Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Membranowy proces wymiany anionów jako metoda zmiany składu jonowego wody

Kliber S., Wiśniewski J. A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2009

|

Tom 11

995-1005

PL

Celem pracy było określenie wpływu wybranych parametrów procesowych (ze szczególnym uwzględnieniem temperatury) na efektywność usuwania uciążliwych anionów (azotanów, siarczanów i wodorowęglanów) z roztworów wodnych w procesie dializy Donnana z membraną anionowymienną. Azotany są szkodliwe dla zdrowia człowieka, toteż ich stężenie jest ściśle normowane w wodzie do picia. Z kolei siarczany i wodorowęglany są jonami uciążliwymi ze względu na odsalanie wody, ponieważ mogą wytrącać się w postaci osadów: CaSO4 i Ca(HCO3)2, na powierzchni membran. Zatem wymiana tych anionów na jony obojętne (tj. chlorki) w procesie dializy Donnana pozwala na bardziej efektywne odsalanie wody słonawej metodą elektrodializy.

EN

Qualification of influence of selected process parameters (with special regard of temperature) on efficiency of noxious anions (nitrates, sulphates and bicarbonates) removal from aqueous solutions in the process of Donnan dialysis with anion-exchange membrane was the aim of the work. Nitrates are harmful for human health, therefore their concentration is closely standardized in the drinking water. Sulphates and bicarbonates are noxious ions during desalination of water, because they can precipitate in the form of CaSO4 and Ca(HCO3)2, on surface of membranes. Therefore exchange of those anions on inactive ones (e.g. chlorides) during Donnan dialysis allows to desalinise salty water with application of electrodialysis more effectively. Donnan dialysis (DD) is ion-exchange membrane technique which consists in exchange of ions with the same sign between two solutions divided by ion exchange membrane. Gradient of chemical potentials of solutions on two sides of membrane is the driving force of process. Donnan dialysis with anion-exchange membrane is at present applied for removal of fluorides from water [1, 2, 3]. The process allows to conduct effective defluorisation. Fluorides concentration after the process is lower than admissible value (1.5 mg/dm3). Donnan dialysis process with the anion-exchange membrane (Selemion AMV) was applied for the removal of troublesome anions (NO3-, SO42-, HCO3-) from water solutions. It was found that ions removed with the highest rate are nitrates, however sulphates are removed with the highest efficiency (91%). As a result of anion exchange, advantageous conversion in the water ionic composition occurs: molar share of sulphates decreases from 25,8 to 2,1%, molar share of nitrates - from 28,1 to 5,2% and that of bicarbonates - from 24,1 to 11,2%. It was observed that the increase of NaCl concentration (from 100 to 300 mM) in the receiving solution caused the increase of removed anion flux as well as the process efficiency. Analyzing the effect of the solution temperature on the Donnan dialysis process it was found that with the higher temperature of the solutions, anion exchange was faster: average flux of nitrates and sulphates increased by 50-60% and that of bicarbonates increased by over 90% (with the increase of temperature from 17 to 37°C).

2

Usuwanie bromianów z roztworów wodnych w membranowym procesie wymiany anionowej

Wiśniewski J., Kliber S.

Ochrona Środowiska

|

2009

|

Vol. 31, nr 2

35-39

PL

Przedstawiono wyniki badań nad usuwaniem bromianów z roztworów wodnych w membranowym procesie wymiany anionowej. Proces dializy Donnana przeprowadzono w laboratoryjnej instalacji do dializy (Goemasep 136) wyposażonej w 20 par komór z membranami anionowymiennymi Selemion AMV, Neosepta AFN i Neosepta ACS. Największą skuteczność usuwania bromianów - 89% i 100% - uzyskano stosując membranę Selemion AMV, odpowiednio przy stężeniach NaCl w roztworze odbierającym 200 mol/m3 i 300 mol/m3. Zaobserwowano, że proces wymiany anionów przy użyciu membrany Neosepta AFN (charakteryzującej się luźną strukturą) przebiegał z większą szybkością, lecz skuteczność usuwania bromianów była mniejsza. Zastosowanie w procesie wymiany anionów membrany Neosepta ACS (o zwartej strukturze powierzchniowej) spowodowało, że zarówno szybkość, jak i skuteczność usuwania anionów (w tym bromianów) były najmniejsze spośród badanych membran. Wykazano, że proces wymiany anionowej na membranach anionowymiennych umożliwił skuteczne usunięcie z wody szkodliwych bromianów i azotanów i zastąpienie ich jonami neutralnymi (chlorkami). Szybkość i skuteczność usuwania anionów z wody w tym procesie zależała m.in. od rodzaju membrany anionowymiennej i stężenia NaCl w roztworze odbierającym.

EN

The objective of the study was the removal of bromates from water solutions by an anion-exchange membrane process. Donnan dialysis was conducted in a laboratory dialytic set-up (Goemasep 136) equipped with 20 cell pairs and three types of anion-exchange membranes: Selemion AMV, Neosepta AFN or Neosepta ACS. The highest efficiencies of bromate removal, 89% and 100%, were obtained with Selemion AMV, at NaCl concentrations in the receiving solution amounting to 200 mol/m3 and 300 mol/m3, respectively. It has been observed that when use was made of the Neosepta AFN membrane (characterized by a loose structure), anion exchange proceeded at a faster rate as compared to the other membranes tested, but the efficiency of bromate removal was lower. The application of the Neosepta ACS membrane (of a dense surface structure) produced the lowest values of both rate and efficiency of anion removal (including those for bromates). It has been demonstrated that the process of anion exchange conducted with anion-exchange membranes not only brought about a highly efficient removal of the harmful bromates and nitrates from the water, but also enabled their substitution with neutral ions (chlorides). The rate and efficiency with which the anions were removed during the process depended, inter alia, on the type of the anion-exchange membrane and the concentration of NaCl in the receiver.

3

Donnan dialysis - A useful method of troublesome anion removal from water

Wiśniewski J. A., Kliber S.

Environment Protection Engineering

|

2008

|

Vol. 34, nr 2

95-104

EN

Donnan dialysis with the anion-exchange membrane (Selemion AMV, Asahi Glass) was applied to the removal of troublesome anions (nitrates, sulphates and bicarbonates) from multi-component water solutions. The authors examined the effect of selected parameters on the rate and on the removal efficiency of anions from the feed. It was observed that at a higher salt (NaCl) concentration in the receiver, the ion exchange was faster and the equilibrium concentration of the removed anion in the feed was lower. It was also found that anion species had a decisive effect on the process rate and efficiency: average fluxes of nitrates and sulphates were over two times as high as that of bicarbonates. In turn, the highest removal efficiency (91%) was obtained for sulphates, whereas bicarbonate were removed with the lowest efficiency (37%). Analyzing the effect of temperature on the Donnan dialysis process it was found that with the rising temperature of the solutions (the feed and the receiver) anion transport was accelerated: the average flux of nitrates and sulphates was increased by 50-60% and that of bicarbonates - by over 90%. Simultaneously, bicarbonate removal efficiency increased from 37% (at 17 °C) to 46% (at 37 °C).

PL

Zastosowano dializę Donnana z membraną anionowymienną (Selemion AMV, Asahi Glass) do usuwania uciążliwych anionów (azotanów, siarczanów i wodorowęglanów) z wody. Zbadano wpływ wybranych parametrów na szybkość i skuteczność usuwania anionów. Zaobserwowano, że wzrost stężenia soli (NaCl) w roztworze odbierającym przyśpiesza proces wymiany jonów, a stężenie równowagowe usuwa nego anionu w roztworze zasilającym jest niższe. Stwierdzono, że rodzaj usuwanego anionu ma duży wpływ na szybkość i skuteczność procesu: średni strumień azotanów i siarczanów jest ponad dwukrotnie większy od średniego strumienia wodorowęglanów. Z kolei najwyższą skuteczność uzyskano w procesie usuwania siarczanów (91%), podczas gdy skuteczność usuwania wodorowęglanów była najniższa i wynosiła 37%. Analizując wpływ temperatury na wymianę jonów w procesie dializy Donnana, stwierdzono, że w wyższej temperaturze roztworów (zasilającego i odbierającego) transport jonów jest szybszy: średni strumień azotanów i siarczanów rośnie o 50-60%, a strumień wodorowęglanów - o ponad 90% (gdy temperatura rośnie z 17 do 37 °C). Jednocześnie skuteczność usuwania wodorowęglanów wzrasta z 37 do 46%.