Separation mechanisms in nanofiltration and retention changes of organic compounds

Abstract

Orgaanisten yhdisteiden negatiivinen retentio nanosuodatuksessa on ilmiö, jota eiole kovin paljon tutkittu. Negatiivisen retentioon vaikuttavat syyt tai tekijäteivät ole kovin hyvin tiedossa. Erotusmenetelmänä negatiivinen retentio voi olla käyttökelpoinen tietyissä sovelluksissa.

Työn kirjallisuusosa käsittelee nanosuodatuksen erotusmekanismeja ja retentioon vaikuttavia tekijöitä. Myös joitakin malleja on esitetty. Nanosuodatus on monimutkainen prosessi, josta ei voida löytää vain yhtä erotusmekanismia tai retentioon vaikuttavaa tekijää. Prosessit ovat kokonaisuuksia, joissa erottumiseen vaikuttavat syöttöliuoksen, erotettavan komponentin ja kalvon ominaisuudet, ja niiden väliset vuorovaikutukset.

Työn kokeellisessa osassa koottiin mahdollisimman paljon esimerkkejä, joissa monosakkaridien negatiivinen retentio ilmenee. Muita orgaanisia ja epäorgaanisia yhdisteitä käytettiin 'häiriöyhdisteinä' syöttöliuoksessa monosakkaridien kanssa. Kokeet suoritettiin kahdella laboratoriomittakaavan suodatuslaitteella käyttäen kahta kaupallista nanosuodatuskalvoa.

Negatiivinen retentio ilmeni useissa tapauksissa. Permeaattivuon ja 'häiriöyhdisteiden' pitoisuuksien havaittiin vaikuttavan voimakkaasti negatiivisen retention ilmenemiseen.

Negative retention of organiccompounds is not a very much studied phenomenon and also factors causing this phenomenon are rather unknown. As a separation method negative retention could beuseful in specific applications.

The literature part of this study deals with separation mechanisms and factors affecting retention in nanofiltration. Also some models are discussed. Nanofiltration is a complex process where many factors are affecting retention depending on the feed solution and the membrane properties and their interactions.

In the experimental part of this work some examples of negative retention of monosaccharides are gathered. Other organic and inorganic compounds are used as 'disturbing' components with the monosaccharides in the feed solutions. The experiments are performed with two laboratory scale filtration equipments using two different commercial nanofiltration membranes.

According to this study negative retention of monosaccharides occurs in many cases. The permeate flux and the concentrations of the 'disturbing' components affect strongly on negative retention of monosaccharides.