Abstrakt

Industrielle Chemie: 2017 – Hybrides Wasseraufbereitungsverfahren aus Aluminiumoxidkeramik-Ultrafiltration und PP-Perlen mit Luftrückspülung: Auswirkung von pH-Wert und Polypropylenperlen – Jin Yong Park

 Jin Yong Park Universität von Texas in Austin, USA

 Zur fortschrittlichen Wasseraufbereitung wurden die Auswirkungen des pH-Werts und der Packungskonzentration reiner PP-Perlen auf die Membranverschmutzung und die Aufbereitungsleistung in einem Hybridverfahren aus Aluminiumoxidkeramik-MF und reinen PP-Perlen beobachtet. Die röhrenförmige UF-Membran (NCMT-5231) mit einer Porengröße von 0,05 μm wurde aus α-Aluminiumoxid in Nanoporenmaterialien hergestellt. Der Durchmesser der PP-Perlen betrug 4–6 mm, und der synthetische Zulauf wurde mit Huminsäure und Kaolin hergestellt. Der synthetische Zulauf konnte in die MF-Membran fließen, und das Permeat kam mit den im Spalt der Membran und dem Acrylmodulgehäuse verflüssigten PP-Perlen durch UV-Bestrahlung von außen in Kontakt. Zur Kontrolle der Membranverschmutzung wurde während 10 Sekunden (BT, Rückspülzeit) pro 10 Minuten (FT, Filtrationszeit) eine periodische Rückspülung mit Luft durchgeführt. Diese Ergebnisse wurden mit vorhergehenden Studien verglichen. Die Membranverschmutzungsresistenz (Rf) war bei einer Konzentration von 50 g/l PP-Perlen minimal. Schließlich wurde das maximale Gesamtpermeatvolumen (VT) bei 50 g/l PP-Perlen erreicht. Das bedeutet, dass die Membranverschmutzung durch 50 g/l PP-Perlen kontrolliert werden konnte. Die Behandlungseffizienz der Trübung nahm mit abnehmender PP-Perlenkonzentration leicht von 99,4 auf 99,0 % ab; die der gelösten organischen Stoffe (DOM) nahm jedoch mit abnehmender PP-Perlenkonzentration drastisch von 87,8 auf 73,9 % ab. Das bedeutet, dass mehr PP-Perlen DOM wirksamer adsorbieren oder photooxidieren konnten. Der Rf stieg im Vergleich dazu mit zunehmendem pH-Wert des Zulaufs und das maximale VT wurde bei einem pH-Wert von 5,1 erreicht. Das bedeutet, dass die Membranverschmutzung bei schwach sauren Bedingungen verhindert werden konnte. Die Behandlungseffizienz der Trübung war unabhängig vom pH-Wert nahezu konstant; die der DOM war jedoch bei einem pH-Wert von 6,5 maximal. Das bedeutet, dass DOM unter schwach alkalischen Bedingungen besser entfernt werden konnte. Die Auswirkungen des pH-Werts und der Packungskonzentration reiner Polypropylen (PP)-Kügelchen auf die Membranverschmutzung und die Behandlungseffizienz wurden in einem Hybridprozess aus Aluminiumoxid-Keramik-Mikrofiltration (MF; Porengröße 0,1 μm) und reinen PP-Kügelchen beobachtet. Anstelle von natürlichen organischen Stoffen und feinen anorganischen Partikeln aus natürlichen Wasserquellen wurde eine Menge Huminsäure (HA) und Kaolin in destilliertem Wasser gelöst. Das synthetische Futter floss in die MF-Membran und das durchgedrungene Wasser kam mit den im Spalt zwischen der Membran und dem Acrylmodulgehäuse verflüssigten PP-Kügelchen durch UV-Bestrahlung von außen in Kontakt. Zur Kontrolle der Membranverschmutzung wurde alle 10 Minuten 10 s lang eine periodische Luftrückspülung durchgeführt. Die Membranverschmutzungsresistenz (Rf) war bei einer Konzentration von 30 g/l PP-Kügelchen maximal. Schließlich wurde das maximale Gesamtpermeationsvolumen (VT) bei 5 g/l PP-Kügelchen erreicht, da der Fluss während des gesamten Vorgangs höher blieb. Die Behandlungseffizienz der Trübung war nahezu konstant, unabhängig von der Konzentration der PP-Kügelchen. Der Wert für gelöste organische Stoffe (DOM) war jedoch bei 50 g/l PP-Perlen am höchsten. Der Rf stieg mit steigendem pH-Wert des Futters von 5 auf 9; der maximale VT wurde jedoch bei pH 6 erreicht.Dies bedeutet, dass die Membranverschmutzung bei schwach sauren Bedingungen verhindert werden konnte. Die Behandlungseffizienz der Trübung nahm leicht zu und die von DOM stieg von 73,6 auf 75,7 % bei steigendem pH-Wert von 5 auf 9. Die Auswirkungen der Wasseraufbereitung, des pH-Werts und der reinen PP-Tupfer auf die Filmverschmutzung und die Behandlungseffizienz wurden in einem Kreuzungsverfahren von Aluminiumoxid-Ton-MF und reinen PP-Kügelchen beobachtet. Die abgerundete UF-Schicht (NCMT-5231) mit einer Porengröße von 0,05 μm wurde aus α-Aluminiumoxid in Nanoporenmaterialien hergestellt. Die PP-Tupfer waren 4 – 6 mm groß und das hergestellte Futter wurde mit Humussäure und Kaolin hergestellt. Das hergestellte Futter konnte in die MF-Schicht fließen und das Eindringen erreichte die in den Löchern der Folie verflüssigten PP-Kügelchen und das Acrylmodulgehäuse mit externer UV-Bestrahlung. Zur Kontrolle der Filmverschmutzung wurde eine intermittierende Luftrückspülung während 10 Sekunden (BT, Rückspülzeit) pro 10 Minuten (FT, Filtrationszeit) durchgeführt. Diese Ergebnisse wurden mit den vorherigen Untersuchungen verglichen. Der Widerstand gegen Filmverschmutzung (Rf) war bei 50 g/L PP-Globuli-Fixierung am geringsten. Schließlich wurde das größte Gesamtdurchdringungsvolumen (VT) erreicht bei