본 연구에서는 미셀 한외여과(Micellar-enhanced ultrafiltration, MEUF)공정으로 질산성 질소와 인산을 동시에 제거할 때 휴믹산이 공정에 미치는 영향을 살펴보았다. 계면활성제/오염물의 몰 비가 1인 경우, 질산성 질소는 미셀 표면에 휴믹산과 경쟁적으로 결합을 하기 때문에 그 제거율이 50%로 감소하지만, 몰 비 3 이상의 계면활성제를 첨가하였을 때에는 80% 이상의 제거율을 유지하였다. 반면 인산의 경우에는, 몰 비 1 이상의 CPC 농도에서 질산성 질소와는 달리 휴믹산이 존재하지 않는 경우와 비슷한 수준인 80% 이상의 제거율을 보였으며, 이때 CPC와 휴믹산의 제거율은 거의 99% 이상 이었다. 또한 100 ppm농도의 휴믹산은 MEUF공정에서 플럭스 감소에 영향을 미치지 않고 오히려 조금 증가시켰으며, 이는 막에 흡착한 휴믹산이 막의 친수성을 증가시켜 투과율을 높이기 때문인 것으로 판단된다. 이를 통해 휴믹산은 질산성 질소 및 인산을 동시 제거하는 MEUF 공정에서 제거효율을 저하시키지 않음을 확인하였다.
Rojas-Serrano, Fatima;Alvarez-Arroyo, Rocio;Perez, Jorge I.;Plaza, Fidel;Garralon, Gloria;Gomez, Miguel A.
Membrane and Water Treatment
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제6권1호
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pp.77-94
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2015
Ultrafiltration membranes have several advantages over conventional drinking-water treatment. However, this technology presents major limitations, such as irreversible fouling and low removal of natural organic matter. Fouling depends heavily on the raw-water quality as well as on the operating conditions of the process, including flux, permeate recovery, pre-treatment, chemical cleaning, and backwashing. Starting with the premise that the optimisation of operating variables can improve membrane performance, different experiments were conducted in a pilot plant located in Granada (Spain). Several combinations of permeate and backwashing flow rates, backwashing frequencies, and aeration flow rates were tested for low-quality water coming from Genil River with the following results: the effluent quality did not depend on the combination of operating conditions chosen; and the membrane was effective for the removal of microorganisms, turbidity and suspended solids but the yields for the removal of dissolved organic carbon were extremely low. In addition, the threshold transmembrane pressure (-0.7 bar) was reached within a few hours and it was difficult to recover due to the low efficiency of the chemical cleanings. Moreover, greater transmembrane pressure due to fouling also increased the energy consumption, and it was not possible to lower it without compromising the permeate recovery. Finally, the intensification of aeration contributed positively to lengthening the operation times but again raised energy consumption. In light of these findings, the feasibility of ultrafiltration as a single treatment is questioned for low-quality influents.
상전환 방법으로 제조된 음이온 성 Poly(his[4-(3-aminophenoxy)phenyl]sulfone pyromellite)imide(ACPI) 한외여과막의 순수 투과유속과 용질 배재도 측정치로 투과성능을 연구하였다. ACPI 한외여과막의 투과성능은 캐스팅 용액의 조성과 막 제조 및 측정조건에 영향을 받았다. Bovine serum albumin (BSA) 용액을 pH 2.5-9.0 상태에서 ACPI 한외여과 막의 상대투과유속과 membrane filtration index (MFI) 측정한 결과 BSA의 등전점에서 멀어 질수록 상대투과유속은 증가하고 막 오염정도를 나타내는 MFI는 감소하였다. 또한, 친수성인 ACPI 한외여과막의 이온교환용량(IEC)이 증가할수록 상대투과유속은 증가하고, MFI는 감소하였다.
In this work, a practical separation performance was investigated on aqueous alcohol solutions, especially for iso-propyl alcohol (IPA), which is usually used during the semi- conductor rinsing process. The removal of various substances from waste aqueous IPA solutions was carried out by microfiltration with $0.1\~1{\mu}$m pore size of mean diameter as a pre-filter. Permeability and molecular weight cut-off of the functional polysulfone(PSf) ultrafiltration membrane to purify waste aqueous IPA solutions were measured through the ultrafiltration test. The solute rejection of PSf membrane had $92\%$ in 1,000ppm aqueous PEG solution with PEG molecular weight 10,000, the molecular weight cut-off had 10,000. The IPA concentration on the $CMPA-K^+$ membrane performance using pervaporation module system could be increased from $95.04 wt\%$ to more than $98.50wt\%$ in about 9hr at operation temperature of $70^{\circ}C$ using the pervaporation module system.
The feasibility of applying coagulation-integrated microfiltration (MF) as a pretreatment for an ultrafiltration (UF) feed in oily wastewater treatment was investigated. The effects of different coagulants on oil removal rates from wastewater were studied. The maximum oil removal rate of 82% was obtained after coagulation with 130 mg/L of polyaluminium chloride (PAC). UF flux reached $95L/(m^2{\cdot}h)$ with coagulation-integrated MF as pretreatment. This value was 2.5 times higher than that flux obtained without pretreatment. The value of UF flux increased as the transmembrane pressure (TMP) and cross-flow velocity (CFV) of the UF module increased. UF flux gradually increased when TMP and CFV exceeded 0.4 MPa and 3 m/s, respectively, because of concentration polarization and membrane fouling stabilization. Chemical oxygen demand reduction and oil removal rate reached 95.2% and 98.5%, respectively, during integrated membrane processing with a PAC concentration of 130 mg/L, TMP of 0.4 MPa, and CFV of 3 m/s for UF. In addition, sequentially cleaning the fouling membrane with NaOH and $HNO_3$ aqueous solutions caused UF flux to recover to 90%. These encouraging results suggested that the hybrid integrated membrane process-based coagulation and MF + UF are effective approaches for oily wastewater treatment.
1. Introduction : Research progresses in Chemistry and Chemical Engineering have been made during the last decades with important contributions to the industrial development and to the quality of our life. An interesting case is related to the membrane science and technology continuous impact to innovative processes and products, particularly appropriate for a sustainable industrial growth. Membrane operations have been familiar for many years to biologists and chemists working in their laboratorier or studying biological phenomena. Only recently engineers started to operate in' this area. The preparation of asymmetric CA membranes at University of California, Los Angeles in the early 60s is generally recognized as a crucial moment for membranology (1). Loeb and Sourirajan with their discovery of how to increase significantly the permeability of polymeric membranes without significant changes in their selectivity, made realistic the possibility of their use in large scale operations for desalting brackish and sea water by reverse osmosis and for various other molecular separations in different industrial areas. Reverse osmosis is today a well recognized basic unit operations, togheter with ultrafiltration, crossflow microfiltration,. nanofiltration, all pressure driven membrane processes. Already in 1992 more than 4 milIions m$^3$/day were the total capacity of RO desalination plants and in 1995 more than 180.000 m$^2$ of ultrafiltration membranes were installed for the treatment of wheys and milk (2) (3).
The characterization of pore properties (mean pore size and pore size distribution) of the active layer in a UF membrane is important not only in order to obtain information about the factors affecting pore formation during membrane manufacturing but also to understand deeply the mechanism of solute and solvent transport through pores. Many methods of characterizing quantitatively the pore properties of UF membranes have been suggested in the literature: solvent and gas flow measurement, bubble point determination, electron microscopy, gas adsorption/desorption measurement, rejection measurement etc. But most of these methods involve time-consuming procedures and involve some wellknown problems and uncertainties.
Ennigrou, Dorra Jellouli;Ali, Mourad Ben Sik;Dhahbi, Mahmoud;Mokhtar, Ferid
Membrane and Water Treatment
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제5권3호
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pp.183-195
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2014
The efficiency of two metal ions (cadmium, zinc) removal from aqueous solutions by ultrafiltration (UF) and Polymer Enhanced Ultrafiltration (PEUF) processes were investigated in this work. The UF and PEUF studies were carried out using an ultrafiltration tangential cell system equipped with 5.000 MWCO regenerated cellulose. A water-soluble polymer: the polyacrylic acid (PAA) was used as complexant for PEUF experiments. The effects of transmembrane pressure, pH, metal ions and loading ratio on permeate fluxes and metal ions removals were evaluated. In UF process, permeate fluxes increase linearly with increasing pH for different transmembrane pressure, which may be the consequence of the formation of soluble metal hydroxyl complexes in the aqueous phase. In PEUF process, above pH 5.0, the Cd(II) retention reaches a plateau at 90% and Zn(II) at 80% for L = 5. Also, cadmium retention at different L is greater than zinc retention at pH varying from 5.0 to 9.0. In a mixture solution, cadmium retention is higher than zinc for different loading ratio, this is due to interactions between carboxylic groups of PAA and metal ions and more important with cadmium ions.
실리카 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각) 변화에 따라 발생되는 자연대류 불안정 흐름의 막오염 저감효과를 차압의 변화 정도를 측정하여 규명하였다. 막표면에 케이크 층을 형성함으로서 막오염을 발생시키는 나노 사이즈의 실리카 입자(평균 크기 = 7, 12, 22, 50 nm 및 78 nm)가 함유된 5가지 종류의 콜로이드 용액을 사용하여 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각 = $0^{\circ}{\sim}180^{\circ}$)에 따른 차압의 변화를 교반이 없는 dead-end 정유량 한외여과 실험을 통해 측정하였다. 상대적으로 크기가 작은 실리카 입자(7, 12 nm 및 22 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서 막모듈 경사각을 $30^{\circ}$ 이상으로 유지하면 막모듈에 자연대류 불안정 흐름이 발생되어 막오염 형성을 크게 억제시켜 차압의 증가가 거의 나타나지 않았다. 이 자연대류 불안정 흐름의 발생은 막표면에 형성된 실리카 케이크층의 벌크용액으로의 역이동(back transport)을 유발시킴으로서 차압의 증가를 억제시키는 막성능 개선 효과를 나타내었다. 그러나 상대적으로 크기가 큰 실리카 입자(50 및 78 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서는 자연대류 불안정 흐름 발생의 효과가 거의 없었다. 임계 플럭스 측정 결과 실리카 입자의 크기가 작을수록 그리고 막모듈 경사각이 클수록 막모듈에의 자연대류 불안정 흐름의 발생 강도가 커져 막오염 형성이 억제되었으며, 이로 인해 임계 플럭스가 증가하였다.
실리카 콜로이드 용액의 한외여과에서 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각) 변화에 따라 발생되는 자연대류 불안정 흐름이 막오염 형성 감소에 미치는 효과를 규명하였다. 막표면에 케이크 층을 형성함으로써 막투과 플럭스의 감소를 발생시키는 실리카 입자(평균 크기 = 7, 12, 22, 50 및 78 nm)가 함유된 5가지 종류의 콜로이드 용액을 사용하여 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각 = $0{\sim}180^{\circ}$)에 따른 막투과 플럭스 변화를 교반이 없는 회분식(dead-end) 한외여과 실험을 통해 측정하였다. 자연대류 불안정 흐름 발생이 막성능에 미치는 효과는 플럭스 향상도($E_i$)로서 평가하였다. 상대적으로 크기가 작은 실리카 입자(7, 12 및 22 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 한외여과에서는 막모듈의 경사각이 커짐에 따라 자연 대류 불안정 흐름 발생의 강도가 증가하였으며, 동일한 경사각에서 실리카 입자의 크기가 작을수록 자연대류 불안정 흐름의 발생 정도가 더 크게 나타났다. 자연대류 불안정 흐름의 발생은 막표면에 형성된 실리카 케이크층의 벌크 용액으로의 역이동(back transport)을 유발시킴으로써 플럭스 향상의 막성능 개선 효과를 나타내었다. 그러나 상대적으로 크기가 큰 실리카 입자(50 및 78 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 한외여과에서는 자연대류 불안정 흐름 발생이 나타나지 않았다. 이 결과로부터 실리카 입자의 크기가 자연대류 불안정 흐름의 발생 강도에 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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