Badania przydatności membran ceramicznych do usuwania barwników organicznych z roztworów wodnych

Określono skuteczność usuwania anionowych barwników organicznych z modelowych roztworów wodnych w procesie ultrafiltracji z użyciem membran ceramicznych. Do oceny właściwości transportowych i separacyjnych membran ceramicznych wykorzystano strumień objętości permeatu oraz skuteczność usuwania barwnika z roztworu. W badaniach wykorzystano trzy jednokanałowe membrany ceramiczne CéRAM INSIDEŽ (Tami Industries), różniące się graniczną rozdzielczością (1 kDa, 15 kDA o 50 kDa). Badaniom poddano roztwory dziewięciu anionowych barwników organicznych o masie cząsteczkowej od 327 Da do 1060 Da. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem laboratoryjnej instalacji ultrafiltracyjnej ProFlux M12 (Millipore) przy ciśnieniach transmembranowych 0,03 MPa, 0,06 MPa i 0,09 MPa. Analizowano wpływ masy cząsteczkowej barwnika oraz stosowanego ciśnienia na skuteczność procesu. Badania wykazały przydatność membran ceramicznych do usuwania barwników organicznych z roztworów wodnych. Stwierdzono, że membrana o granicznej rozdzielczości 15 kDa odznaczała się najlepszymi właściwościami separacyjnymi, podczas gdy membrana 50 kDa wykazywała znakomitą przepuszczalność. Wszystkie przebadane membrany ceramiczne pozwoliły na zatrzymanie barwników o dużej masie cząsteczkowej (>700 Da) w 95÷99%, niezależnie od wartości ciśnienia transmembranowego. Wykazano, że ekonomicznie uzasadnione jest stosowanie membran ceramicznych o granicznej rozdzielczości 50 kDa, gdyż membrany te zapewniają dużą wydajność przy dobrej skuteczności usuwania barwników o większych masach cząsteczkowych.

Laboratory tests were conducted to determine the efficiency of anionic organic dye removal from aqueous solutions by ultrafiltration when use is made of ceramic membranes. The transport and separation properties of the membranes were evaluated by analyzing the volume flux of the permeate, and the efficiency of dye removal from the solution. The tests were performed with three single-channel CéRAM INSIDEŽ (Tami Industries) membrane modules differing in cut-off values (1 kDa, 15 kDa, and 50 kDa), with nine anionic organic dyes of molecular weights ranging from 327 to 1060 Da, and with a laboratory UF installation of ProFlux M12 (Millipore) type, at a transmembrane pressure of 0.03 MPa, 0.06 MPa and 0.09 MPa. The efficiency of the process was analyzed both in terms of the molecular weights of particular dyes and in terms of the pressure applied. The applicability of the ceramic membranes to the removal of organic dyes from aqueous solutions has been substantiated. The tests have produced the following findings. The ceramic membrane with the cut-off value of 15 kDa exhibited the best separation properties, whereas that with the cut-off value of 50 kDa was characterized by excellent permeability. All of the ceramic membranes under study provided 95-99% retention of high-molecular-weight organic dyes (>700 Da) irrespective of the transmembrane pressure applied. In economic terms, it is advisable to use 50 kDa cut-off ceramic membranes as they enable high removal efficiencies to be achieved for dyes of higher molecular weights.