Preparation and characterzation of ceramic micro/ultra/nanofiltration membranes for separation processes and wastewater treatment

Abstract

The availability of fresh water is vital for life, sustainable growth and healthy ecosystems on earth. Increasing world population, a changing climate, intensive agricultural practices, economic growth and urbanization will undoubtedly continue to make the issue of water scarcity a global priority for years to come. The gap between the need and the supply of water globally is increasing steadily which necessitates significant measures to be taken towards conservation, and reuse of industrially, domestically and agriculturally used water. Textile industry is one of the leading industries in the use of fresh water and the generation of wastewaters. Technologies currently in use towards industrial and domestic water treatment like sedimentation, chemical coagulation, biological treatment etc. cannot produce reusable water but also generate significant amounts of solid waste. Membranes are now widely accepted to have the potential of supplying cost-effective solutions for water treatment and a growing range of purification and separation problems. The number and the pore structure design of the multiple selective layers on the inner surfaces of tubular α-alumina supports vary with the nature of the intended separation application. Although the nature of MF membranes is relatively well developed, current research is concentrated on the design of nanoporous phase structure in NF and UF selective layers. Selective micro/ultra/nanofiltration layers were formed on extruded tubular alumina supports by colloidal/sol-gel techniques. The performance of these selective layers were investigated by the experiments performed with textile wastewater. Permeates from ceramic tubular membranes were characterized by spectrophotometer. The suspended solids and color (Pt-Co) were reduced by 90% and 80%. respectively.

Temiz suyun erişilebilirliği dünyamızdaki yaşam, sürdürülebilir büyüme, ve sağlıklı ekosistemler için hayati bir öneme sahiptir. İvmelenerek artan dünya nüfusu, değişen bir iklimin varlığı, yoğun tarımsal faaliyetler, ve şehirleşme hiç şüphesiz olarak öngörebildiğimiz yıllar boyunca suyun azlığı olgusunun küresel bir öncelik olmasına neden olmaya devam edecektir. Küresel olarak temiz su gereksinimi ve varlığı arasındaki giderek büyüyen açık, suyun korunumu, ve endüstriyel, evsel ve tarımsal amaçla kullanılan suyun geri kazanılarak kullanımı konusunda çok ciddi önlemlerin alınmasını zorunlu hale getirmektedir. Günümüzde endüstriyel ve evsel atık suyun arındırılmasında kullanılan çöktürme, kimyasal koagülasyon, biyolojik arıtma v.b. teknolojiler geri kullanılabilir özelliklerde su sağlayamadıkları gibi önemli miktarlarda katı atık da üretmektedirler. Su arıtma ve büyüyen bir kapsamdaki arıtma ve ayırma problemlerine membranların ekonomik çözümler üretme potansiyaline sahip oldukları artık yaygın bir biçimde kabul edilmiş durumdadır. Çoklu seçici katmanların sayısı ve gözenek yapısı tasarımı hedeflenen ayırım uygulamasının niteliğine göre değişir. MF membranların yapısı göreceli olarak daha iyi gelişmiş ise de güncel araştırmalar NF ve UF seçici katmanların nanogözenekli faz yapısının tasarımı konusunda yoğunlaşmış durumdadır. Ekstrüzyon yöntemi ile şekillendirilmiş seramik tübüler alümina destekler üzerine kolloidal/sol-jel teknikleri ile seçici mikro/ultra/nanofiltrasyon katmanları oluşturulmuştur. Seçici katmanların performansları tekstil atık suları ile incelenmiştir. Seramik tübüler membrandan elde edilen süzüntüler spektrofotometre ile karakterize edilmiştir. Bunun sonucunda askıda katı ve renk (Pt-Co) değerleri sırasıyla 90% ve 80% ‘e düşürülmüştür.