Ion exchange membrane (IEM) is an important class of membrane applied in batteries, fuel cells, chloride-alkali processes, etc to separate various mono and multivalent ions. The membrane process is based on the electrically driven force, green separation method, which is an emerging area in desalination of seawater and water treatment. Electrodialysis (ED) is a technique in which cations and anions move selectively along the IEM. Anion exchange membrane (AEM) is one of the important components of the ED process which is critical to enhancing the process efficiency. The introduction of cross-linking in the IEM improves the ion-selective separation performance due to the reduction of free volume. During the desalination of seawater by reverse osmosis (RO) process, there is a lot of dissolved salt present in the concentrate of RO. So, the ED process consisting of a monovalent cation-selective membrane reduces fouling and improves membrane flux. This review is divided into three sections such as electrodialysis (ED), anion exchange membrane (AEM), and cation exchange membrane (CEM).
In contemporary days, hydrogen-based energies including batteries are renowned to be effective. And its effectiveness comes from the fact that it possesses high efficiency as an energy carrier. Eco-friendly and high purity of hydrogens comes out from water electrolysis. And among different types of electrolysis, proton exchange membrane (PEM) water electrolysis is considered the most renewable, cheap, and eco-friendly. It produces oxygen and hydrogens which are feasible in using as energies. Since it has such a number of benefits, increased research is going on in PEM electrolysis. Nafion is widely used as PEM, but high cost and various other disadvantages leads to the exploration of alternative materials. This review is broadly classified into Nafion and non Nafion based PEM for water electrolysis.
Nanofiltration (NF) membranes are more popular than reverse osmosis (RO) membranes as they can be operated at much lower pressures for applications in treatment of wastewater from industries like food processing and pharmaceutical as well as municipal sewage water. The separation mechanism in case of NF membranes is based on solution diffusion as well as sieving, for which the crosslinking density of the thin film of the composite membrane is less then RO membrane. Unlike ceramic membranes, membrane fouling is one of the chronic problems that occur during the nanofiltration process in polymeric membranes. Membrane cleaning is done to get rid of reversible as well as irreversible fouling by treatment with sodium hypochlorite. Compared to polymeric membranes, ceramic membranes show higher stability against these agents. In this review different types of ceramic membrane applied wastewater treatment by NF process are discussed.
Demand for lithium hydroxide (LiOH) is annually increasing due to its efficiency and safety for the environment in comparison to its current alternatives. Lithium can be found in different salty and brine lakes which later synthesized to produce LiOH for various applications. Different methods are used to separate and recover lithium ions, the most common of which is electrodialysis (ED). ED is a membrane-based separation technique which works on potential difference of its layers as a driving force to push ions from one side to another. The ion exchange membrane (IEM) in ED makes the process efficient because of the perm selectivity of different ions vary depending on their hydrodynamic volume. In this review, the different alteration strategies of both ED and IEM, to enhance the recovery of lithium ions are discussed.
The increasing concerns for environmental pollution and depletion of natural resources have prompted the development of environmentally sustainable technologies. Pervaporation has garnered attention in recent decades due to its low energy consumption, environmental impact, and performance efficiency. This method has been used to separate chemical species and dehydrate organic solvents, as the membranes can be fine-tuned to fulfill the desired selectivity. Several separation processes, such as reverse osmosis and distillation, are being utilized in both experimental settings and industrial applications. However, pervaporation has several advantages, such as low operating pressure and temperature and a higher rejection rate. Nonetheless, the current state of membrane technology alone can't suffice the demands of practical applications. Composite membranes, on the other hand, can leverage the benefits of both organic and inorganic materials. Many studies have effectively incorporated inorganic nanomaterials such as graphene oxide (GO) and MXene (MX) in polymeric membranes to tackle the current limitations. This review investigates the recent development of 2D composite membranes in pervaporation and evaluates performance enhancement.
Growing industrialization leads to severe water pollution. Organic effluents from pharmaceuticals and textile industries released in wastewater adversely affect the environment and human health. Presence of antibiotics used for antibacterial treatment in wastewater leads to the growth of drug resistance bacteria, which is very harmful for human being. Various small organic molecules are used for the preparation of organic dye molecules in the textile industries. These molecules hardly degrade, which is present in the wastewater effluents from printing and dyeing industries. In order to address these problems, photoactive catalyst is embedded in the membrane and wastewater are passed through it. Through this process, organic molecules are photodegraded and at the same time, the degraded compounds are separated by the membrane. Titanium dioxide (TiO2) is a semiconductor which behave as excellent photocatalyst. Photocatalytic ability is enhanced by the making its composite with other transition metal oxide and incorporated into polymeric membrane. In this review, the degradation of dye and drug molecules by photocatalytic membrane are discussed.
Ever increasing global energy demand gives rise to uncontrollable environmental pollution. Demand on fossil fuel and consequent carbon emission leads to global warming and climate change. Nuclear energy is an alternative source to generate clean energy but mining of nuclear fuel is associated with harmful chemicals. Mining of valuable minerals from sea water by membrane separation process is a cost effective along with environmental friendly process. Separation and adsorption based mining of valuable minerals from sea water are another efficient process. Recovery of actinides from rare earth elements are very challenging and expensive process. Pressure driven membrane separation process is economically more viable along with environmental process. In this review membrane separation process are based on polyether sulfone, polyamide, polyimide, polyamidoxine and hybrid membranes. In case of adsorption process, mainly amidoxime kind of adsorbent are discussed.
Electrodialysis (ED) is essential in separating ions through an ion exchange membrane. The disposal of brine generated from seawater desalination is a primary environmental concern, and its recycling through membrane separation technology is highly efficient. Alkali is produced by several chemical industries such as leather, electroplating, dyeing, and smelting, etc. A high concentration of alkali in the waste needs treatment before releasing into the environment as it is highly corrosive and has a chemical oxygen demand (COD) value. The concentration of calcium and magnesium is almost double in brine and is the perfect candidate for carbon dioxide adsorption, a major environmental pollutant. Sodium hydroxide is essential for the metal carbonation process which, is easily produced by the bipolar membrane electrodialysis process. Various strategies are available for its recovery, like reverse osmosis (RO), nanofiltration (NF), ultrafiltration (UF), and ED. This review discusses the ED process by ion exchange membrane for alkali recovery are discussed.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.29
no.4D
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pp.443-450
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2009
Uninterrupted facility - since there is a close relationship between traffic volume, speed and density -, when a ramp traffic flow merges into the main line, will change the traffic speed or density, and the corresponding correlational model equation will be changed. Thus, this study, using time and space-series traffic data on areas under the influence of such a merging, identified sections which changed the correlation between speed and density variables, and examined such changes. As a result, the upstream and merging sections showed the "Underwood"-shaped exponent, and the downstream after passing the merging section showed a straight line "Greenshields" model. The downstream section which changed the correlation between speed and density showed a gradual downstream movement phenomenon within 100 m-500 m from the end of the third lane linking with the ramp, as the traffic approached the inner lanes. Also, the upstream section, merging section, and downstream section involving a change showed heterogeneous traffic flows which, in the speed-density model, have a statistically different free flow speed (constant) and a different ratio of free flow speed to jam density (gradient).
Enzyme Immobilized Membrane Bioreactors (EMBRs) are a novel method to treat dyes within wastewater. Due to their efficacy and high resistance to the environment, there has been a large amount of research being done in this area. There are a variety of ways to approach EMBRs that include both the enzyme itself and the structure of said enzymes. The bioreactor itself can be modified to suit the needs of the dye removal. Ranging from Enzymatic bioreactors to utilizing nanostructures such as graphene oxide or carbon nanotubes. Furthermore, nanoparticles such as TiO2 can be used to enhance the EMBR further as well. The polymer-based membrane supporting structure also includes a variety of different ways to approach the problem of increasing efficacy. As seen, during the past decades, different approaches to this issue that utilize EMBRs have been done. This review aims to summarize the methodologies and describe the various improvements to EMBRs that have been made.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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