nano-materiałów, takich jak metale i tlenki metali, nanorurki węglowe i grafen oraz różne nano-kompozyty polimerowe jako adsorbenty do usuwania metali ciężkich i anionów oraz substancji organicznych ze środowiska wodnego. Funkcjonalizacja nano-materiałów poprzez modyfikację chemiczną często zmienia charakter powierzchni nano-adsorbentów i znacznie poprawia zdolności adsorpcyjne.

EN

Nanomaterial adsorbents due to their size and high surface area to volume ratio exhibit unique properties in comparison with conventional ones and have gained significant attention of the scientific community in the last few decades. Large surface area makes nanomaterial adsorbents an effective tool for water and wastewater treatment. In this review, an attempt to the applicability of different types of nanomaterials, such as metals and metal oxides, carbon nanotubes and graphene, and various polymeric nanocomposites as adsorbents for removal of various heavy metals and organics from water environment is made. Functionalization by chemical modification often changes character of nanoadsorbents surface, and significantly improves adsorption abilities.

10

Tlenek grafenu - nanomateriał do wytwarzania półprzepuszczalnych membran

Bodzek Michał, Konieczny Krystyna

Instal

|

2020

|

nr 1

40--44

PL

W artykule przedstawiono metody syntezy membran kompozytowych opartych na grafenie, ich właściwości i możliwości aplikacyjne. Omówiono również funkcje chemiczne i fizyczne pochodnych grafenu, które wpływają na efektywność odsalania wody i właściwości anty-foulingowe. Przedstawiono metody funkcjonalizacji grafenu i jego pochodnych, zwiększające stabilność warstwy aktywnej, retencję soli, przepuszczalność wody, oraz mechanizm transportu jonów i zmniejszania foulingu. Membrany wykonane z tych materiałów pozwalają na osiągnięcie znacznie wyższego strumienia wody/permeatu niż stosowane obecnie poliamidowe cienkowarstwowe membrany kompozytowe.

EN

In this paper methods of synthesis of membranes containing graphene and its derivatives, their properties and application areas are discussed. Chemical and physical functions of graphene and graphene oxide influencing water desalination efficiency and antifouling properties are also described. The article shows the methods of graphene functionalization and its derivatives, increasing the stability of the active layer, salt retention, permeability of water and the ion transport mechanism and reduction of fouling. Membranes made of these materials enable to obtain significantly higher water/permeate fluxes than in the case of currently used thin film composite polyamide membranes.

11

Graphene - the Nanomaterial for Preparation of Next Generation Semipermeable Membranes

Bodzek Michał, Konieczny Krystyna

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2019

|

Tom 21, cz. 1

112--140

EN

In recent decades, novel and promising materials (e.g. carbon nanotubes, nanoporous graphene and graphene oxide) suitable to be used in preparation of high-capacity membranes for water desalination and water and wastewater treatment have been developed. Membranes made of NPG and GO materials enable to obtain significantly higher water/permeate fluxes than currently used thin film composite membranes for RO and other separation processes as pervaporation, forward osmosis, capacitive deionization, electrodialysis, or in formation of photocatalytic membranes. Novel composite membrane containing NPG and GO can be divided into freestanding membranes (prepared only from NPF/GO), and polymeric/ceramic membranes modified with the use of graphene-based nanomaterials. Modification of polymeric membranes can be achieved either by introduction of a nanomaterial onto a membrane surface or to a membrane casting solution followed by membrane formation from a polymer and a nanomaterial mixture. The future development of NPG/GO containing membranes should focus on the improvement of their separation features. A lot of effort has to be given to understand and properly explain both, role and interaction mechanisms of graphene-based nanomaterial with a membrane, especially in case of freestanding graphene oxide membranes. GO nanosheets are very promising material for manufacturing of desalination membranes, however more attention has to be dedicated to potential disadvantages such as mechanical instability, nanosheets formation, non-uniform distribution of layers and surface damage. Additionally, the scaling up required for commercial production of ultra-thin membranes of high permeability, based on graphene-oxide, is one of the greatest challenge for scientists and engineers. The success reached in this area will lead to the decrease in energy consumption in RO installation and in other membrane processes. Moreover, the release of nanomaterial from such membranes and their potential toxicity has to be investigated in detail for their further practical use in desalination processes.

PL

W ostatnich dziesięcioleciach opracowano nowe i obiecujące materiały (np. nanorurki węglowe, nanoporowaty grafen i tlenek grafenu) odpowiednie do wytwarzania membran o wysokiej efektywności odsalania i uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. Membrany wykonane z NPG i GO pozwalają na osiągnięcie znacznie wyższej wydajności wody/permeatu, niż obecnie stosowane membrany kompozytowe cienkowarstwowe do RO i innych procesów separacji, jak np. perwaporacji, osmozy prostej, dejonizacji pojemnościowej, elektrodializy, lub membran fotokatalitycznych. Nowe membrany kompozytowe zawierające NPG i GO można podzielić na membrany „wolnostojące” (wykonane tylko NPF/GO) i membrany polimerowe/ceramiczne modyfikowane za pomocą nanomateriałów z grafenu. Modyfikację membran polimerowych można osiągnąć albo przez wprowadzenie nanomateriałów na powierzchnię membrany lub do roztworu błonotwórczego, z którego wytwarza się membrany metodą inwersji fazowej. Rozwój membran zawierających NPG/GO powinien koncentrować się na poprawieniu ich własności separacyjnych. Należy uwagę skierować na zrozumienie i prawidłowe wyjaśnienie zarówno roli i mechanizmów interakcji nanomateriału na bazie grafenu z membraną, zwłaszcza w przypadku membran „wolnostojących”. Nano-arkusze GO są bardzo obiecującym materiałem do wytwarzania membran do odsalania wody, należy jednak więcej uwagi zwrócić na potencjalne wady takie jak niestabilność mechaniczna, tworzenie nano-arkuszy, nierównomierny rozkład warstw i uszkodzenia powierzchni. Ponadto, należy rozwiązać powiększanie skali wytwarzania membran, co jest wymagane dla komercjalizacji produkcji membran opartych na grafenie i tlenku grafenu oraz stanowi jedno z największych wyzwań dla naukowców i inżynierów. Sukces osiągnięty w tej dziedzinie doprowadzi do zmniejszenia zużycia energii w instalacji RO i innych procesach membranowych. Należy również szczegółowo zbadać proces uwolnienia nanomateriału z membran i jego potencjalną toksyczność, z uwagi na bezpieczeństwo stosowania membran zawierających nanomateriały.

12

Nanoporowaty grafen – nowy materiał do wytwarzania półprzepuszczalnych membran

Konieczny Krystyna, Bodzek Michał

Instal

|

2019

|

nr 9

40--44

PL

W ostatnich dziesięcioleciach pojawiło się wiele nowych i obiecujących materiałów (np. nanorurki węglowe, nanoporowaty grafen i tlenek grafenu), które mogą zostać wykorzystane w produkcji membran o dużej efektywności odsalania wody i oczyszczania ścieków. W artykule przedstawiono metody syntezy membran kompozytowych opartych na grafenie, ich właściwości i możliwości aplikacyjne. Omówiono również funkcje chemiczne i fizyczne grafenu oraz jego pochodnych, które wpływają na efektywność odsalania wody i właściwości anty-foulingowe. Przedstawiono metody funkcjonalizacji grafenu i jego pochodnych, zwiększające stabilność warstwy aktywnej, retencję soli, przepuszczalność wody, oraz mechanizm transportu jonów i zmniejszania foulingu. Membrany wykonane z tych materiałów pozwalają na osiągnięcie znacznie wyższego strumienia wody/permeatu niż stosowane obecnie poliamidowe cienkowarstwowe membrany kompozytowe do RO. Przedstawiono również aktualny stan wiedzy oraz wyzwania jakie należy rozwiązać w wytwarzaniu nanokompozytowych membran z grafenu i jego pochodnych.

EN

In recent decades, novel and promising materials (e.g. carbon nanotubes, nanoporous graphene and graphene oxide) suitable to be used in manufacturing of high-capacity membranes for water desalination and water and wastewater treatment have been developed. Membranes made of these materials enable to obtain significantly higher water/permeate fluxes than currently used thin film composite polyamide membranes. In this paper methods of synthesis of membranes containing graphene and its derivatives, their properties and application areas have been discussed. Chemical and physical functions of graphene and graphene oxide influencing water desalination efficiency and antifouling properties were also described. Additionally, methods of functionalization and techniques of graphene and graphene-derivatives processing enhancing membranes’ active layer stability, retention of salts, water flux, ions transport mechanism and fouling decrease, are also presented.

13

Membranes in water and wastewater disinfection : review

Bodzek Michał, Konieczny Krystyna, Rajca Mariola

Archives of Environmental Protection

|

2019

|

Vol. 45, no. 1

3--18

EN

Production of sanitary safe water of high quality with membrane technology is an alternative for conventional disinfection methods, as UF and MF membranes are found to be an effective barrier for pathogenic protozoa cysts, bacteria, and partially, viruses. The application of membranes in water treatment enables the reduction of chlorine consumption during final disinfection, what is especially recommended for long water distribution systems, in which microbiological quality of water needs to be effectively maintained. Membrane filtration, especially ultrafiltration and microfiltration, can be applied to enhance and improve disinfection of water and biologically treated wastewater, as ultrafiltration act as a barrier for viruses, bacteria and protozoa, but microfiltration does not remove viruses. As an example of direct application of UF/MF to wastewater treatment, including disinfection, membrane bioreactors can be mentioned. Additionally, membrane techniques are used in removal of disinfection byproducts from water. For this purpose, high pressure driven membrane processes, i.e. reverse osmosis and nanofiltration are mainly applied, however, in the case of inorganic DBPs, electrodialysis or Donnan dialysis can also be considered.

PL

Filtracja membranowa, szczególnie ultrafiltracja (UF) i mikrofiltracja (MF), może wspomóc i polepszyć proces dezynfekcji wody i ścieków oczyszczonych biologicznie, ponieważ membrana stanowi barierę dla wirusów, bakterii i pierwotniaków. Przykładem bezpośredniego zastosowania membran UF/MF do oczyszczania ścieków, w tym ich dezynfekcji, są bioreaktory membranowe. Techniki membranowe stosuje się ponadto do usuwania ze środowiska wodnego ubocznych produktów dezynfekcji (UPD). Wykorzystuje się tutaj przede wszystkim wysokociśnieniowe procesy membranowe, tj. odwróconą osmozę i nanofiltrację, chociaż w przypadku nieorganicznych UPD brane są również pod uwagę elektrodializa i dializa Donnana.

14

Membrane separation techniques : removal of inorganic and organic admixtures and impurities from water environment : review

Bodzek Michał

Archives of Environmental Protection

|

2019

|

Vol. 45, no. 4

4--19

EN

Introduction and development of membrane techniques in the production of drinking water and purifi cation of wastewaters, in the last 40 years, was important stage in the fi eld of water treatment effectiveness. Desalination of sea and brackish water by RO is an established way for drinking water production. Signifi cant improvements in design of RO, the application of alternative energy sources, modern pretreatment and new materials have caused the success of the process. NF is the method of water softening, because NF membranes can retain di- and multivalent ions, but to a limited extend monovalent. Drinking water containing viruses, bacteria and protozoa, as well as other microorganisms can be disinfected by means of UF. Viruses are retained by UF membranes, whereas bacteria and protozoa using both UF and MF membranes. For the removal of NOM it is possible to use direct NF or integrated systems combining UF or MF with coagulation, adsorption and oxidation. The use of NF, RO and ED, in the treatment of water containing micropollutants for drinking and industrial purposes, can provide more or less selective removal of the pollutants. The very important are disinfection byproducts, residue of pharmaceuticals and endocrine disrupting compounds. For endocrine disrupting compounds, special attention is paid onto polycyclic aromatic hydrocarbons and surface-active substances, chlorinated pesticides, phthalates, alkylphenols, polychlorinated biphenyls, hormones, synthetic pharmaceuticals and other substances disposed to the environment. The application of MF and UF in the removal of inorganic and organic micropollutants is possible in integrated systems with: coagulation, adsorption, complexion with polymers or surfactants and biological reactions.

PL

Zanieczyszczenia występujące w ujmowanych wodach, powodują, że skuteczne oczyszczanie jest kłopotliwe, a układ (schemat technologiczny) oczyszczania powinien być opracowywany indywidualnie dla danej wody na podstawie badań technologicznych. Aby zapewnić wymaganą jakość wody do picia bezpiecznych dla zdrowia i życia konsumentów, często niezbędne jest stosowanie niekonwencjonalnych i wysokoefektywnych procesów, mimo podwyższenia kosztów i potrzeby bardzo starannej i profesjonalnej eksploatacji układu oczyszczania wody. Ponadto, niedogodności związane z tradycyjnym oczyszczaniem wód naturalnych oraz zmieniające się podejście, co do koncepcji uzdatniania wód dla celów konsumpcyjnych, przede wszystkim wzrastające wymagania odnośnie jakości wody do picia, stwarzają możliwości zastosowania nowych technik separacji, wśród których metody membranowe mają największe zalety i możliwości i są obecnie brane pod uwagę jako procesy alternatywne. W uzdatnianiu wody i oczyszczaniu ścieków stosuje się przede wszystkim techniki membranowe, których siłą napędową jest różnica ciśnień po obu stronach membrany, ale brane są pod uwagę też inne procesy jak elektrodializa, perwaporacja, destylacja membranowa i membrany ciekłe. Wybór odpowiedniego procesu membranowego zależy od zakresu wielkości występujących i usuwanych z wody zanieczyszczeń i domieszek. Techniki membranowe mogą być stosowane do usuwania zanieczyszczeń z wody jako procesy samodzielne, lub w połączeniu z uzupełniającymi procesami jednostkowymi, tworząc systemy hybrydowe. W pracy omówiono możliwości wykorzystania technik membranowych w uzdatnianiu wód naturalnych. Odwrócona osmoza zatrzymuje jony jednowartościowe i większość związków organicznych małocząsteczkowych i jest stosowana do odsalania wód oraz do usuwania jonów azotanowych i mikrozanieczyszczeń organicznych. Membrany nanofiltracyjne zatrzymują koloidy, szereg związków organicznych małocząsteczkowych oraz jony dwuwartościowe; można je zatem zastosować do zmiękczania wody i usuwania mikrozanieczyszczeń organicznych. Ultrafiltracja i mikrofiltracja stanowią barierę dla substancji rozproszonych i mikroorganizmów i dlatego można je stosować do klarowania i dezynfekcji wody oraz jako metoda usuwania mętności wody. Procesy hybrydowe obejmujące techniki membranowe stosuje się do uzdatniania wody do picia w połączeniu z ozonowaniem, koagulacją, adsorpcją na węglu aktywnym do usuwania niżej cząsteczkowych związków organicznych lub w bioreaktorach do usuwania azotanów.