Published February 1, 2022
| Version v1
Publication
In-situ manipulation of gel layer fouling into gel layer membrane formation on porous supports for water treatment
Creators
- 1. International Center for Chemical and Biological Sciences
- 2. University of Karachi
- 3. King Khalid University
Description
The inaccessibility of clean water is one of the growing issues of this era. Indeed, cost-effective and sustainable methods for recycling wastewater are essential. Although membrane separation is an efficient technology for the recycling and purification of water, membrane fouling is still a major drawback of this technology. This work is aimed to develop a dynamic method to form gel layer membranes (GLMs) by manipulating the irreversible fouling process itself as a problem-solving approach. A microporous polyvinylidene fluoride (PVDF) support is subjected to gel layer formation by applying a supernatant of industrial aerobic sludge (containing soluble extracellular polymeric substances EPS) as a feed. Retention of polysaccharides and calcium during the filtration and the topographical analysis after the filtration show that EPS uniformly formed a gel layer on the PVDF support. No further decline in permeability is observed (i.e. remained around 27–33 L/m2 hr) when the formed GLM is subjected to fouling under similar conditions. Moreover, the percent flux recovery ratio (FRR) of the GLM is also significant (i.e. 90.1 ± 2.71). The retention ability, hydrophilicity, porosity, and water uptake capability of the formed GLM also increased significantly. The optimal performance and stability of GLMs are observed at room temperature (RT) under neutral pH and sub-critical trance membrane pressures (TMP). Based on these results it is suggested that the in-situ manipulation of gel layer fouling is a viable approach for preparing fouling resistant GLMs with high retention efficiency, potentially applicable to wastewater treatment under normal conditions.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
عدم إمكانية الوصول إلى المياه النظيفة هي واحدة من القضايا المتنامية في هذا العصر. في الواقع، تعد الطرق الفعالة من حيث التكلفة والمستدامة لإعادة تدوير مياه الصرف الصحي ضرورية. على الرغم من أن فصل الأغشية هو تقنية فعالة لإعادة تدوير وتنقية المياه، إلا أن تلوث الأغشية لا يزال عيبًا رئيسيًا لهذه التقنية. يهدف هذا العمل إلى تطوير طريقة ديناميكية لتشكيل أغشية طبقة الهلام (GLMs) من خلال التلاعب في عملية القاذورات التي لا رجعة فيها نفسها كنهج لحل المشكلات. يخضع دعم فلوريد البولي فينيلدين (PVDF) دقيق المسام لتكوين طبقة هلامية عن طريق وضع مادة طافية من الحمأة الهوائية الصناعية (التي تحتوي على مواد بوليمرية خارج الخلية قابلة للذوبان EPS) كعلف. يُظهر الاحتفاظ بالعديد من السكريات والكالسيوم أثناء الترشيح والتحليل الطوبوغرافي بعد الترشيح أن EPS شكلت بشكل موحد طبقة هلامية على دعم PVDF. لم يلاحظ أي انخفاض آخر في النفاذية (أي بقيت حوالي 27–33 لتر/م 2 ساعة) عندما يتعرض GLM المتكون للقاذورات في ظل ظروف مماثلة. علاوة على ذلك، فإن نسبة استرداد التدفق المئوية (FRR) لـ GLM مهمة أيضًا (أي 90.1 ± 2.71). كما زادت قدرة الاحتفاظ، والماء، والمسامية، وقدرة امتصاص الماء من GLM المشكلة بشكل كبير. لوحظ الأداء الأمثل والاستقرار لـ GLMs في درجة حرارة الغرفة (RT) تحت درجة الحموضة المحايدة وضغوط غشاء نشوة دون الحرجة (TMP). بناءً على هذه النتائج، يُقترح أن المعالجة في الموقع لقاذورات طبقة الهلام هي نهج قابل للتطبيق لإعداد GLMs المقاومة للقاذورات بكفاءة احتفاظ عالية، والتي يمكن تطبيقها على معالجة مياه الصرف الصحي في ظل الظروف العادية.Translated Description (French)
L'inaccessibilité de l'eau potable est l'un des problèmes croissants de cette époque. En effet, des méthodes rentables et durables de recyclage des eaux usées sont essentielles. Bien que la séparation membranaire soit une technologie efficace pour le recyclage et la purification de l'eau, l'encrassement membranaire reste un inconvénient majeur de cette technologie. Ce travail vise à développer une méthode dynamique pour former des membranes à couche de gel (GLM) en manipulant le processus d'encrassement irréversible lui-même comme une approche de résolution de problèmes. Un support microporeux de fluorure de polyvinylidène (PVDF) est soumis à la formation d'une couche de gel en appliquant un surnageant de boue aérobie industrielle (contenant des substances polymères extracellulaires solubles EPS) comme aliment. La rétention des polysaccharides et du calcium pendant la filtration et l'analyse topographique après la filtration montrent que l'EPS a formé uniformément une couche de gel sur le support PVDF. Aucune autre diminution de la perméabilité n'est observée (c'est-à-dire restée autour de 27–33 L/m2 h) lorsque le GLM formé est soumis à un encrassement dans des conditions similaires. De plus, le taux de récupération de flux en pourcentage (FRR) du GLM est également significatif (soit 90,1 ± 2,71). La capacité de rétention, l'hydrophilie, la porosité et la capacité d'absorption d'eau du GLM formé ont également augmenté de manière significative. Les performances et la stabilité optimales des GLM sont observées à température ambiante (RT) sous un pH neutre et des pressions membranaires de transe sous-critiques (TMP). Sur la base de ces résultats, il est suggéré que la manipulation in situ de l'encrassement de la couche de gel est une approche viable pour préparer des GLM résistants à l'encrassement avec une efficacité de rétention élevée, potentiellement applicable au traitement des eaux usées dans des conditions normales.Translated Description (Spanish)
La inaccesibilidad del agua potable es uno de los problemas crecientes de esta época. De hecho, los métodos rentables y sostenibles para reciclar las aguas residuales son esenciales. Aunque la separación por membrana es una tecnología eficiente para el reciclaje y la purificación del agua, el ensuciamiento de la membrana sigue siendo un gran inconveniente de esta tecnología. Este trabajo tiene como objetivo desarrollar un método dinámico para formar membranas de capa de gel (GLM) mediante la manipulación del proceso de ensuciamiento irreversible en sí mismo como un enfoque de resolución de problemas. Un soporte microporoso de fluoruro de polivinilideno (PVDF) se somete a la formación de una capa de gel mediante la aplicación de un sobrenadante de lodo aeróbico industrial (que contiene sustancias poliméricas extracelulares solubles eps) como alimentación. La retención de polisacáridos y calcio durante la filtración y el análisis topográfico después de la filtración muestran que el eps formó uniformemente una capa de gel sobre el soporte de PVDF. No se observa ninguna disminución adicional en la permeabilidad (es decir, permaneció alrededor de 27–33 L/m2 h) cuando el GLM formado se somete a ensuciamiento en condiciones similares. Además, el porcentaje de relación de recuperación de flujo (FRR) del GLM también es significativo (es decir, 90.1 ± 2.71). La capacidad de retención, hidrofilia, porosidad y capacidad de absorción de agua del GLM formado también aumentaron significativamente. El rendimiento y la estabilidad óptimos de los GLM se observan a temperatura ambiente (TA) bajo pH neutro y presiones de membrana de trance subcríticas (TMP). Con base en estos resultados, se sugiere que la manipulación in situ del ensuciamiento de la capa de gel es un enfoque viable para preparar GLM resistentes al ensuciamiento con alta eficiencia de retención, potencialmente aplicable al tratamiento de aguas residuales en condiciones normales.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التلاعب في الموقع بطبقة الهلام المتسخة في تكوين غشاء طبقة الهلام على الدعامات المسامية لمعالجة المياه
- Translated title (French)
- Manipulation in situ de l'encrassement de la couche de gel dans la formation de la membrane de la couche de gel sur des supports poreux pour le traitement de l'eau
- Translated title (Spanish)
- Manipulación in situ del ensuciamiento de la capa de gel en la formación de la membrana de la capa de gel sobre soportes porosos para el tratamiento del agua
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3212455134
- DOI
- 10.1016/j.arabjc.2021.103526
References
- https://openalex.org/W1968834637
- https://openalex.org/W1988811099
- https://openalex.org/W1989087319
- https://openalex.org/W1997720395
- https://openalex.org/W2018914049
- https://openalex.org/W2025796413
- https://openalex.org/W2030772487
- https://openalex.org/W2042045142
- https://openalex.org/W2045708926
- https://openalex.org/W2045743885
- https://openalex.org/W2047732325
- https://openalex.org/W2048328002
- https://openalex.org/W2049056483
- https://openalex.org/W2078600039
- https://openalex.org/W2087743701
- https://openalex.org/W2099540110
- https://openalex.org/W2107411003
- https://openalex.org/W2110613883
- https://openalex.org/W2140276735
- https://openalex.org/W2145297644
- https://openalex.org/W2340897890
- https://openalex.org/W2435365399
- https://openalex.org/W2514743007
- https://openalex.org/W2560054438
- https://openalex.org/W2563823099
- https://openalex.org/W2584059787
- https://openalex.org/W2757555811
- https://openalex.org/W2770345085
- https://openalex.org/W2792979913
- https://openalex.org/W2794188846
- https://openalex.org/W2811157739
- https://openalex.org/W2885251779
- https://openalex.org/W2886731865
- https://openalex.org/W2896247981
- https://openalex.org/W2902357896
- https://openalex.org/W2946218647
- https://openalex.org/W2964363062
- https://openalex.org/W2965550618
- https://openalex.org/W3003826214
- https://openalex.org/W3020366782
- https://openalex.org/W3030065799
- https://openalex.org/W3033817154
- https://openalex.org/W3093267679
- https://openalex.org/W4233034532
- https://openalex.org/W4252556951