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.
Anotace v angličtině
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.
membrane, polyethersulphon (PES), modification of memmbranes, membrane fouling, cleaning protocols
Rozsah průvodní práce
72 s. (100 454 znaků)
Jazyk
CZ
Anotace
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.
Anotace v angličtině
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.
membrane, polyethersulphon (PES), modification of memmbranes, membrane fouling, cleaning protocols
Zásady pro vypracování
1. Seznámit se s možnostmi využití membrán při filtraci odpadních vod.
2. Zpracovat literární rešerši zaměřenou na problematiku zanášení membrán, možnosti jeho potlačení s využitím nanočástic a specifických látek, a čištění membrán.
3. Nastudovat problematiku přípravy membrán se smíšenou matricí.
4. Připravit a zcharakterizovat membrány se smíšenou matricí obsahující vybrané organické sloučeniny s antimikrobiálními účinky.
5. Stanovit základní charakteristiky připravených membrán, tj. určit filtrační a separační schopnosti i povrchové vlastnosti.
6. Ověřit vhodné způsoby a metody čištění biologicky zaneseného povrchu těchto membrán.
Zásady pro vypracování
1. Seznámit se s možnostmi využití membrán při filtraci odpadních vod.
2. Zpracovat literární rešerši zaměřenou na problematiku zanášení membrán, možnosti jeho potlačení s využitím nanočástic a specifických látek, a čištění membrán.
3. Nastudovat problematiku přípravy membrán se smíšenou matricí.
4. Připravit a zcharakterizovat membrány se smíšenou matricí obsahující vybrané organické sloučeniny s antimikrobiálními účinky.
5. Stanovit základní charakteristiky připravených membrán, tj. určit filtrační a separační schopnosti i povrchové vlastnosti.
6. Ověřit vhodné způsoby a metody čištění biologicky zaneseného povrchu těchto membrán.
Seznam doporučené literatury
[1] JUDD, S. The MBR Book, principles and applications of membrane bioreactors for water and wastewater treatment. Elsevier Science, Oxford, 2011.
[2] MULDER, J. Basic Principles of Membrane Technology. Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, The Netherlands, 1996.
[3] MENG, F., CHAE, S.R., DREWS, A., KRAUME, M., SHIN, H.S., YANG, F. Recent advances in membrane bioreactors (MBRs): Membrane fouling and membrane material. Water Research, 43 (2009), 14891512.
[4] AHMAD, A.L., ABDULKARIM, A.A., OOI, B.S., ISMAIL, S. Recent development in additives modifications of polyethersulfone membrane for flux enhancement. Chemical Engineering Journal, 223 (2013), 246267.
[5] LYKO, S., AL-HALBOUNI, D., WINTGENS, T., JANOT, A., HOLLENDER, J., DOTT, W., MELIN, T. Polymeric compounds in activated sludge supernatant characterisation and retention mechanisms at a full-scale municipal membrane bioreactor. Water Research, 41, (2007), 3894-3902.
Seznam doporučené literatury
[1] JUDD, S. The MBR Book, principles and applications of membrane bioreactors for water and wastewater treatment. Elsevier Science, Oxford, 2011.
[2] MULDER, J. Basic Principles of Membrane Technology. Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, The Netherlands, 1996.
[3] MENG, F., CHAE, S.R., DREWS, A., KRAUME, M., SHIN, H.S., YANG, F. Recent advances in membrane bioreactors (MBRs): Membrane fouling and membrane material. Water Research, 43 (2009), 14891512.
[4] AHMAD, A.L., ABDULKARIM, A.A., OOI, B.S., ISMAIL, S. Recent development in additives modifications of polyethersulfone membrane for flux enhancement. Chemical Engineering Journal, 223 (2013), 246267.
[5] LYKO, S., AL-HALBOUNI, D., WINTGENS, T., JANOT, A., HOLLENDER, J., DOTT, W., MELIN, T. Polymeric compounds in activated sludge supernatant characterisation and retention mechanisms at a full-scale municipal membrane bioreactor. Water Research, 41, (2007), 3894-3902.
Přílohy volně vložené
CD ROM
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.