Συγκριτική μελέτη της ρύπανσης μεμβρανών αντίστροφής ώσμωσης και υπερδιήθησης από οργανικές ενώσεις:
Creators: name: Σιουτόπουλος, Δημήτριος Χρ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Τεχνολογία μεμβρανών
Αντίστροφή ώσμωση
Οργανική ρύπανση
Υπερδιήθηση
Membranes
Reverse osmosis
Organic fouling
Ultrafiltration

description: Στην παρουσα μελετη πραγματοποιειται συγκριτικη μελετη της ρυπανσης μεμβρανων αντιστροφης ωσμωσης (reverse osmosis, ro) και υπερδιηθησης (ultrafiltration, uf) απο προτυπες οργανικες ενωσεις (χουμικα οξεα, αλγινικο νατριο και κολλοειδη σιδηρο). Σκοπος της εργασιας ειναι η συμβολη στην αναπτυξη νεας μεθοδολογιας η στην βελτιωση των υπαρχουσων τεχνικων για την προβλεψη της οργανικης και της κολλοειδους ρυπανσης μεμβρανων ro, με βαση τις μετρησεις με μεμβρανες uf. Απο τα πειραματικα δεδομενα υπολογιστηκε η ειδικη αντισταση, α, της στοιβαδας των επικαθησεων που δημιουργειται στις ro και uf μεμβρανες. οι κυριοι παραγοντες που φαινεται οτι επηρεαζουν τη ρυπανση στις δυο διεργασιες ειναι: η πιεση, η συγκρατηση των συστατικων απο τις μεμβρανες, η διατμηση λογω ροης και η ενισχυση της πολωσης συγκεντρωσης λογω της δημιουργιας στοιβαδας επικαθησεων. οι μετρησεις ανεδειξαν τον ισχυρο συσχετισμο μεταξυ της ειδικης αντιστασης των στοιβαδων που δημιουργουνται και της επιβαλλομενης πιεσης, που ειναι ενδεικτικος της συμπιεστοτητας της στοιβαδας. Συγκεκριμενα, τα αποτελεσματα των πειραματων υπερδιηθησης εδειξαν εναν εκθετικο συσχετισμο (power law correlation) μεταξυ της ειδικης αντιστασης των επικαθησεων και της εφαρμοζομενης πιεσης για ολους τους προτυπους ρυπαντες. Οι τιμες της ειδικης αντιστασης που υπολογιστηκαν για τους οργανικους ρυπαντες δειχνουν οτι ο πολυσακχαριτης του αλγινικου νατριου, δημιουργωντας συμπλοκα με τα ιοντα ασβεστιου, εμφανιζει υψηλοτερες τιμες σε σχεση με τα χουμικα οξεα, υποδηλωνοντας οτι προκαλει εντονοτερη ρυπανση σε σχεση με τα χουμικα οξεα. οι τιμες της ειδικης αντιστασης στα μιγματα των χουμικων οξεων και του αλγινικου νατριου, επιβεβαιωνουν την απουσια φαινομενων συνεργειας μεταξυ των δυο οργανικων ενωσεων. Η μελετη της επιδρασης της συγκεντρωσης των ρυπαντων στην τιμη του συντελεστη ρυπανσης αποκαλυψε μια γραμμικη σχεση μεταξυ του ρυθμου ρυπανσης των μεμβρανων και της συγκεντρωσης. Παραλληλα, η αυξηση της αλατοτητας του νερου τροφοδοσιας οδηγησε σε αυξηση της ρυπανσης. Η συγκριση της ρυπανσης των μεμβρανων uf και ro εδειξε οτι οι τιμες της ειδικης αντιστασης στις διεργασιες αυτες για τον πολυσακχαριτη του αλγινικου νατριου και των μιγματων του με τα χουμικα οξεα παρουσιαζουν ικανοποιητικη συμφωνια. Συγκεκριμενα, παρατηρηθηκε οτι οι τιμες των ειδικων τους αντιστασεων απο πειραματα υπερδιηθησης και αντιστροφης ωσμωσης εμφανιζουν την ιδια εκθετικη σχεση ως προς την πτωση πιεσης, δpc διαμεσου της στοιβαδας των επικαθησεων.
description: in this dissertation a comparative study between reverse osmosis (ro) and ultrafiltration (uf) membrane fouling is conducted with model organic compounds (humic acids, sodium alginate and colloidal iron). The ultimate scope of this study is to contribute to the development of new techniques or to the improvement of existing techniques for the prediction of the ro membrane fouling based on simple measurements with uf membranes. From the experimental data, the specific cake resistance, α, of the cake layer is calculated for both ro and uf processes. the main factors that appear to affect membrane fouling in the two processes are: a) the applied pressure b) the incomplete rejection of organic foulants in uf membranes c) shear flow in ro and d) the enhanced concentration polarization due to cake formation in ro membranes. The results revealed a strong correlation between applied pressure and specific cake resistance of the cake layer, which is typical of the cake compressibility. specifically, the results of ultrafiltration experiments revealed a power law correlation between pressure and cake resistance for all model compounds. In addition, specific cake resistance values of polysaccharide (sodium alginate) deposits was higher compared with humic acids values, due to formation of strong complexes in the presence of calcium ions, indicating greater membrane fouling tendency. Furthermore, no synergistic effect was observed in the case of humic acids and sodium alginate mixtures. the effect of foulant concentration on membrane fouling (using concentration values generally higher than those found in nature) was related with a linear relationship, which is considered that can be extrapolated to lower and more realistic foulants concentrations. Furthermore, the increase of feed water salinity in the range of 500-5000 mg/l nacl resulted in increased fouling coefficients for all fouling species. By comparing uf and ro membrane fouling in the case of sodium alginate and its mixture with humic acid, it was observed that specific cake resistance values of ro and uf deposits showed a satisfactory agreement. More specifically, it was observed that specific resistance values were related with the pressure drop across the cake, dpc, with the same power law correlation. This finding is considered to be the basis for the development a methodology for the prediction of ro fouling, which it will be based on a limited number of relative easily conducted uf experiments.