Pulsed corona discharge and membrane filtration for purification of lettuce washing waters
Johansson, Tommi (2016)
Diplomityö
2016
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201701171165
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201701171165
Tiivistelmä
Washing processes constitute most of the water used in fresh-cut industry. Pulsed corona discharge (PCD) as an advanced oxidation process and membrane filtration were studied as possible treatment methods for lettuce washing waters. In the literature part, usability of different oxidation methods for treatment of process water was compared.
PCD effectively degraded humic acids and organic material found in the washing water. Oxygen injection and increase in temperature improved the oxidation efficiency. Total mineralization of organic material was not achieved. Conductivity of water increased, likely due to formation of nitrates. pH decreased when organic compounds were presumably degraded into organic acids. Washing water was measured to contain high amount of dissolved organic material, 85 % of it was small enough to penetrate the nanofiltration membrane with molecular weight cut-off of 600 g/mol.
Among tested membranes, polymeric nanofiltration NF270 membrane showed best retention for organic (78 %) and inorganic (34 %) compounds, good permeability and least fouling. PCD decreased permeability in combined experiment with a ceramic membrane. Nanofiltration seemed to be more promising method to purify lettuce washing waters having high concentration of organic compounds than oxidation. Pesuprosessit kuluttavat suurimman osan tuoretuoteteollisuudessa käytetystä vedestä. Tässä työssä tutkittiin hapetusta pulssitetulla koronapurkaustekniikalla ja membraanisuodatusta salaatin pesuvesien puhdistamiseen. Työn kirjallisuusosassa vertailtiin erilaisten hapetusmenetelmien soveltuvuutta prosessivesien käsittelyyn.
Pulssitetun koronapurkauksen tutkittiin hajottavan humushappoja ja pesuveden orgaanista ainesta. Hapen lisäys ja korkea lämpötila paransivat hapetusta. Veden UV-absorptio eri aaltopituuksilla väheni nopeasti käsittelyn seurauksena, kun taas orgaanisen aineksen täydellinen hajoaminen tapahtui hitaasti kokonaishiilipitoisuuden muutoksen perusteella. Veden johtokyky kasvoi oletettavasti nitraattien muodostumisen vuoksi. pH vuorostaan laski orgaanisten happojen muodostumisen seurauksena. Salaatin pesuvesissä oli paljon liuennutta orgaanista ainesta, josta 85 % oli riittävän pienikokoista läpäisemään 600 g/mol erotuskyvyn nanosuodatusmembraanin.
Testatuista membraaneista polymeerinen NF270 membraani antoi parhaan erotuskyvyn sekä orgaanisten (78 %) että epäorgaanisen (34 %) yhdisteiden suhteen ja myös hyvän permeabiliteetin. Lisäksi kyseinen membraani likaantui vähiten tutkituista membraaneista. Koronapurkauksella tehty hapetus laski permeabiliteettia yhdistetyssä kokeessa keraamisella membraanilla. Tulosten perusteella membraanisuodatus vaikutti lupaavammalta menetelmältä runsaasti orgaanista ainesta sisältävän salaatin pesuveden puhdistukseen kuin hapetus.
PCD effectively degraded humic acids and organic material found in the washing water. Oxygen injection and increase in temperature improved the oxidation efficiency. Total mineralization of organic material was not achieved. Conductivity of water increased, likely due to formation of nitrates. pH decreased when organic compounds were presumably degraded into organic acids. Washing water was measured to contain high amount of dissolved organic material, 85 % of it was small enough to penetrate the nanofiltration membrane with molecular weight cut-off of 600 g/mol.
Among tested membranes, polymeric nanofiltration NF270 membrane showed best retention for organic (78 %) and inorganic (34 %) compounds, good permeability and least fouling. PCD decreased permeability in combined experiment with a ceramic membrane. Nanofiltration seemed to be more promising method to purify lettuce washing waters having high concentration of organic compounds than oxidation.
Pulssitetun koronapurkauksen tutkittiin hajottavan humushappoja ja pesuveden orgaanista ainesta. Hapen lisäys ja korkea lämpötila paransivat hapetusta. Veden UV-absorptio eri aaltopituuksilla väheni nopeasti käsittelyn seurauksena, kun taas orgaanisen aineksen täydellinen hajoaminen tapahtui hitaasti kokonaishiilipitoisuuden muutoksen perusteella. Veden johtokyky kasvoi oletettavasti nitraattien muodostumisen vuoksi. pH vuorostaan laski orgaanisten happojen muodostumisen seurauksena. Salaatin pesuvesissä oli paljon liuennutta orgaanista ainesta, josta 85 % oli riittävän pienikokoista läpäisemään 600 g/mol erotuskyvyn nanosuodatusmembraanin.
Testatuista membraaneista polymeerinen NF270 membraani antoi parhaan erotuskyvyn sekä orgaanisten (78 %) että epäorgaanisen (34 %) yhdisteiden suhteen ja myös hyvän permeabiliteetin. Lisäksi kyseinen membraani likaantui vähiten tutkituista membraaneista. Koronapurkauksella tehty hapetus laski permeabiliteettia yhdistetyssä kokeessa keraamisella membraanilla. Tulosten perusteella membraanisuodatus vaikutti lupaavammalta menetelmältä runsaasti orgaanista ainesta sisältävän salaatin pesuveden puhdistukseen kuin hapetus.