Removal of Pb(II) ions by means of polyelectrolyte enhanced ultrafiltration

• Autorzy: Korus, I.

Warianty tytułu

PL

Usuwanie jonów Pb(II) w procesie ultrafiltracji wspomaganej działaniem polielektrolitu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This work proposes polyelectrolyte enhanced ultrafiltration to remove Pb(II) from aqueous solutions. Model solutions containing 1-100mg Pb/dm3 were used in the research. Poly(sodium 4-styrenesulfonate) (PSSS), which is a water-soluble polymer containing strong cation-exchange groups, was used as a metal binding agent. The process was conducted on a polysulfone membrane with molecular weight cut-off 60 000. The main parameters determining the effectiveness of lead retention (the polyelectrolyte quantity and solution pH) were examined. High retention coefficients (>0.98) were achieved for pH > 4 and 2.5-5-fold excess of polyelectrolyte to metal. Ultrafiltration concentration of Pb(II) solution (50mg/dm3) was carried out according to the previously determined polymer/metal concentration ratio, and at optimum pH. The lead retention coefficient (R), observed during the process, was within the range of 0.98-0.99. The retentate obtained was used in the next decomplexation-ultrafiltration step (ultrafiltration at pH=1), which made possible the separation of polyelectrolyte (retentate) and the recovery of 85% of concentrated Pb ions (permeate). The residual lead, still remaining in the polymer solution, was diafiltred by a 5-fold amount of water acidified to pH=1.

PL

W pracy zaproponowano ultrafiltrację wspomaganą działaniem polielektrolitu jako metodę usuwania jonów Pb(II) z roztworów wodnych. Badania prowadzono na modelowych roztworach zawierających 1-100mg Pb/dm3. Polielektrolitem użytym do wiązania jonów ołowiu był poli(4-styrenosulfonian sodu) (PSSS), rozpuszczalny w wodzie polimer anionowy, zawierający grupy o silnych właściwościach kationowymiennych. W ultrafiltracji wykorzystano membranę polisulfonową SepaŽ CF EW (Osmonics) o rozdzielczości granicznej 60 000. Badania wstępne prowadzono stosując roztwory zawierające 1, 10 lub 100mg Pb/dm3, zmieniając stosunek molowy polimer/metal w zakresie 0,5-10 oraz pH w zakresie 1-10. Na podstawie wyznaczonych wartości współczynnika retencji metalu (R) (rys. 1) stwierdzono wysoką efektywność procesu rozdziału (R>0,98) w warunkach pH>4 i przy stosunku molowym polimer/metal wynoszącym 2,5 (1 i 10mg Pb/dm3) lub 5 (100mg Pb/dm3). Kolejny etap badań obejmował ultrafiltracyjne zatężanie roztworu o stężeniu 50mg Pb/dm3. Proces prowadzono z zachowaniem 5-krotnego nadmiaru polimeru w stosunku do metalu, przy pH=6, stosując ciśnienie 0,1MPa. W trakcie procesu, którego postęp wyrażono za pomocą współczynnika redukcji objętości (VRF), analizowano wartości stężeń metalu w retentacie (rys. 2a) i permeacie (rys. 2b) oraz określano strumień permeatu (rys. 2b), mierząc objętość permeatu uzyskaną w jednostce czasu z jednostkowej powierzchni membrany. Uzyskano wysoką efektywność procesu. Wyodrębniony retentat, o stężeniu Pb ok. 20-krotnie wyższym od stężenia roztworu wyjściowego, poddany został procesowi dekompleksowania i diafiltracji. Proces dekompleksowania-ultrafiltracji, polegający na rozbiciu połączeń polimer-metal i separacji zatężonego metalu, pozwolił na odzyskanie ok. 85% metalu (punkt VH2O/VF=0 na rys. 3), natomiast diafiltracja prowadzona 5-krotną objętością wody umożliwiła 15-krotne obniżenie stężenia metalu pozostałego w retentacie, dzięki czemu możliwe staje się odzyskanie i ponowne wykorzystanie zawartego w nim polielektrolitu.

Słowa kluczowe

PL

ołów(II); polielektrolit; ultrafiltracja; membrana polisulfonowa

EN

lead(II); polyelectrolyte; ultrafiltration; polysulfone membrane

• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 55, nr 2
• Strony: 135-138
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.

Twórcy

autor

Korus, I.

• Silesian University of Technology Institute of Water and Wastewater Engineering ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• 1. Cariizares P., Perez A., CamariJlo R., Linares J. J.: J. Membr. Sci 2004, 240,197.
• 2. Tavares C. R., Vieira M., Petrus J. C. C, Bortoletto E, C, Ceravollo E: Desalination 2002,144, 261.
• 3. Juang R. S., Chiou G H.: J. Membr. Sci 2000,177,207.
• 4. Aroua M. K., Zuki F. M., Sulaiman N. M.: J. Hazard, Mater. 2007,147, 752.
• 5. Molinari R., Gallo S., Argurio P.: Water Research 2004, 38,593.
• 6. Bodzek ML, Korus L, Loska K.: Desalination 1999,121, 117.
• 7. Korus I., Loska K.: "Removal of lead(II) ions in com-plexation ultrafiltration process", in: "Monografie Komitetu Inzynierii Srodowiska PAN", vol. 22, Lublin 2004, pp. 511-521 (in polish).