Preparation of Asymmetric Ti̇o2 Based Nano/Ultrafiltration Membranes for Wastewater Treatment

Abstract

Fresh water scarcity have been the most fundamental problem in the world and is already affecting mankind and human activities. This problem forced an increasing effort in the reuse of wastewater originating from municipal, agricultural, and industrial activities. The textile industry demands large amounts of water and produces large quantities of wastewater. Adsorption, filtration, ozonation and photocatalysis techniques are currently used for wastewater treatment and safe discharge to the environment. Although membrane filtration necessitates a high initial setup cost, it has a high potential and may cause significant cost savings through the reuse of water and salts. The membrane based technologies are widely accepted to be the best method when compared with the currently available technologies for wastewater treatment. Extruded tubular alumina supports were coated by stable colloidal sols and polymeric sols prepared by using sol-gel based techniques for the formation of selective micro/ultra/nanofiltration layers in this work. Textile wastewater treatment (with and without pre-treatment) and membrane fouling analysis was conducted. The performances of the membranes were determined through the characterization of permeates by spectrophotometer. The reduction of colors (Pt-Co, m-1), turbidity and suspended solids content were about 99%, 100% and 100%, respectively. The incorporation of a coagulation stage by using Al2(SO4)3 followed by a successive filtration reduced the membrane/irreversible fouling levels in the MF/UF membranes significantly. The Pt-Co 455 values of permeates were determined to be in the 15-260 range which are below the discharge criteria bringing the possibility of the reuse of some of these permeates.

Temiz su kıtlığı dünyadaki en önemli problemlerden biri olmuş ve insanoğlunu ve aktivitelerini etkilemektedir. Bu problem kentsel, tarımsal ve endüstriyel faaliyetlerden kaynaklanan atıksuyun tekrar kullanımına yönelik giderek artan çabaları zorunlu kılmıştır. Tekstil çok yüksek miktarlarda su kullanılan ve atıksu üreten bir endüstridir. Adsorpsiyon, filtrasyon, ozonlama ve fotokataliz gibi teknikler bugünlerde atıksu arıtımı ve arıtılan suyun çevreye güvenli bir şekilde deşarjı için kullanılmaktadır. Membran filtrasyonu yüksek kurulum maliyetine ihtiyaç duymasına rağmen yüksek bir potansiyele sahiptir ve su/tuzların tekrar kullanımıyla maliyette önemli azalmalara neden olabilir. Atıksu arıtımı için halen kullanılmakta olan teknolojiler ile membran teknolojisi kıyaslandığında membran teknolojileri yaygın bir biçimde en iyi method olarak kabul görmektedir. Bu çalışmada seçici micro/ultra/nanofiltrasyon tabakalarının oluşumları için soljel teknikleri esas alınarak hazırlanmış kararlı kolloidal ve polimerik sollerle ekstrüde alümina destekler kaplandı. Tekstil atıksu arıtımı (önarıtmalı ve önarıtmasız) ve membran tıkanma analizleri yapıldı. Membranların performansları spektrofotometre tarafından karakterize edilen süzüntüler vasıtasıyla belirlendi. Katı madde miktarı, bulanıklık ve renkteki (Pt-Co, m-1) azalışlar yaklaşık olarak sırasıyla %100, %100 ve %99'dur. MF/UF membranlarında geri dönüşümsüz/membran tıkanıklık seviyeleri koagülasyon katılımı olan Al2(SO4)3 kullanımını takip eden filtrasyonda önemli oranda azalmıştır. Süzüntülerin Pt-Co 455 değerleri deşarj kriterlerinin altında 15-215 arasında belirlenmiş olup bu süzüntülerden bazılarının tekrar kullanımı olasılığı bulunmaktadır.