PL208797B1 - Sposób oczyszczania wody i ścieków z przemysłu tekstylnego, szczególnie zawierających barwniki - Google Patents

Sposób oczyszczania wody i ścieków z przemysłu tekstylnego, szczególnie zawierających barwniki

Info

Publication number
PL208797B1
PL208797B1 PL374164A PL37416405A PL208797B1 PL 208797 B1 PL208797 B1 PL 208797B1 PL 374164 A PL374164 A PL 374164A PL 37416405 A PL37416405 A PL 37416405A PL 208797 B1 PL208797 B1 PL 208797B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
membrane
water
feed
organic compounds
solution
Prior art date
Application number
PL374164A
Other languages
English (en)
Other versions
PL374164A1 (pl
Inventor
Antoni Waldemar Morawski
Maria Urszula Tomaszewska
Sylwia Mozia
Original Assignee
Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ West Pomeranian Szczecin Tech filed Critical Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority to PL374164A priority Critical patent/PL208797B1/pl
Publication of PL374164A1 publication Critical patent/PL374164A1/pl
Publication of PL208797B1 publication Critical patent/PL208797B1/pl

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania wody i ścieków z przemysłu tekstylnego, szczególnie zawierających barwniki wykorzystujący proces fotokatalizy.
Oczyszczanie wód i ścieków z przemysłu tekstylnego, szczególnie zawierających barwniki stanowi poważny problem. Znane są metody oczyszczania ścieków zawierających związki organiczne polegające na zastosowaniu metod chemicznych, fizyczno-chemicznych i biologicznych. Metody fizyczno-chemiczne obejmują metody strąceniowe - koagulację i sedymentację, adsorpcję na węglu aktywnym, metody membranowe. Do metod chemicznych usuwania związków organicznych w tym barwników należą procesy redukcji utleniania, wymiany jonowej. Znane są też metody biologicznego rozkładu w komorach osadu czynnego w warunkach tlenowych lub redukujących -Y. M. Slokar, A. Majcen Le Marechal, Dyes and Pigments, 1998,37,335.
Znana jest z literatury R. Molinari, C. Grande, E. Drioli, L. Palmisano, M. Schiavello, Photocatalytic membrane reactors for degradation of organic pollutants in water, Catalysis Today 2001, 67, 273279 metoda rozkładu związków organicznych, w tym barwników, przy użyciu heterogenicznej fotokatalizy. Fotokatalizatorem często jest TiO2, ze względu na dużą aktywność i wysoką stabilność. Pod wpływem energii promieniowania słonecznego lub promieniowania sztucznego źródła światła następuje wzbudzenie półprzewodnika, jakim jest TiO2 i wytworzenie par: „dziura - elektron. Wzbudzone elektrony służą jako centra redukcji tlenu a „dziury jako centra utlenienia związków organicznych. Związki organiczne występujące w wodzie lub ściekach ulegają fotokatalitycznemu utlenieniu do związków prostszych a w końcowym efekcie do prostych związków nieorganicznych. Fotokatalizator może być odzyskany w niezmienionej postaci po zakończeniu procesu.
Wiadomo z literatury, że na przebieg reakcji fotokatalitycznych ma wpływ czas naświetlania, natężenie promieniowania, ilości rozpuszczonego tlenu i użytego katalizatora. Znane są różne metody wykorzystania fotokatalizatora.
Z opisu patentowego USA 6 093 676 znane są reaktory z unieruchomionym zł oż em fotokatalizatora. Z opisu patentowego USA 5 256 616 znane są reaktory na złożu ceramicznym. Znane są rozwiązania z cząstkami TiO2 uwięzionymi w porach membrany - patent USA 6 409 928. Wadą takich układów jest zmniejszona powierzchnia kontaktu mieszaniny reakcyjnej z katalizatorem.
Znane są także metody wykorzystania fotokatalizatora w formie proszku zawieszonego w cieczy - wówczas efektywność degradacji jest wysoka. Jednak w reaktorach zawiesinowych cząsteczki półprzewodnika po procesie degradacji związków organicznych muszą być oddzielone od cieczy poprzez filtrację, odwirowanie lub koagulację i flokulację. Z opisu patentowego CN 1220240 znany jest układ hybrydowy łączący fotokatalizę z filtracją przez membranę, co pozwala na ciągłe fotokatalityczne utlenianie i odzyskiwanie katalizatora. W literaturze opisane są układy łączące fotokatalityczne utlenianie z ciśnieniowymi technikami membranowymi, takimi jak nanofiltracja - R. Molinari, M. Borgese, E. Drioli, L. Palmisano, M. Schiavello, Hybrid processes coupling photocatalysis and membranes for degradation of organic pollutants in water, Catal. Today, 2002, 75, 77, R. Molinari, L. Palmisano, E. Drioli, M. Schiavello, Studies on various reactor configurations for coupling photocatalysis and membrane processes in water purification, J. Membrane Sci., 2002, 206, 399-415, ultrafiltracja - R. Molinari, L. Palmisano, E. Drioli, M. Schiavello, Studies on various reactor configuration for coupling photocatalysis and membrane processes in water purification, J. Membrane Sci., 2002, 206, 399-415 i mikrofiltracja - W. Xi, Geissen S. U., Separation of titanium dioxide from photocatalytically treated water by cross-flow microfiltration, Water Res., 2001, 35, 1256. W układach tych pod wpływem różnicy ciśnienia po obu stronach membrany ciecz przepływa przez membranę a fotokatalizator zostaje oddzielony. Problemem występującym w opisanych układach jest blokowanie powierzchni membrany cząstkami TiO2, tak zwane zjawisko foulingu, co skutkuje obniżoną wydajnością separacji.
Z opisu patentowego USA 3 340 186 znana jest metoda otrzymywania zdemineralizowanej wody z zasolonej wody, gdzie przez pory membrany przechodzi głównie para wodna.
W opisie patentowym PL 175 490 przedstawione jest wykorzystanie destylacji membranowej do zatężania wodnego roztworu lotnego kwasu - kwasu solnego. W metodzie tej przez pory membrany przechodzą para wodna i chlorowodór.
Sposób oczyszczania wody i ścieków według wynalazku polegający na tym, że związki organiczne utlenia się do prostych związków nieorganicznych pod wpływem naświetlania promieniowaniem widzialnym i ultrafioletowym, charakteryzuje się tym, że fotokatalizator - dwutlenek tytanu, w postaci proszku dodaje się do oczyszczanego roztworu wodnego, prowadzi się proces fotokatalizy,
PL 208 797 B1 a następnie pozostały w roztworze po fotokatalitycznej degradacji fotokataklizator oddziela się od roztworu metodą destylacji membranowej w reaktorze membranowym. Korzystnie proces fotokatalizy prowadzi się przy natężeniu promieniowania podczas naświetlania w zakresie UV od 65 do 71 W/m2, a w zakresie VIS od 55 do 68 W/m2. Proces fotokatalizy prowadzi się w oddzielnym reaktorze po czym roztwór zawierający fotokatalizator przenosi się do zbiornika nadawy i poddaje się destylacji membranowej. W innym wariancie sposobu fotokatalizę prowadzi się bezpośrednio w zbiorniku nadawy instalacji do destylacji membranowej. Podczas destylacji membranowej przez membranę przechodzą składniki lotne, zaś przechodząca para wodna kondensuje po drugiej stronie membrany w wodzie o temperaturze niższej od temperatury nadawy i tworzy tak zwany destylat. Po stronie zasilania w roztworze, nazywanym nadawą, pozostają nierozłożone związki organiczne, produkty niepełnego utlenienia związków oraz fotokatalizator. Roztwory przed membraną i za membraną znajdują się w ukł adach zamknię tych. Nadawa wraca do układu i mo ż e być nadal naś wietlana. Wobec cią g ł ej obecności fotokatalizatora w roztworze następuje dalszy rozkład substancji organicznych i produktów ich rozkładu. Destylat stanowi woda wprowadzona do obiegu zimnego przed procesem, łącznie z wodą powstającą po kondensacji par przechodzących przez pory membrany, gazami rozpuszczonymi w nadawie i przechodzącymi bez przeszkód przez pory membrany wypełnione fazą gazową oraz lotnymi kwasami powstającymi podczas rozkładu fotokatalitycznego związków organicznych. Przenoszenie składników lotnych przez pory membrany następuje wtedy, gdy prężność par i gazów po stronie nadawy będzie wyższa niż prężność odpowiadających par i gazów w destylacie. Ponieważ stężenie lotnych składników pośrednich powstających podczas degradacji jest niskie i ich prężność cząstkowa jest niska, destylat stanowi czystą wodę.
Korzystnie temperaturę cieczy w reaktorze utrzymuje się w granicach od 40°C do 95°C. Korzystnie stosuje się membrany hydrofobowe i porowate, przy czym w porach membrany zachowana jest faza gazowa. Korzystnie, jeżeli pory w membranie mają średnicę w zakresie od 0,1x10-6 do 1x10-6 m. Dobre wyniki otrzymuje się, jeżeli jako membranę stosuje się moduły membranowe.
Zaletą układu będącego przedmiotem wynalazku jest brak blokowania porów membrany cząstkami TiO2 występującego po stronie nadawy, co powoduje, że nie występuje dodatkowy opór warstwy fotokatalizatora osadzającego się na membranie, jak to obserwuje się podczas separacji katalizatora ciśnieniowymi technikami membranowymi. Mechanizm przenoszenia lotnych składników nadawy w procesie destylacji membranowej zależy od ciśnienia cząstkowego par i gazów po stronie nadawy, co powoduje, że nawet przy wyższych stężeniach fotokatalizatora w nadawie nie następuje blokowanie porów membrany i strumień destylatu jest stabilny. Sposób według wynalazku jest przedstawiony w przykł adach wykonania.
P r z y k ł a d I
Przykład ten ilustruje proces destylacji membranowej zawiesiny fotokatalizatora.
Do badań wykorzystano instalację składającą się z kapilarnego modułu destylacji membranowej (MD), o powierzchni roboczej 0,014 m oraz dwóch termostatowanych obiegów zamkniętych. W ciepłym obiegu przepływał roztwór zawiesiny TiO2 (nazywany nadawaj, a w zimnym czysta woda, w której następowała kondensacja par przechodzących przez pory membrany. W ten sposób powstawał destylat. Moduł posiadał 9 membran kapilarnych o średnicy wewnętrznej dw równej 1,8 mm i o średnicy zewnętrznej 2,6 mm. wykonanych z polipropylenu. Nadawa wpływała do wnętrz kapilar, a destylat płynął w przestrzeni między kapilarnej. Nadawa i destylat wpływały do modułu współprądowo. Temperatura nadawy wynosiła 50°C, 60°C, 70°C a destylatu 20°C. W odstępach czasu analizowano mętność nadawy i permeatu przechodzącego przez pory membrany oraz przyrost objętości destylatu. Wyniki badań zamieszczono w tabelach 1 i 2. Zmierzony przyrost objętości pozwalał na obliczenie strumienia permeatu, przeliczonego na dm3/m2 x 24 h
T a b e l a 1
Początkowe stężenie T1O2 w nadawie 0,1 g/dm3 0,3 g/dm3 0,5 g/dm3
strumień permeatu, dm3/m2x 24 h Temperatura nadawy, °C
50 160,2 161,9 162,9
60 260,6 262,9 264,5
70 394,0 397,1 397,7
PL 208 797 B1
T a b e l a 2
Początkowe stężenie TiO2/mętność NTU w nadawie 0,1 g/dm3/411 NTU 0,3 g/dm3/1176 NTU 0,5 g/dm3/1835 NTU
Mętność permeatu, NTU Temperatura nadawy, °C
50 0,173 0,121 0,153
60 0,118 0,173 0,197
70 0,196 0,203 0,217
P r z y k ł a d II
Ilustruje sposób, w którym proces fotokatalizy prowadzony był w oddzielnym reaktorze.
Badania przeprowadzono w instalacji składającej się z modułu destylacji membranowej o powierzchni roboczej 0,014 m oraz dwóch termostatowanych obiegów zamkniętych. W ciepłym obiegu przepływała nadawa, a w zimnym czysta woda, w której następowała kondensacja par przechodzących przez pory membrany. Nadawą był roztwór barwnika pąsu kwasowego o stężeniu początkowym 30 mg/dm , zawierający TiO2 w ilości 0,3 g/dm3 poddany wcześniej fotokatalitycznej degradacji w temperaturze 20°C przez 5 godzin. Natężenie promieniowania dla zakresu UV wynosiło: 63,00 W/m2, a dla zakresu VIS 61,6 W/m2. Temperatura nadawy w procesie destylacji membranowej wynosiła 70°C. Roztwór w zbiorniku nadawy mieszano mieszadłem magnetycznym. Destylację membranową prowadzono przez 3 godziny. W odstępach czasu w nadawie i w permeacie określano stężenie barwnika, ogólny węgiel organiczny (OWO), przewodnictwo, TDS (total dissdred solids - substancje rozpuszczone) i pH oraz przyrost objętości destylatu. Dalsza metodyka pomiaru jak w przykładzie 1. Wyniki badań zamieszczono w tabeli 3.
T a b e l a 3
Stężenie barwnika mg/dm3 OWO mg/dm3 Przewodnictwo μS/cm TDS ppm pH strumień permeatu dm3/m2 x 24 h
początkowy skład roztworu przed fotokatalizą 29,75 12,32 43,77 28,10 6,03
roztwór po fotokatalitycznej degradacji = początkowy skład nadawy 3,33 7,41 65,22 41,91 4,35
końcowy skład nadawy (po fotokatalizie + MD) 3,29 10,71 90,52 58,11 4,07
końcowy skład permeatu MD 0,0 7,83 13,80 8,68 5,75 373,4
P r z y k ł a d III
Przykład ten ilustruje sposób, w którym fotokatalizą prowadzona była w zbiorniku nadawy instalacji do destylacji membranowej.
Badania przeprowadzono w instalacji składającej się z modułu destylacji membranowej o powierzchni roboczej 0,014 m oraz dwóch termostatowanych obiegów zamkniętych. W ciepłym obiegu przepływała nadawa, a w zimnym czysta woda, w której następowała kondensacja par przechodzących przez pory membrany. Nadawą był roztwór barwnika pąsu kwasowego o stężeniu początkowym 30 mg/dm3, zawierający TiO2 w ilości 0,3 g/dm3. Zbiornik nadawy stanowił reaktor fotokatalityczny. Natężenie promieniowania było takie samo jak przykładzie II. Zawartość reaktora była mieszana mieszadłem magnetycznym. Proces hybrydowy obejmujący fotokatalityczny rozkład barwnika i destylację membranową prowadzono przez 5 godzin. Dalsza metodyka pomiaru jak w przykładzie 1 i 2. Wyniki badań zamieszczono w tabeli 4.
T a b e l a 4
Stężenie barwnika mg/dm3 OWO mg/dm3 Przewodnictwo μS/cm TDS ppm pH strumień permeatu dm3/m2 x 24 h
początkowy skład roztworu 29,96 13,06 46,41 29,81 6,01
końcowy skład nadawy (po fotokatalizie + MD) 0,00 7,84 148,50 95,23 3,70
końcowy skład permeatu MD 0,00 2,62 16,48 9,83 4,98 347,3
PL 208 797 B1

Claims (4)

1. Sposób oczyszczania wody i ścieków z przemysłu tekstylnego, szczególnie zawierających barwniki, polegający na tym, że związki organiczne utlenia się w procesie fotokatalizy, znamienny tym, że fotokatalizator w postaci proszku dodaje się do oczyszczanego roztworu wodnego, prowadzi się proces fotokatalizy, a następnie pozostały w roztworze po fotokatalitycznej degradacji fotokataklizator w postaci dwutlenku tytanu oddziela się od roztworu metodą destylacji membranowej w reaktorze membranowym.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że temperaturę cieczy w reaktorze utrzymuje się w granicach od 40°C do 95°C.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się membrany hydrofobowe i porowate.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się membrany, których pory wypełnione są fazą gazową.
PL374164A 2005-04-05 2005-04-05 Sposób oczyszczania wody i ścieków z przemysłu tekstylnego, szczególnie zawierających barwniki PL208797B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL374164A PL208797B1 (pl) 2005-04-05 2005-04-05 Sposób oczyszczania wody i ścieków z przemysłu tekstylnego, szczególnie zawierających barwniki

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL374164A PL208797B1 (pl) 2005-04-05 2005-04-05 Sposób oczyszczania wody i ścieków z przemysłu tekstylnego, szczególnie zawierających barwniki

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL374164A1 PL374164A1 (pl) 2006-10-16
PL208797B1 true PL208797B1 (pl) 2011-06-30

Family

ID=39592530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL374164A PL208797B1 (pl) 2005-04-05 2005-04-05 Sposób oczyszczania wody i ścieków z przemysłu tekstylnego, szczególnie zawierających barwniki

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL208797B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL374164A1 (pl) 2006-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mozia et al. A new photocatalytic membrane reactor (PMR) for removal of azo-dye Acid Red 18 from water
Martínez et al. Coupling membrane separation and photocatalytic oxidation processes for the degradation of pharmaceutical pollutants
Molinari et al. Studies on various reactor configurations for coupling photocatalysis and membrane processes in water purification
Huang et al. Degradation of natural organic matter by TiO2 photocatalytic oxidation and its effect on fouling of low-pressure membranes
Castellanos et al. Tube-in-tube membrane reactor for heterogeneous TiO2 photocatalysis with radial addition of H2O2
Patsios et al. A hybrid photocatalysis–ultrafiltration continuous process for humic acids degradation
Mozia et al. Photocatalytic membrane reactor (PMR) coupling photocatalysis and membrane distillation—Effectiveness of removal of three azo dyes from water
Zhang et al. In situ ozonation to control ceramic membrane fouling in drinking water treatment
DK2451747T3 (en) Cleaning apparatus and method for elimination of xenobiotics in water
Darowna et al. Removal of non‐steroidal anti‐inflammatory drugs from primary and secondary effluents in a photocatalytic membrane reactor
Grzechulska-Damszel et al. Integration of photocatalysis with membrane processes for purification of water contaminated with organic dyes
Grzechulska-Damszel et al. Integration of photocatalysis with membrane processes for purification of water contaminated with organic dyes
Mozia et al. Removal of azo-dye Acid Red 18 in two hybrid membrane systems employing a photodegradation process
Mozia et al. Hybridization of photocatalysis and membrane distillation for purification of wastewater
Ravindran et al. Hybrid membrane bioreactor technology for small water treatment utilities: Process evaluation and primordial considerations
Rajca The effectiveness of removal of nom from natural water using photocatalytic membrane reactors in PMR-UF and PMR-MF modes
Hashemi Safaei et al. Technology Development for the Removal of Covid-19 Pharmaceutical Active Compounds from Water and Wastewater: A Review.
Molinari et al. Photocatalytic membrane reactors: Configurations, performance and applications in water treatment and chemical production
Papac Zjačić et al. Combined Application of Membrane and Advanced Oxidation Processes for Removal of Pharmaceuticals from Water.
Mukherjee et al. Ceramic membranes in water treatment: Potential and challenges for technology development
Kochkodan et al. Photocatalytic membrane reactors for water treatment from organic pollutants
Bhoje et al. Overview of water treatment technologies for preparation of drinking water
Alkhudhiri Integrated/hybrid treatment processes for potable water production from surface and ground water
Fang et al. Removal of humic acid foulant from ultrafiltration membrane surface using photocatalytic oxidation process
Deepti et al. Membrane and disinfection technologies for industrial wastewater treatment

Legal Events

Date Code Title Description
LICE Declarations of willingness to grant licence

Effective date: 20110308

LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20080405