Carreon, Jose;Saucedo, Imelda;Navarro, Ricardo;Maldonado, Maria;Guerra, Ricardo;Guibal, Eric
Membrane and Water Treatment
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제1권4호
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pp.231-251
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2010
The sulfatation of chitosan, by reaction with chlorosulfonic acid under controlled conditions, allowed increasing the pH range of chitosan solubility. The biopolymer was characterized using FTIR and $^{13}C$-NMR spectroscopy, elemental analysis and titration analysis and it was tested for mercury recovery by polymer enhanced ultrafiltration (PEUF). In slightly alkaline conditions (i.e., pH 8) mercury recovery was possible and at saturation of the polymer the molar ratio $-NH_2$/Hg(II) tended to 2.6. Polymer recycling was possible changing the pH to 2 and the polymer was reused for 3 cycles maintaining high metal recovery. The presence of chloride ions influences metal speciation and affinity for the polymer and "playing" with metal speciation allowed using the PEUF process for mercury separation from cadmium; at pH 11 the formation of hydroxo-complexes of Hg(II) limits it retention. Cake formation reveals the predominant controlling step for permeation flux.
Khaleel, Mohammed R.;Ahsan, Amimul;Imteaz, M.;El-Sergany, M.M.;Nik Daud, N.N.;Mohamed, T.A.;Ibrahim, Buthainah A.
Membrane and Water Treatment
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제6권4호
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pp.339-349
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2015
Experiments were carried out using granular activated carbon (GAC) adsorption techniques to treat wastewater contaminated with organic compounds caused by diverse human activities. Two techniques were assessed: adsorbent GAC prepared from coconut shell (GACC) and adsorbent GAC from palm shell (GACP). A comparison of these two techniques was undertaken to identify ways to improve the efficiency of the treatment process. Analysis of the processed wastewater showed that with GACC the removal efficiency of biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), turbidity, total suspended solids (TSS) and total dissolved solids (TDS) was 65, 60, 82, 82 and 8.7%, respectively, while in the case of GACP, the removal efficiency was 55, 60, 81, 91 and 22%, respectively. It can therefore be concluded that GACC is more effective than GACP for BOD removal, while GACP is better than GACC for TSS and TDS removal. It was also found that for COD and turbidity almost the same results were achieved by the two techniques. In addition, it was observed that both GACC and GACP reduced pH value to 7.9 after 24 hrs. Moreover, the optimal time period for removal of BOD and TDS was 1 hr and 3 hrs, respectively, for both techniques.
We report in this study the synthesis of mixed matrix reverse osmosis membranes by interfacial polymerization (IP) of thin film nanocomposite (TFNC) on porous polysulfone supports (PS). This paper investigates the synthesis of ZnO nanoparticles (NPs) using the sol-gel processing technique and evaluates the performance of mixed matrix membranes reached by these aerogel NPs. Aqueous m-phenyl diamine (MPD) and organic trimesoyl chloride (TMC)-NPs mixture solutions were used in the IP process. The reaction of MPD and TMC at the interface of PS substrates resulted in the formation of the thin film composite (TFC). NPs of ZnO with a size of about 25 nm were used for the fabrication of the TFNC membranes. These membranes were characterized and evaluated in comparison with neat TFC ones. Their performances were evaluated based on the water permeability and salt rejection. Experimental results indicated that the NPs improved membrane performance under optimal concentration of NPs. By changing the content of the filler, better hydrophilicity was obtained; the contact angle was decreased from $74^{\circ}$ to $32^{\circ}$. Also, the permeate water flux was increased from 26 to 49 L/m2.h when the content of NPs is 0.1 (wt.%) with the maintaining of lower salt passage of 1%.
Palm oil mill effluent (POME) was produced in huge amounts in Malaysia, and if it discharged into the environment, it causes a serious problem regarding its high content of nutrients and high levels of COD and BOD concentrations. This study was devoted on POME treatment and purification using an integrated process consisting of microalgae treatment followed by membrane filtration. The main objective was to find the optimum conditions as retention time and pH in the biological treatment of POME. Since after the optimum conditions there is a diverse effect of time and the process become costly. According to our knowledge, there is no existing study optimized the retention time and percentage removal of nutrients for microalgae treatment of POME wastewater. In order to achieve with optimization, a second order polynomial model regression coefficients and goodness of fit results in removal percentages of ammonia nitrogen ($NH_3-N$), orthophosphorous ($PO_4{^{-3}}$), COD, TSS, and turbidity were estimated. WinQSB technique was used to optimize the objective function of the developed model, and the optimum conditions were found. Also, ultrafiltration membrane is useful for purification of POME samples as verified by experiments.
The extraction of lactic acid by an emulsion liquid membrane (ELM), in batch and continuous mode, has been reported. On the basis of preliminary experiments, the optimum composition of the organic phase (membrane) is determined. When the SPan 80 is used as surfactant, the emulsion breakage exceeds 50%, but only 10% is obtained when the ECA4360 is used. The effects of surfactant, carrier and solute concentrations, phase volume ratio, and stirring speed on the extraction yield were examined and optimized. Surfactant, carrier and diluent used were ECA4360, trilaurylamine (TLA) and dodecane, respectively; 2-ethylhexane-1,3-diol (EHD) is used as a co-surfactant. Under optimal conditions, emulsion breaking is very low and the swelling is kept at its lowest level. Under the pH conditions of fermentation medium, the extraction yield is lower. A mixer-settler continuous system was used for testing these conditions. The residence time, the number of extraction stages and the stability of the emulsion were studied and optimized. The extraction yield obtained exceeds 90%.
A water treatment utility in South Korea operates a large system of pressurized hollow fiber membrane (PHFM) modules. The optimal selection of membrane module for the full scale plant was critical issue and carried out using Risk-based Life Cycle Cost (RbLCC) analysis based on the historical data of operation and maintenance. The RbLCC analysis was used in the process of decision-making for replacing aged modules. The initial purchasing cost and the value at risk during operation were considered together. The failure of modules occurs stochastically depending on the physical deterioration with usage over time. The life span of module was used as a factor for the failure of Poisson's probability model, which was used to obtain the probability of failure during the operation. The RbLCC was calculated by combining the initial cost and the value at risk without its warranty term. Additionally, the properties of membrane were considered to select the optimum product. Results showed that the module's life span in the system was ten years (120 month) with safety factor. The optimum product was selected from six candidates membrane for a full scale water treatment facility. This method could be used to make the optimum and rational decision for the operation of membrane water purification facility.
Lee, Kwanyong;Jutidamrongphan, Warangkana;Lee, Seokwon;Park, Ki Young
Membrane and Water Treatment
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제8권2호
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pp.161-169
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2017
The adsorption of phosphate onto mesoporous $TiO_2$ was investigated in order to reduce phosphorus concentrations in wastewater and provide a potential mode of phosphorus recovery. Three equilibrium isotherms were used to optimize and properly describe phosphate adsorption ($R^2$>0.95). The maximum capacity of phosphate on the adsorbent was found to be 50.4 mg/g, which indicated that mesoporous $TiO_2$ could be an alternative to mesoporous $ZrO_2$ as an adsorbent. A pseudo-second order model was appropriately fitted with experimental data ($R^2$>0.93). Furthermore, the suitable pH for phosphate removal by $TiO_2$ was observed to be in the range of pH 3-7 in accordance with ion dissociation. In contrast, increasing the pH to produce more basic conditions noticeably disturbed the adsorption process. Moreover, the kinetics of the conducted temperature study revealed that phosphate adsorption onto the $TiO_2$ adsorbent is an exothermic process that could have spontaneously occurred and resulted in a higher randomness of the system. In this study, the maximum adsorption using real wastewater was observed at $30^{\circ}C$.
Low-pressure membrane filtration is increasingly used for tertiary treatment of wastewater effluent organic matter (EfOM), mainly comprising organic base/neutral compounds. In-line coagulation with underdosing, charge neutralization, and sweep floc conditions prior to ultrafiltration (UF) was studied to determine removals of the EfOM components and consequent reduction of fouling using polyethersulfone membranes. Coagulation and UF substantially reduced fouling for all coagulation conditions while removing from 7 to 38% of EfOM organic acids. From 7 to 16% of EfOM organic base/neutrals were removed at neutral pH but there was no significant removal for slightly acid coagulation conditions even though fouling was substantially reduced. Sweep floc produced the lowest resistance to filtration but may be inappropriate for in-line use due to the large added volume of solids. Charge-neutralization resulted in poor recovery of the initial flux with hydraulic cleaning. Under-dosing paralleled sweep floc in reducing hydraulic resistance to filtration (for sub-critical flux) and the initial flux was also easily recovered with hydraulic cleaning. Hydrophobic and hydrophilic base/neutrals were identified on the fouled membranes but as previously reported the extent of fouling was not correlated with accumulation of organic base/neutrals.
Shahid, Muhammad Kashif;Pyo, Minsu;Choi, Young-Gyun
Membrane and Water Treatment
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제8권2호
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pp.125-136
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2017
Reverse osmosis technology is being used on large scale for treatment of ground water, brackish water, wastewater and sea water. The most challenging issue in RO process is carbonate scaling which is directly linked with the efficiency and economy. Considering the natural phenomena of carbonate scaling different adaptations have been made to control scaling on the surface of RO membrane including acid dosage and antiscalant addition. As carbonate scaling is directly related with pH level of feed water, present study describes an experimental approach to reduce scaling on RO membrane by lowering the feed water pH by purging $CO_2$. In this comparative study four different conditions including control process (without any scale inhibitor), with dosage of antiscalant, with purging of $CO_2$ and with co addition of antiscalant and $CO_2$ in a feed stream line; it was established that $CO_2$ is a better appliance to reduce carbonate scaling on the membrane surface by reduce pH of feed stream. It was also observed that $CO_2$ and antiscalant mutually function better for scale control.
Sponge ball cleaning can generate an abrasion effect, which leads to an attractive increasing in both permeate flux and membrane rejection. The aim of this study was to investigate the influence of the daily sponge ball cleaning (SBC) on the performance of different UF cross-flow membrane modules integrated with a bioreactor. Two 1"-membrane modules and one 1/2"-membrane module were tested. The parameters measured and controlled are temperature, pH, viscosity, particle size, dissolved organic carbon (DOC), total suspended solids (TSS), and permeate flux. The permeate flux could be improved by 60%, for some modules, after 11 days of daily sponge ball cleaning at a transmembrane pressure of 350 kPa and a flow velocity of 4 m/s. Rejection values of all tested modules were improved by 10%. The highest permeate flux of 195 L/㎡.h was achieved using a 1"-membrane module with the aid of its negatively charged membrane material and the daily sponge ball cleaning. In addition, the enhancement in the permeate flux caused by daily sponge ball cleaning improved the energy specific demand for all tested modules. The negatively charged membrane showed the lowest energy specific demand of 1.31 kWh/㎥ in combination with the highest flux, which is a very competitive result.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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