Možnosti využití nanovláken v procesu membránové destilace

Tomáš Dufek

Bachelor's thesis

Possibilities of using nanofibers in the process of membrane distillation

Anotácia:

Tato bakalářské práce se zabývá přípravou a charakterizací nanovlákenných PVDF membrán a následným porovnáním s komerčně dostupnou mikrovlákennou PP membránou. Testová-ní probíhalo na laboratorní jednotce membránové destilace s využitím membránového mo-dulu v kontaktním režimu (DCMD). Membránová destilace se jeví jako slibná technologie v procesu odsolování vysoce koncentrovaných roztoků a odpadních vod. Cílem této práce je především porovnání membrán na základě filtračních testů s výluhovou vodou ze skládky komunálního odpadu. Hlavní omezení membránové destilace je nízký flux a zanášení pórů membrány, způsobující její smáčení. Nanovlákenné materiály představují potenciál v nalezení nových typů membrán ke zmírnění těchto příčin. Nanovlákenná PVDF membrána byla při-pravena bezjehlovým elektrostatickým zvlákňováním o dvou různých gramážích. Z provedených experimentů bylo zjištěno, že připravená nanovlákenná PVDF membrána s gramáží 3 GSM dosahovala ve všech filtračních testech vyššího fluxu než mikrovlákenná PP membrána. Naopak nanovlákenná PVDF membrána s gramáží 11,23 GSM byla pro tyto experimenty nevyhovující. Retence soli PP membrány během testů se solnými roztoky byla téměř 100%, oproti PVDF membráně, u které retence klesla při testu s koncentrovanějším solným roztokem. Retence obou membrán testovaných se skládkovou vodou byla srovnatel-ná a vyšší flux během těchto testů byl naměřen opět s nanovlákennou PVDF membránou s gramáží 3 GSM.

Abstract:

This bachelor thesis is focused on the preparation and characterization of nanofiber PVDF membranes and subsequent comparison with a commercially available microfiber PP mem-brane. Testing was performed on a laboratory membrane distillation unit using a direct con-tact membrane module (DCMD). Membrane distillation appears to be a promising technol-ogy in the desalination process of highly concentrated solutions and wastewater. The aim of this work is mainly to compare membranes based on filtration tests with leachate from the municipal waste landfill. The main limitations of membrane distillation are low flux and fouling of the membrane surface, causing its wetting. Nanofiber materials have the potential in finding new types of membranes to mitigate these causes. The nanofiber PVDF mem-brane was prepared with two different weights by needleless electrospinning. From the per-formed experiments it was found that the prepared nanofiber PVDF membrane with a weight of 3 GSM achieved a higher flux in all filtration tests than the microfiber PP membrane. In contrast, a nanofiber PVDF membrane with weight 11.23 GSM was unsatisfactory for these experiments. The salt rejection of the PP membrane during the saline tests was almost 100%, compared to the PVDF membrane, where the rejection decreased with the more con-centrated solution. The rejection of the both membranes tested with leachate was comparable and the higher flux during these tests was measured again with a nanofiber PVDF membrane with a weight of 3 GSM.

Kľúčové slová

membrána, membránová destilace, nanovlákna, skládková voda, úprava vody

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 17. 5. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Mgr. Luboš Mrkva

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Bachelor programme / odbor:
Nanotechnology / Nanomaterials