Separation of ions from acid solutions by nanofiltration
Salmenhaara, Oskari (2016)
Diplomityö
2016
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2016121230984
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2016121230984
Tiivistelmä
Nanofiltration (NF) is relatively new concept in field of membrane filtration. NF combines retention characteristics from ultrafiltration (UF) and reverse osmosis (RO), thus providing intermediate filtration process between UF and RO. Conventionally, nanofiltration has been utilized widely in water softening application, but it could be tailored to numerous industrial applications.
The objective of this Master’s Thesis was to investigate retention of ions in acidic conditions along with separation of iron from acidic solutions. Literature part presents the operational principle of nanofiltration along with deeper focus on retention mechanisms and reviews nanofiltration in acidic environment. Experimental part composed from studies regarding retention of ions and iron in acidic environment using NF membranes from GE-Osmonics and AMS Technologies. Retention of ions was investigated in pH scale 5.4-1 using nitric acid, while retention of iron was studies in various concentration of ions in different acidic solutions.
Results indicated than charge based retention mechanisms plays significant role in retention of ions. Studied membranes also showed promising retention of iron in highly acidic conditions. Obtained results indicates that nanofiltration could be utilized to separate metal ions in acidic environment, although more extensive research on the topic must be conducted. Nanosuodatus on suhteellisen uusi menetelmä membraanisuodatuksessa. Menetelmä yhdistää retentio-ominaisuuksia niin ultrasuodatuksesta kuin käänteisosmoosista, mahdollistaen selektiivisen membraanisuodatusprosessin UF ja RO suodatusten väliltä. Tyypillisesti nanosuodatusta on hyödynnetty veden pehmennyksessä, mutta kalvojen räätälöitävyyden ansiosta nanosuodatusta voitaisiin hyödyntää monilla teollisuuden aloilla.
Diplomityön tavoitteena oli tutkia ionien ja erityisesti raudan retentiota happamissa olosuhteissa sekä erottaa rautaioneja happoliuoksista. Kirjallinen osa käsittelee nanosuodatuksen perusteita ja suodatusta happamissa oloissa ja syventyy komponenttien erotukseen vaikuttaviin retentiomekanismeihin. Kokeellinen osassa tutkittiin ionien retentiota happamissa oloissa käyttäen kaupallisia GE-Osmonics ja AMS Technologies membraaneja. Ionien retentiota typpihappo liuoksessa tutkittiin pH skaalalla 5.4 – 1. Raudan retentiota puolestaan tutkittiin useilla rautakonsentraatioilla eri happoliuoksissa.
Tulokset osoittivat pH:n vaikuttavan ionien retentiojärjestykseen. Lisäksi tutkituilla membraanilla havaittiin erittäin korkea raudan retentio happamissa olosuhteissa. Tulosten valossa nanosuodatuksen hyödyntäminen metallien erotuksessa happoliuoksista vaikuttaa lupaavalta, tosin laajempaa tutkimusta aiheeseen liittyen tarvitaan.
The objective of this Master’s Thesis was to investigate retention of ions in acidic conditions along with separation of iron from acidic solutions. Literature part presents the operational principle of nanofiltration along with deeper focus on retention mechanisms and reviews nanofiltration in acidic environment. Experimental part composed from studies regarding retention of ions and iron in acidic environment using NF membranes from GE-Osmonics and AMS Technologies. Retention of ions was investigated in pH scale 5.4-1 using nitric acid, while retention of iron was studies in various concentration of ions in different acidic solutions.
Results indicated than charge based retention mechanisms plays significant role in retention of ions. Studied membranes also showed promising retention of iron in highly acidic conditions. Obtained results indicates that nanofiltration could be utilized to separate metal ions in acidic environment, although more extensive research on the topic must be conducted.
Diplomityön tavoitteena oli tutkia ionien ja erityisesti raudan retentiota happamissa olosuhteissa sekä erottaa rautaioneja happoliuoksista. Kirjallinen osa käsittelee nanosuodatuksen perusteita ja suodatusta happamissa oloissa ja syventyy komponenttien erotukseen vaikuttaviin retentiomekanismeihin. Kokeellinen osassa tutkittiin ionien retentiota happamissa oloissa käyttäen kaupallisia GE-Osmonics ja AMS Technologies membraaneja. Ionien retentiota typpihappo liuoksessa tutkittiin pH skaalalla 5.4 – 1. Raudan retentiota puolestaan tutkittiin useilla rautakonsentraatioilla eri happoliuoksissa.
Tulokset osoittivat pH:n vaikuttavan ionien retentiojärjestykseen. Lisäksi tutkituilla membraanilla havaittiin erittäin korkea raudan retentio happamissa olosuhteissa. Tulosten valossa nanosuodatuksen hyödyntäminen metallien erotuksessa happoliuoksista vaikuttaa lupaavalta, tosin laajempaa tutkimusta aiheeseen liittyen tarvitaan.