Air Cleaning from Organic Compounds Using a Nanofiltration Composite Membrane Based on Cellulose Acetate and a Commercial Membrane of OPMN-P Brand

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Nanofiltration membranes were used to separate the vapor–air mixture containing organic compounds. The membrane was obtained on a filter paper substrate by pouring with a three-component polymer solution. The surface layers were deposited on the substrate by sequentially alternating the stages of membrane drying. The resulting membrane has hydrophilic properties, the porosity of the resulting membrane is 51%. The membrane thickness determined by SEM was 98 µm. The retention capacity of the membranes was studied by separating model mixtures of ethanol–air and gasoline–air. The membrane permeability of the MAC3 composite membrane during separation of the ethanol–air vapor-air mixture was 11.0 m3/m2h at a pressure of 0.5 MPa. The high retention capacity of the MAC3 composite membrane was established for xylenes, toluene, and heptane; for other compounds, the efficiency is no more than 90%. The average retention capacity of the resulting membrane was 87%. Comparative tests to establish gas separation parameters under similar conditions were carried out with a commercial membrane brand OPMN-P.

About the authors

D. D. Fazullin

Kazan (Volga region) Federal University

Author for correspondence.
Email: denr3@yandex.ru
Russia, Naberezhnye Chelny, prosp. Mira, 68/19

G. V. Mavrin

Kazan (Volga region) Federal University

Email: denr3@yandex.ru
Russia, Naberezhnye Chelny, prosp. Mira, 68/19

I. G. Shaikhiev

Kazan National Research Technological University

Email: denr3@yandex.ru
Russia, Kazan, ul. Karl Marx, 68

References

  1. Petrusova Z. Separation of organic compounds from gaseous mixtures by vapor permeation / Z. Petrusova, K. Machanova, P. Stanovsky, P. Izak // Separation and Purification Technology. 2019. V. 217. P. 95–107.
  2. Lee S. Separation of greenhouse gases (SF6, CF4 and CO2) in an industrial flue gas using pilot-scale membrane / S. Lee, J.W. Choi, S.H. Lee // Separation and Purification Technology. 2015. V. 148. P. 15–24.
  3. Freemantle M. Membranes for gas separation / M. Freemantle / Chemical & Engineering News. 2005. V. 83. P. 49–57.
  4. Brunetti A.A. Membrane technologies for CO2 separation / A.A. Brunetti, F. Scura, G. Barbieri, E. Drioli // J. Membrane Science. 2010. V. 359. P. 115–125.
  5. Czyperek M. Gas separation membranes for zero-emission fossil power plants: MEM-BRAIN / M. Czyperek, P. Zapp, H.J.M. Bouwmeester, M. Modigell, K. Ebert, I. Voigt, W.A. Meulenberg, L. Singheiser // J. Membrane Science. 2010. V. 359. P. 149–159.
  6. Tanihara N. Gas and Vapor Separation through Polyimide Membranes / N. Tanihara, S. Nakanishi, T. Yoshinaga // J. Japan Petroleum Institute. 2016. V. 59. P. 276–282.
  7. Murali R.S. Gas Permeation Behavior of Pebax-1657 Nanocomposite Membrane Incorporated with Multiwalled Carbon Nanotubes / Murali R.S., Sridhar S., Ravikumar Y.V.L. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2010. V. 49. P. 6530–6538.
  8. Chang P.T. Creating membrane-air-liquid interface through a rough hierarchy structure for membrane gas absorption to remove CO2 / Chang P.T., Baharuddin I.M., Low S.C. // International J. Energy Research. 2021. P. 1–16. https://doi.org/10.1002/er.7500
  9. Muntha S.T. Progress in Applications of Polymer-Based Membranes in Gas Separation Technology / S.T. Muntha, A. Kausar, M. Siddiq // Polymer-Plastics Technology and Engineering. 2016. V. 55. P. 1282–1298.
  10. Li G.Q. A review – The development of hollow fibre membranes for gas separation processes / G.Q. Li, W. Kujawski, S. Koter // International J. Greenhouse Gas Control. 2021. V. 104. P. 103195.
  11. Boaretti C. Electrospun active media based on polyvinylidene fluoride (Pvdf)-graphene-TiO2 nanocomposite materials for methanol and acetaldehyde gas-phase abatement / C. Boaretti, G. Vitiello, G. Luciani, A. Lorenzetti, M. Modesti, M. Roso // Catalysts. 2020. V. 10. P. 1–13.
  12. Gales L. Removal of acetone, ethyl acetate and ethanol vapors from air using a hollow fiber PDMS membrane module / L. Gales, A. Mendes, C. Costa // J. Membrane Science. 2002. V. 197. P. 211–222.
  13. Scholes C.A. Membrane gas separation applications in natural gas processing / C.A. Scholes, G.W. Stevens, S.E. Kentish // Fuel. 2012. V. 96. P. 15–28.
  14. Pak S.H. Preparation of Cellulose Acetate Hollow-Fiber Membranes for CO2/CH4 Separation / S.H. Pak, Y.W. Jeon, H.C. Koh // Environmental Engineering Science. 2016. V. 33. P. 17–24.
  15. Fazullin D.D. Composite Membranes with Cellulose Acetate Surface Layer for Water Treatment / D.D. Fazullin, L.I. Fazullina, G.V. Mavrin, I.G. Shaikhiev, V.O. Dryakhlov // Inorganic Materials: Applied Research. 2021. V. 12. P. 1229–1235.
  16. Fazullin D.D. Parameters of Household Wastewater Treatment Using Composite Membranes with a Surface Layer of Cellulose Acetate / D.D. Fazullin, G.V. Mavrin, V.O. Dryakhlov, I.G. Shaikhiev, E.A. Golovnina // Membranes and Membrane Technologies. 2021. V. 3. P. 419–425.
  17. Fazullin D.D. Effect of temperaturje and pH value of the liquid shared selectivity cation exchange membrane, nylon-PANI / D.D. Fazullin, G.V. Mavrin // Research J. Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2015. V. 6. P. 66–71.
  18. Fazullin D.D. Separation of Water-Oil Emulsions Using Composite Membranes with a Cellulose Acetate Surface Layer / D.D. Fazullin, G.V. Mavrin // Chemical and Petroleum Engineering. 2019. V. 55. P. 649–656.
  19. Zhang L. Remove volatile organic compounds (VOCs) with membrane separation techniques / L. Zhang, H.X. Weng, C. J. Gao, H.L. Chen // J. Environmental Sciences. 2002. V. 14(2). P. 181–187.
  20. Xu Fuqian. Preparation and Characterization of Bio-based Degradable Plastic Films Composed of Cellulose Acetate and Starch Acetate / Fuqian Xu, Yongqing Zhang, Zhibin Fei, Shaobin Huang, Jiazhi Yin // J. Polymers and the Environment. 2015. V. 23. P. 383–391.
  21. Liu Li. Separation of VOCs from N2 using poly(ether block amide) membranes / Li Liu, Amit Chakma, Xianshe Feng, Darren Lawless // Canadian J. Chemical Engineering. 2009. V. 87(3). P. 456–465.
  22. Liu Yujing. Separation of gasoline vapor from nitrogen by hollow fiber composite membranes for VOC emission control / Yujing Liu, X. Fenga, Darren Lawless // J. Membrane Science. 2006. V. 271. Issues 1–2. P. 114–124.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (122KB)
3.

Download (1MB)
4.

Download (54KB)

Copyright (c) 2023 Д.Д. Фазуллин, Г.В. Маврин, И.Г. Шайхиев

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».