In this study sodium dodecyl sulfate (SDS), which was anionic surfactant, was added for forming micelles to remove iron ion that could be contained with small amount in industrial water. Then aggregates binding between iron ions and micelles were rejected by a ceramic microfiltration membrane. As result of SDS concentration effect on removal rates of iron and SDS in modified iron solution, the removal rate of iron was the highest value of 92.26% and the removal rate of SDS was 61.10% a little higher than the result of calcium ion at 8 mM which was CMC (Critical micelle concentration) of SDS. As final resistance of membrane fouling $R_f$ increased the more at the higher SDS concentration, it showed the highest value at 4 mM and the lowest at 10 mM of SDS. The final permeate flux $J_{180}$ had the highest value and the largest total permeate volume could be finally acquired at SDS 10 mM. In case of CMC 8 mM, low $R_f$ was shown as same as that of 10 mM until 80 minutes of operation, and tended to increase dramatically to 120 minutes and increase slowly again until 180 minutes.
In this review article, hybrid water/wastewater treatment processes of membrane and photocatalyst were summarized from papers published in various journals. It included (1) membrane photoreactor (MPR), (2) fouling control of a membrane coupled photocatalytic process, (3) photocatalytic membrane reactors for degradation of organic pollutants, (4) integration of photocatalysis with membrane processes for purification of water, (5) hybrid photocatalysis and ceramic membrane filtration process for humic acid degradation, (6) effect of $TiO_2$ nanoparticles on fouling mitigation of ultrafiltration membranes for activated sludge filtration, (7) hybrid photocatalysis/submerged microfiltration membrane system for drinking water treatment, (8) purification of bilge water by hybrid ultrafiltration and photocatalytic processes, and (9) Hybrid water treatment process of membrane and photocatalyst-coated polypropylene bead.
Kang, Joon-Seok;Park, Seo Gyeong;Lee, Jeong Eun;Kang, So Yeon;Lee, Jeong Jun;Quyen, Vo Thi Kim;Kim, Han-Seung
Journal of Korean Society of Water Science and Technology
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v.26
no.6
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pp.99-107
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2018
This research has developed a high temperature steam cleaning technology using a ceramic membrane with durability against temperature and pressure conditions. In steam cleaning, steam of $120^{\circ}C$ is injected into the ceramic membrane to induce pyrolysis by the endothermic reaction to remove fouling from the membrane. The water quality of raw water was adjusted to turbidity 10, 25 NTU and DOC 2.5 mg/L, and the membrane was uniformly fouled by constant pressure operation at 100, 200, and 300 kPa. Physical backwashing was performed with water and air at a pressure of 500 kPa and steam at $120^{\circ}C$ was injected for 0 to 5 minutes. As the turbidity concentration and the operating pressure increased, the flux decreased by 0.7 to 14.4%. It is confirmed that 10.7 to 53.8% recovery is possible than physical cleaning at the injection of steam for 3 minutes, so it is considered that the steam cleaning of the ceramic membrane is effective. Compared with CEB after NaOCl (300 mg/L) filtration at 25 NTU and 300 kPa of turbidity, the steam cleaning result for 3 minutes was similar to 46.7% of CEB for 3 hours. It has been confirmed that steam cleaning is suitable for a ceramic membrane having excellent heat resistance against high temperature. It was considered to have better cleaning efficiency as compared with general physical backwashing.
In this study, sodium dedocyl sulfate (SDS), which was anionic surfactant, was added for forming micelles to remove ferrous ions that could be contained with a small amount in industrial water. Then aggregates were formed by adsorption or binding of ferrous ions on the surface of micelles, and then rejected by ceramic membranes to remove ferrous ions. Ferrous concentration was fixed at 1mM and SDS was changed as $0{\sim}10mM$ to investigate the effect of the anionic surfactant. As a result, rejection rate of ferrous was the highest to 88.97% at 6mM. And we used ELS (Electrophoretic Light Scattering Spectrometer) to investigate particle size distribution of micellar aggregates depending on SDS concentration. Then distribution of large aggregates was the highest at 6mM. And we investigated effects of $N_2$-back-flushing time (BT) during periodic $N_2$-back-flushing on ceramic membranes. Finally optimal $N_2$-BT for NCMT-723l (pore size $0.10{\mu}m$) membrane was 20 sec.
The effects of pH, saturated oxygen, and back-flushing media were investigated in hybrid process of tubular ceramic microfiltration and $TiO_2$ photocatalyst-loaded PES (polyethersulfone) beads for advanced drinking water treatment, and compared results of water, nitrogen, or oxygen back-flushing in the viewpoints of membrane fouling resistance ($R_f$), permeate flux (J) and total treated water ($V_T$). $R_f$ decreased, and J and $V_T$ increased as decreasing pH. Turbidity treatment efficiencies were similar at water or nitrogen back-flushing independent of pH, but DOM (dissolved organic matter) treatment efficiency did not have a trend at water back-flushing. $R_f$ at NBF (no back-flushing) with SO (saturated oxygen) was the lower than that at NBF without SO. Also, the DOM treatment efficiency at NBF with SO was the lower than that at NBF without SO. It happened because OH radicals produced by reaction of SO and photocatalyst could dilute with water inside the module. The DOM treatment efficiency of gas back-flushing showed the larger than that of water back-flushing at back-flushig period 10 min. It proved that the adsorption or photo-oxidation of PES beads could be activated by the more effective bead-cleaning of gas back-flushing than water back-flushing.
The effects of pH and oxygen back-flushing were investigated in hybrid process of ceramic microfiltration and PES (polyethersulfone) beads loaded with titanium dioxide ($TiO_2$) photocatalyst for advanced drinking water treatment in viewpoints of membrane fouling resistance ($R_f$), permeate flux (J), and total permeate volume ($V_T$). As increasing pH, $R_f$ decreased and J increased. Finally the maximum $V_T$ could be acquired at pH 9. Treatment efficiencies of turbidity was almost same independent of pH. Treatment efficiency of dissolved organic matters (DOM) decreased as increasing pH. As results of comparing the oxygen and nitrogen back-flushing, $R_{f,180}$ at oxygen back-flushing was the lower than that at nitrogen back-flushing, and the dimensionless final permeate flux ($J_{180}/J_0$) by initial permeate flux ($J_0$) at oxygen back-flushing was maintained the higher than that at nitrogen back-flushing except 10 and 12 min of back-flushing period (FT). Treatment efficiency of turbidity at oxygen back-flushing was a little higher than that at nitrogen back-flushing. Treatment efficiency of the DOM at nitrogen back-flushing was the higher than that at oxygen back-flushing. Also, treatment efficiency of turbidity at saturated oxygen was similar with those of oxygen and nitrogen back-flushing, but the treatment efficiency of DOM was increased significantly because OH radical could be generated by reaction between saturated oxygen and photocatalyst.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.35
no.2
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pp.144-150
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2013
Hybrid ceramic membrane (HCM) processes that combined ozonation with a ceramic membrane (CM) or a reactive ceramic membrane (RM), an iron oxide nanoparticles (IONs) incorporated-CM were investigated for membrane fouling control. Alumina disc type microfiltration and ultrafiltration membranes doped with IONs by sintering method were tested under varying mass fraction of IONs. Scanning electron microscope (SEM) images showed that IONs were well-doped on the CM surface and doped IONs were approximately 50 nm in size. Change in the pure water permeability of RM was negligible compared to that of CM. These results indicate that IONs incorporation onto CM had little effect on CM performance in terms of the flux. Natural organic matter (NOM) fouling and fouling recovery patterns during HCM processes confirmed that the RM-ozonation process enhanced the destruction of NOM and reduced the extent of fouling more than the CM-ozonation process by hydroxyl radical formation in the presence of IONs on RM. In addition, analyses of NOM in the feed water and the permeate showed that the efficiency of membrane fouling control results from the NOM degradation during HCM processes; leading to removal and transformation of relatively high contents of aromatic, high molecular weight and hydrophobic NOM fractions.
Kim, Yeo-Jin;Kim, Seong-Joong;Kim, Jeong;Cho, Young-Hoon;Park, Hosik;Lee, Pyung-Soo;Park, You-In;Park, Ho-Bum;Nam, Seung-Eun
Membrane Journal
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v.28
no.1
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pp.21-30
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2018
In this study, homogeneous and defect-free ceramic ultrafiltration membranes were fabricated by using the sol-gel method. A boehmite sol was synthesized and coated onto the surface of alumina hollow fiber microfiltration membranes. The effect of sol viscosity and surface tension on the coating layer homogeneity and thickness was investigated. The optimum coating repetition using pristine sol was determined to be 3 times, as the samples coated more than 4 times showed delamination. Fixing the coating repetition to 3 times, the effect of sintering temperature was also studied in this work. The samples sintered at $1000^{\circ}C$ exhibited the highest pure water permeability with the molecular weight cut-off (MWCO) of approximately 51 kDa (10 nm dextran), and the samples sintered at 600, $800^{\circ}C$ displayed the MWCO of 12 kDa (5 nm dextran). The ultrafiltration membranes prepared in this work showed competitive performance compared to the reported ceramic ultrafiltration membranes.
Kaolin-based membranes with a pore size of 0.30-0.40 ${\mu}m$ were successfully prepared by a simple pressing route using low-cost starting materials, kaolin and sodium borate. The prepared green bodies were sintered at different temperatures ranging between 900 and $1200^{\circ}C$. The sintered membranes were characterized by X-ray diffraction, mercury porosimetry, scanning electron microscopy, and capillary flowmetry. It was observed that the porosity decreased with an increase in both the sintering temperature and the sodium borate content, whereas the flexural strength increased with an increase in both the sintering temperature and the sodium borate content. The air flow rate decreased with an increase in the sodium borate content. The typical porosity, flexural strength, and specific flow rate of the kaolin-based membrane sintered with 5 wt% sodium borate at $1100^{\circ}C$ were 37%, 19 MPa, and $1{\times}10^{-3}L/min/cm^2$, respectively, at a p of 30 psi.
In this study, we treated lake water by 2 kinds of multichannel ceramic micro filtration membranes. We could investigate effects of $N_2-back-flushing$ time (BT) and transmembrane pressure (TMP), and find optimal operating conditions. The BT were changed in $10{\sim}60$ sec, TMP in $0.6{\sim}2.0$ bar at fixed filtration time (FT) 8 min, flow rate 2.0 L/min and back-flushing pressure 2.0 bar. Also, the optimal conditions were discussed in the viewpoints of resistance of membrane fouling $(R_f)$, dimensionless permeate flux $(J/J_o)$, permeate flux (J) and total permeate volume $(V_T)$. As result, optimal back-flushing conditions for HC04 ($0.4{\mu}m$ pore size) and HC10 membrane $(1.0{\mu}m)$ were BT=10 sec and BT=20 sec, respectively. Then, higher TMP should increase the driving force, and could produce more VT. Average rejection rates of pollutants were higher than 95.4% for turbidity, $12.7{\sim}20.1%\;for\;COD_{Mn},\;0.0{\sim}6.4%\;for\;NH_3-N,\;1.9{\sim}4.6%$ for T-N and $34.9{\sim}88.4%$ for T-P.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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