Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

Preparowanie, struktura i właściwości membran nanokompozytowych wytwarzanych metodą inwersji faz

Adamczak Michał, Kamińska Gabriela, Bohdziewicz Jolanta

Polimery

|

2019

|

T. 64, nr 3

173--180

PL

Artykuł stanowi przegląd literatury dotyczącej wytwarzania, struktury i właściwości membran preparowanych z roztworów polimerowych modyfikowanych nanocząstkami. Dodatek nanomateriałów wpływa na budowę strukturalną i właściwości fizykochemiczne, a także właściwości transportowo-separacyjne wytworzonych membran. Przedstawiono stan najnowszej wiedzy na temat membran nanokompozytowych wytwarzanych za pomocą inwersji faz.

EN

Preparation, structure and properties of nanocomposite membranes prepared by phase inversion The article is a review of the literature related to the techniques of preparation, structure and properties of the membranes obtained from polymer solutions modified with nanoparticles. The incorporation of nanomaterials influences the structure and physicochemical properties as well as transport and separation characteristics of the produced membranes. The current state-of-the-art in the field of polymer nanocomposite membranes prepared by phase inversion is presented.

3

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.

4

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.