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

D. D. Fazullin; Фазуллин Д. Д.; G. V. Mavrin; Маврин Г. В.; I. G. Shaikhiev; Шайхиев И. Г.

doi:10.31857/S2218117223010029

Очистка воздуха от органических соединений с помощью нанофильтрационной композиционной мембраны на основе ацетата целлюлозы и коммерческой мембраны марки ОПМН‑П

Авторы: Фазуллин Д.Д.¹, Маврин Г.В.¹, Шайхиев И.Г.²
Учреждения:
1. Казанский федеральный университет
2. Казанский национальный исследовательский технологический университет
Выпуск: Том 13, № 1 (2023)
Страницы: 56-64
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/2218-1172/article/view/137992
DOI: https://doi.org/10.31857/S2218117223010029
EDN: https://elibrary.ru/HICQLE
ID: 137992

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Для разделения паровоздушной смеси, содержащей органические соединения использовали нанофильтрационные мембраны. Мембрану получили на подложке из фильтровальной бумаги методом полива трехкомпонентным раствором полимера. Поверхностные слои наносились на подложку, последовательно чередуя этапы сушки мембраны. Полученная мембрана обладает гидрофильными свойствами, пористость полученной мембраны составляет 51%. Толщина мембраны, установленная методом СЭМ, составила 98 мкм. Задерживающую способность мембран исследовали по разделению модельных смесей этанол–воздух и бензин–воздух. Проницаемость мембраны композиционной мембраны МАЦ3 при разделении паровоздушной смеси этанол–воздух составила 11.0 м³/м²ч при давлении 0.5 МПа. Высокая задерживающая способность композиционной мембраны МАЦ3 установлена по ксилолам, толуолу и гептану, по остальным соединениям эффективность не более 90%. Средняя задерживающая способность полученной мембраны составила 87%. Сравнительные испытания по установлению параметров газоразделения при аналогичных условиях провели с коммерческой мембраной марки ОПМН-П.

Ключевые слова

нанофильтрация, композиционная мембрана, ацетат целлюлозы, очистка воздуха, разделение газов, промышленные выбросы, этанол, углеводороды

Список литературы

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.
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.
Freemantle M. Membranes for gas separation / M. Freemantle / Chemical & Engineering News. 2005. V. 83. P. 49–57.
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.