Možnosti čištění smíšených polymerních membrán s dotací specifických organických sloučenin

Bc. Jiří Stehno

Master's thesis

Possibilities of cleaning of mixed matrix membranes doped by specific organic compounds

Abstract:

Diplomová práce se zabývá hlavním problémem souvisejícím s aplikací membrán v technologii vody, tedy procesem zanášení membránového povrchu a možnostmi jeho odstranění, tedy čištěním membrán. K procesu zanášení dochází i přes modifikaci membrán, úpravu provozních podmínek a využití dalších technologií. Čištění je tedy nedílnou součástí každého provozu využívající membrány. Nalezení membrán s minimální tendencí k zanášení a způsobu jejich účinného čištění, by mohl být prostředek ke snížení nákladů na provoz membránových technologií a jejich rozšíření. V rámci této diplomové práce byly připraveny polyethersulfonové membrány s přídavkem specifických organických aditiv pomocí metody tzv. inverze fází. Byla provedena jejich charakterizace a porovnaní vlastností membrán s aditivy a bez nich. Následovalo vystavení membrán účinku reálných odpadních vod na čistírně odpadních vod po dobu 14 a 28 dnů. Na zanesené membrány byly aplikovány vybrané mechanické (proud vody) a chemické (3 hm. % vodný roztok NaOH) čistící protokoly a následně byly membrány znovu charakterizovány. Hodnocena byla především účinnost jednotlivých čistících protokolů na obnovení intenzity toku membránou a míra jejich zanesení a porovnávány s výsledky dosaženými s referenční membránou, tj. bez přídavku aditiv. Hlavním přínosem této práce je potvrzení vlivu organických aditiv na minimalizaci zanášení modifikovaných membrán a jejich následné efektivnější čištění. To dokazují výsledky, které popisují výrazně vyšší procentuální obnovení toku po aplikaci čistících protokolů u modifikovaných membrán v porovnání s membránami referenčními.

Abstract:

This master thesis deals with the main problem related to the application of membranes in water technology, that is the process of membrane surface fouling and the possibilities of its removal - cleaning membranes. The fouling process takes place despite modifying the membranes, modifying the operating conditions and using other technologies. Cleaning is therefore an integral part of any membrane operation. Finding membranes with a minimal tendency to fouling and a way of effectively cleaning them could be a means of reducing the cost of operating and expanding membrane technologies. Within the framework of this master thesis, polyethersulfone membranes were prepared with the addition of specific organic additives by the so called phase inversion method. Their characterization and comparison of membrane properties with and without additives was performed. The exposure of the membranes to the impact of effluent of the waste water treatment plant followed for 14 and 28 days. Selected mechanical (water flow) and chemical (3 wt. % Aqueous NaOH solution) cleaning protocols were applied to the fouled membranes, and the membranes were then re-characterized. In particular, the efficiency of individual purification protocols was evaluated to restore the intensity of flow through the membrane and the rate of fouling and compared with the results achieved with the reference membrane, i.e. without the addition of additives. The main benefit of this work is the confirmation of the influence of organic additives on the minimization of fouling of the modified membranes and their subsequent more efficient cleaning. This is evidenced by the results that describe a significantly higher percentage of flow recovery after application of the cleaning protocols in the modified membranes compared to the reference membranes.

Keywords

membrána, polyethersulfon (PES), modifikace membrán, zanášení membrán, čistící protokol

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 14. 6. 2017
• Supervisor: Mgr. Ing. Lukáš Dvořák, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Master programme / field:
Nanotechnology / Nanomaterials