Molecular dynamics simulations were used to study the removal of Cd(II) as a heavy metal from wastewater using armchair carbon nanotube, boron nitride nanotube and silicon carbide nanotubes under applied electric field. The system contains an aqueous solution of $CdCl_2$ as a heavy metal and a (7,7) nanotube as a nanostructured membrane, embedded in a silicon nitride membrane. An external electric field was applied to the considered system for the removal of $Cd^{2+}$ through nanotubes. The simulation results show that in the same conditions, considered armchair nanotubes were capable to remove $Cd^{2+}$ from wastewater with different ratios. Our results reveal that the removal of heavy metals ions through armchair carbon, boron nitride and silicon carbide nanotubes was attributed to the applied electric field. The selective removal phenomenon is explained with the calculation of potential of mean force. Therefore, the investigated systems can be recommended as a model for the water treatment.
Hydrogen gas has attracted considerable attention as a promising candidate for future energy resources because of its eco-friendly characteristics; however, its highly combustible characteristics should be thoroughly examined to preclude potential disasters. In this regard, a highly sensitive method for the selective detection of H2 is extremely important. To achieve excellent H2 selectivity, the utilization of a metal-organic framework (MOF) membrane can physically screen interfering gas molecules by restricting the size of kinetic diameters that can penetrate its nanopores. This paper summarizes the various endeavors of researchers to utilize the MOF molecular sieving layer for the development of highly selective H2 sensors. Further, the review affords useful insights into the development of highly reliable H2 sensors.
Potentiometric characteristics of DOS plasticized PVC-based membranes containing upper-rim calix[4]crown neutral carrier to various metal cations and protonated alkylamines have been examined. Although the calix[4]crown-based membrane electrodes exhibited substantial emf responses to alkali and alkaline earth metal cations, their high detection limits (- log[Cs+]=4.5) and sub-Nernstian response slopes (48 mV/pCs+) to the most selective cation, cesium, indicate that the metal cation complexing ability of calix[4]crown is much weaker than that of macrocyclic crown ethers. However, the calix[4]crown-based membrane electrodes exhibited near-Nernstian response slopes (56 mV/decade for hexylNH3+) with low detection limits (log[hexylNH3+]= - 6.7) to most alkylammonium ions compared to those of blank (DOS plasticized PVC membrane with no ionophore) or crown ether-based membranes. While the selectivity patterns of blank and crown ether-based membranes are determined primarily by the lipophilicity of alkylammonium ions, the membranes doped with calix[4]crown ionophore could effectively discriminate the steric shapes of nonpolar alkyl groups of alkylammonium ions.
Potentiometric sensors are important and viable devices for use in pharmaceutical analysis. liquid polymeric membrane electrodes for many basic drugs and a few acidic drug were reported. The acidic drug-metal(Ⅱ)-triethylene tetramine ion pair complexes were prepared and used in poly(vinyl chloride) membrane electrodes to analyze anionic drugs such as mefenamic acid and ibuprofen. Metal ion used were Fe2+. Co2+. Ni2+ and Cu2+. Plasticizer used was o-nitrophenyl octyl ether.. (omitted)
Park, Jae-Hyung;Satoshi Takizawa;Hiroyuki Katayama;Shinichiro Ohgaki
Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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2003.05a
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pp.31-38
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2003
A pilot scale biofilter pretreatment-microfiltration system (BF-MF) was operated to investigate the effect of biofilter treatment in fouling reduction of microfiltration. Biofiltration was expected to reduce the membrane fouling by removal of turbidity and metal oxides. The hollow-fiber MF module with a nominal pore size of 0.1$\mu$m and a surface area of 8m$^2$ was submerged in a filtration tank and microfiltration was operated at a constant flux of 0.5 m/d. Biofiltration using polypropylene pellets was performed at a high filtration velocity of 320 m/d. Two experimental setups composed of MF and BF/MF, i.e., without and with biofilter pretreatment, were compared. Throughout the experimental period of 9 months, biofilter pretreatment was effective to reduce the membrane fouling, which was proved by the result of time variations of trans-membrane pressure and backwash conditions. The turbidity removal rate by biofiltration varied between 40% to 80% due to the periodic washing for biofilter contactor and raw water turbidity. In addition to turbidity, metals, especially Mn, Fe and Al were removed effectively with average removal rates of 89.2%, 67.8% and 64.9%, respectively. Further analysis of foulants on the used membranes revealed that turbidity and metal removal by biofiltration was the major effect of biofiltration pretreatment against microfiltration fouling.
Zinc and lead pollution are public environmental issues that have attracted lots of attention for a long time. Landfill leachate contains heavy metals, such as Zn(II) and Pb(II), which are usually related to the pollution of groundwater, especially in developing countries. Bentonite has been proven to be effective in enhancing the membrane property of clay, by which landfill liners can have better barrier performance towards the migration of contaminants. In this study, 5% sodium bentonite amended with locally available Fukakusa clay was utilized to evaluate the membrane behavior towards the heavy metals zinc and lead. The chemico-osmotic efficiency coefficient, ${\omega}$, was obtained through Zn(II) and Pb(II) solutions with different concentrations of 0.5, 1, 5, 10, and 50 mM. According to the results, ${\omega}$ continually decreased as the Zn(II) and Pb(II) concentrations increased, which is consistent with the Gouy-Chapman theory. Compared to normal inorganic ions, the membrane behavior towards heavy metal ions was lower. The migration of heavy metal ions was not observed based on experimental results, which can be attributed to the adsorption or ion exchange reaction. The mechanisms of the membrane performance change were discussed with the assistance of XRD patterns, free swelling results, XRF results, and SEM images.
Acyclic polyether dicarboxylic acid have been studied as metal cation carriers in a bulk liquid membrane system. The proton-ionizable ligands feature allows the coupling of a cation transport to reverse proton transport. This feature offers promise for the effective separation and concentration of metal cations with the metal cation transport being driven by a pH gradient. Metal cation transport increased regularly with increasing hydroxide($H^-$) concentration of source phase and with proton($H^+$) concentration of receiving phase. Competitive transport by the acyclic polyether dicarboxylic acids is selective for calcium ion over other alkaline-earth cations.
No investigation has yet been accomplished to screen the boron-doped effects on vanadium based metal membranes. The synthesis, hydrogen permeation properties and chemical stability of a novel Pd-coated $V_{99.8}B_{0.2}$ alloy membrane are presented in this report. Hydrogen permeation experiments have been performed to investigate the hydrogen transport properties through the Pd-coated $V_{99.8}B_{0.2}$ alloy membrane in the absolute pressure range 1.0~3.0 bar under pure hydrogen, hydrogen-carbon dioxide gas mixture at $400^{\circ}C$. The maximum hydrogen permeation flux was $48.5mL/min/cm^2$ for a 0.5 mm thick membrane under pure hydrogen. This results offer new direction in the synthesis of novel non-Palladium-based metal membranes for hydrogen separation in water-gas shift reaction.
Kim, Se-Hong;Yang, Ji-Hye;Lim, Da-Sol;Kim, Dong-Won
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.50
no.2
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pp.98-107
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2017
Pd-based membranes have been widely used in hydrogen purification and separation due to their high hydrogen diffusivity and infinite selectivity. However, it has been difficult to fabricate thin and dense Pd-based membranes on a porous stainless steel(PSS) support. In case of a conventional PSS support having the large size of surface pores, it was required to use complex surface treatment and thick Pd coating more than $6{\mu}m$ on the PSS was required in order to form pore free surface. In this study, we could fabricate thin and dense Pd membrane with only $3{\mu}m$ Pd layer on a new PSS support manufactured by metal injection molding(MIM). The PSS support had low surface roughness and mean pore size of $5{\mu}m$. Pd membrane were prepared by advanced Pd sputter deposition on the modified PSS support using fine polishing and YSZ vacuum filling surface treatment. At temperature $400^{\circ}C$ and transmembrane pressure difference of 1 bar, hydrogen flux and selectivity of $H_2/N_2$ were $11.22ml\;cm^{-2}min^{-1}$ and infinity, respectively. Comparing with $6{\mu}m$ Pd membrane, $3{\mu}m$ Pd membrane showed 2.5 times higher hydrogen flux which could be due to the decreased Pd layer thickness from $6{\mu}m$ to $3{\mu}m$ and an increased porosity. It was also found that pressure exponent was changed from 0.5 on $6{\mu}m$ Pd membrane to 0.8 on $3{\mu}m$ Pd membrane.
Lee, Dong Geun;Park, Seok Joo;Park, Young Ok;Ryu, Jeong In
Korean Chemical Engineering Research
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v.45
no.6
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pp.591-595
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2007
The membrane filter coated with nanostructured porous surface layer was made by heat treatment after depositing nanoparticles onto a conventional micron-fibrous metal filter as a substrate filter. The nanostructured porous layer membrane filter (NSPL-MF), whose the filtration performance was improved compared with the conventional metal membrane filters, was developed by coating the nanoparticle agglomerates of dendrite structure onto the micron-fibrous metal filter. Pressure drop of nanostructured porous layer membrane filter decreased with increasing the heat treatment temperature to make the nanostructured porous layer adhered on the filter surface because the nanoparticle agglomerates shrank, but filtration efficiency did not decrease clearly.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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