Очищення води від нітритів методом посиленої ультрафільтрації
Loading...
Date
2024
Authors
Коновалова, Вікторія
Побігай, Ганна
Бурбан, Анатолій
Лапінський, Андрій
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Комерційні поліетерсульфонові мембрани були модифіковані полідопаміном та поліакриловою кислотою з метою гідрофілізації поверхні та покращення їх транспортних властивостей і використувані в процесі вилучення нітритів. Вилучення нітритів з водних розчинів базується на їхній здатності зв’язуватись з аміногрупами водорозчинного полімеру поліетиленіміну (ПЕІ) в кислому середовищі Утворений таким чином комплекс затримується на модифікованій мембрані в процесі посиленої ультрафільтрації. Морфологію та поверхневі властивості мембран досліджено методами СЕМ, АСМ, ІЧ-спектроскопії та електрокінетичного аналізу. Показано, що модифікування мембран приводить до зростання коефіцієнту масоперенесення в 1.65 разів та коефіцієнту водопроникності в 1.2 рази. Досліджено вплив рН, концентрації ПЕІ, присутності хлоридів та сульфатів на процес вилучення нітритів з розчинів в процесі ультрафільтрації. Розроблена гібридна технологія є ефективною для вилучення нітритів з води у високих концентраціях та демонструє високі значення коефіцієнтів затримування та продуктивності мембран.
Description
Commercial polyethersulfone membranes were modified to hydrophilize the surface and improve their transport properties for the nitrite removal process. The nitrites removal method from aqueous solutions is based on their ability to form complex due to binding with amino groups of the water-soluble polymer polyethyleneimine (PEI) in an acidic medium. The complex was separated using the modified membrane in the process of enhanced ultrafiltration. The surface of polyethersulfone membranes was modified using dopamine and polyacrylic acid in order to obtain a charged membrane surface, increase the water permeability coefficient, and improve transport properties. Modification conditions were established as the concentration of dopamine solution 10 mg/ml, pH = 8, T = 298 K, duration of modification 20 h, concentration of polyacrylic acid 0.5 wt.%, T = 298 K, duration of modification 2 h in the presence of EDAC. The effectiveness of the modification, the presence of new functional groups, and the change in surface morphology as a result of the modification were confirmed by infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, and atomic force microscopy. The changes in the zeta potential of the membrane surface before and after modification were evaluated. The modification of the membranes leads to an increase in the mass transfer coefficient by 1.65 times and the water permeability coefficient by 1.2 times. The effect of pH, PEI concentration, and the presence of chlorides and sulfates on the process of nitrite extraction from solutions during ultrafiltration was studied. The optimal conditions for nitrite binding were determined as a pH value of 4; 0.5 wt.% concentration of PEI; and reaction time of 60 min. The ultrafiltration experiments of unmodified and modified PES020 commercial membranes were carried out. The productivity of modified membranes is higher than unmodified ones by 20–60 %, which compensates for a slight decrease in the retention coefficient in the process of nitrite removal. The retention coefficient of nitrites by this method is at least 70 %, which allows the effective use of this hybrid technology to remove nitrites from water in high concentrations.
Keywords
посилена ультрафільтрація, вилучення нітритів, модифікування мембран, полідопамін, транспортні властивості мембран, стаття, enhanced ultrafiltration, nitrite removal, membrane modification, polydopamine, membrane transport
Citation
Очищення води від нітритів методом посиленої ультрафільтрації / Вікторія В. Коновалова, Ганна А. Побігай, Анатолій Ф. Бурбан, Андрій В. Лапінський // Journal of Chemistry and Technologies. - 2024. - Vol. 32, Issue 3. - P. 681-693. - https://doi.org/10.15421/jchemtech.v32i3.299283